Электрошлаковое литье в охлаждаемый кокиль.

Несмотря на все разнообразие методов точного литья, вес и габариты последнего ог­раничены, и до недавнего времени не существовало способа, позволяющего получать сложные крупнотоннажные узлы повышенной точности и удовлетворительного качества. Чем сложнее и тяжелее узел, тем больше преимуществ имеет литье как метод формообразования. Однако каче­ство литья, как правило, ухудшается по мере увеличения веса заготовки. Это объясняется рядом факторов. Прежде всего при большой массе отливки и, как следствие, малой скорости теплоотвода особенно в песчано-глинистых формах, которые обычно используют в производстве крупного литья, резко возрастает продолжительность контакта расплава с формой, развиваются ликвационные процессы. Кроме того, в процессе заливки форм имеют место вторичное окисле­ние, эрозия литниковой системы, механический захват газов и еще целый ряд процессов, ухуд­шающих качество металла и снижающих точность отливки.

В целом можно считать, что качество литого металла, как правило, хуже качества де­формированных заготовок.

В нашей стране был разработан принципиально новый метод, открывающий широ­кие перспективы получения крупных отливок с высоким уровнем свойств и с повышенной точ­ностью размеров. Он назван электрошлаковым литьем и представляет дальнейшее раз­витие метода электрошлакового переплава (ЭШП). По своим свойствам металл, подвергнутый злектрошлаковому литью, не уступает кованому. Металл ЭШП отличает даже большая плот­ность, стабильность свойств и изотропность (свойства металла в продольном и поперечном на­правлении сближаются).

Специфическая особенность ЭШП — практически полное сохранение исходного со­става при литье. Однако количество, размеры и состав неметаллических включений существенно меняются. Второй важный момент—кристаллизация металла в водоохлаждающем кокиле.

После ЭШП литая сталь не уступает деформированной стали обычной выплавки по такому показателю, как критическая температуры хрупкости, и сопротивляемость разрушению.

Одно из его достоинств — возможность электрохимического модифицирования, т. е. обеспечение перехода из шлака в металл таких элементов, как магний, кальции и др., ввести которые в расплав затруднительно. А вследствие высокой чистоты металла даже обычные добав­ки, например редкоземельные металлы (РЗМ), дают в данном случае больший эффект и эконо­мически оправданы, так как большая доля РЗМ расходуется по прямому назначению —для мо­дифицирование:, а не на удаление серы и кислорода.

Технологические возможности электрошлаковых процессов велики, они допускают обработку кристаллизующегося расплава вибрацией, ультразвуком, электромагнитными поля­ми, введение металлических порошков дня создания дополнительных центров кристаллизации и т. д.

При отливке особо сложных тяжелых деталей, например сосудов высокого давления, по обычной технологии никогда нет полной уверенности до окончания механической обработ­ки в качестве изделия. Часто после трудоемких операций отливки многотонной детали и ее обработки на металлорежущих станках выявляются неустранимые дефекты литья: поры, трещины, неметаллические включения, неоднородность структуры.

Обычная технология отливки в земляные формы в принципе не способна ликвидировать неопределенность конечного результата. Другое дело злектрошлаковое литье В этом случае вместо земляной формы используют металлический охлаждаемый кристаллизатор, предельно близкий по размерам и геометрии к отливаемой детали.

Злектрошлаковым переплавом можно изготавливать 100— 50-тонные бандажи цементных печей диаметром до 6 —7 м, толстостенные сосуды и другое тяжелое оборудование.

Непрерывное литье

Сущность процесса непрерывного литья заключается в следующем. Жидкий сплав равномерно и непрерывно поступает в охлаждаемую водой металлическую форму-кристаллизатор, где затвердевает в заготовку, наружный профиль которой соответствует форме кристаллизатора. С помощью тянущего устройства заготовка непрерывно вытягивается. Одно­временно под действием напора кристаллизатор заполняется свежими порциями сплава. Таким образом, процесс протекает непрерывно. Кристаллизация сплава происходит благодаря отдаче теплоты через стенки кристаллизатора.

К преимуществам непрерывного литья следует отнести; возможность получения слитка, трубы или профиля теоретически неограниченной длины; высокие механические свой­ства отливок; улучшение поверхности отливки. Наряду с преимуществами этот способ изготов­ления отливок имеет недостаток, заключающийся в образования значительных внутренних напряжений в отливке вследствие резкого ее охлаждения. Чем больше скорость литья, неравно­мерное поступление сплава в кристаллизатор и вытягивание заготовки, тем больше опасность возникновения трещин.

Несмотря на многие преимущества, непрерывное и полунепрерывное литье имеет ряд органических недостатков. Прежде всего сравнительно низкая скорость вытягивания, ибо воздушный промежуток между отливкой и стенками охлаждаемого кристаллизатора создает значительное тепловое сопротивление и не позволяет увеличить теплоотвод даже при интенси­фикации охлаждения.