Электрошлаковое литье
Электрошлаковое литьё (ЭШЛ) — вид электрошлакового процесса (ЭШП), литейная технология с защитой металлической ванны от взаимодействия с воздухом находящейся сверху шлаковой ванной, подогреваемой проходящим через неё электрическим током. Используется, например, при изготовлении биметаллических прокатных валков.
Рабочая поверхность валков холодной прокатки должна быть износостойкой, а для этого — твёрдой. Иначе она быстро сомнётся. Дешёвый, но достаточно твёрдый материал — серый чугун. Но он не достаточно прочен. Весь же валок должен быть прочным, иначе он не выдержит нагрузки и сразу лопнет. Достаточно прочный материал — конструкционная сталь. Но она слишком мягкая. Можно сделать весь валок из инструментальной стали. Но инструментальная сталь дороже, а валок — не резец. У него значительно больше объём и масса, из-за чего такое изделие окажется много дороже большинства инструментов, а служит он всё равно недолго. Выход: сделать поверхность твёрдой, а основное тело валка — прочным. Для этого применяют плазменную наплавку инструментальной стали на конструкционную. Но во-первых, это лишь частично решает проблему дороговизны материала (инструментальной стали), а во-вторых, достаточно дорога сама технология. Одна из альтернатив — наворачивание цельно чугунного бандажа на цельно стальное основное тело валка (обе детали должны иметь резьбу). Но при эксплуатации таких валков бандаж сворачивается с основного тела валка. Кроме того, недостаточная прочность чугуна обуславливает формы разрушения бандажа в процессе эксплуатации, отличные от мгновенного хрупкого разрушения, в первую очередь по поверхности контакта бандажа с основным телом валка. Значит, нужен прочный белый чугун. Но белый чугун дороже серого. Электрошлаковое же литьё позволяет дёшево отбелить серый чугун за счёт экономного легирования серого чугуна хромом. Эта же технология позволяет соединить сплавлением (сварить по всей поверхности контакта) бандаж и основное тело валка. При обычном литье аналогичных изделий диспергирование струи ведёт к избыточному окислению металла, а из-за слишком быстрой кристаллизации чугун шва будет иметь повышенную хрупкость (а не прочность) и не произойдёт сплавление достаточных объёмов стали и чугуна, из-за чего шов будет тонким и в нём не сформируется область плавного перехода по составу от чугуна к стали. Электрошлаковая же технология позволяет решить все эти проблемы. Поверхности кокиля (литейной формы, если она используется) и заготовок(ки) обмазываются фторидами и хлоридами щелочных и щёлочноземельных металлов, термическое разложение этих солей создаёт защитную атмосферу. Струя металла также диспергируется, но теперь это ведёт не к окислению, а к рафинированию металла. Рафинирование металла более интенсивно продолжается также и в шлаке. Остальные проблемы решаются подогревом зоны кристаллизации. Кроме того, элетрошлаковая технология позволяет создать переходный слой (шов) с рельефом двух встречных псевдорезьб. Этот рельеф и работает аналогично двум встречным резьбам (как у талрепа — резьбового приспособления для натяжения тросов), дополнительно скрепляя части изделия, но при этом, не допуская сворачивания бандажа.
Поддерживается также раздельное легирование зон отливки. При ЭШЛ в шлаковой ванне существует магнитное поле и в ней же протекает электрический ток. Силовые линии магнитного поля ориентированы вертикально, а вектор плотности электрического тока в любой точке имеет горизонтальные проекции. В результате взаимодействия электрического тока с магнитным полем возникает горизонтальная сила Лоренца. Радиальная компонента плотности тока обуславливает азимутальную составляющую этой силы, причём, во внешней и внутренней, относительно электрода, зонах знак радиальной проекции плотности тока противоположен, а направление магнитного поля совпадает. В результате направление азимутальной составляющей силы Лоренца в этих областях противоположно. А это ведёт к возбуждению двух встречных тороидальных потоков шлака. Причём, характер течения ламинарный. Поэтому оба потока не смешиваются. Материал электрода делится между ними ровно пополам, но даже его концентрация в различных зонах шлаковой ванны может быть не одинакова. Если эти зоны имеют различный объём, то в них концентрация материала электрода обратно пропорциональна объёмам зон. В металлической ванне (которая находится под шлаковой) имеет место диффузия, но состав до конца всё равно не выравнивается. Таким образом, электрод из порошковой проволоки можно использовать для раздельного легирования зон отливки. Кроме того, подача легирующих сверху непосредственно во внутреннюю, или во внешнюю зону шлаковой ванны позволяет добиться раздельного легирования, независимого от соотношения объёмов зон, так как присадки в одну зону вообще не попадают в другую.
Варианты ЭШЛ
- Литьё переходного слоя На запорную плиту ставят две заготовки основного тела и бандажа валка и льют переходный слой между ними
- Литьё основного тела валка На запорную приту ставят заготовку бандажа и внутрь льют основное тело валка
- Литьё бандажа в Кокиль Внутри литейной формы (кокиля) ставят заготовку основного тела валка и льют бандаж между кокилем и заготовкой
Используемый металл может переплавляться электрошлаковым способом и сразу заливаться в форму, так и подогреваться в промежуточном ковше, после быстрого слива в него готового расплава, полученного любым другим способом. Общей является электрошлаковая защита металла в ковше как от взаимодействия с воздухом, так и от преждевременной кристаллизации в процессе литья.
Ссылки
- Статья в «Большом энциклопедическом словаре» «Электрошлаковое литьё»
- Патент РФ 2025208
- Патент РФ 2183530
- Учебный фильм «Электрошлаковая технология»
Для улучшения этой статьи желательно: |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Электрошлаковое литье, Что такое Электрошлаковое литье? Что означает Электрошлаковое литье?
Elektroshlakovoe lityo EShL vid elektroshlakovogo processa EShP litejnaya tehnologiya s zashitoj metallicheskoj vanny ot vzaimodejstviya s vozduhom nahodyashejsya sverhu shlakovoj vannoj podogrevaemoj prohodyashim cherez neyo elektricheskim tokom Ispolzuetsya naprimer pri izgotovlenii bimetallicheskih prokatnyh valkov Rabochaya poverhnost valkov holodnoj prokatki dolzhna byt iznosostojkoj a dlya etogo tvyordoj Inache ona bystro somnyotsya Deshyovyj no dostatochno tvyordyj material seryj chugun No on ne dostatochno prochen Ves zhe valok dolzhen byt prochnym inache on ne vyderzhit nagruzki i srazu lopnet Dostatochno prochnyj material konstrukcionnaya stal No ona slishkom myagkaya Mozhno sdelat ves valok iz instrumentalnoj stali No instrumentalnaya stal dorozhe a valok ne rezec U nego znachitelno bolshe obyom i massa iz za chego takoe izdelie okazhetsya mnogo dorozhe bolshinstva instrumentov a sluzhit on vsyo ravno nedolgo Vyhod sdelat poverhnost tvyordoj a osnovnoe telo valka prochnym Dlya etogo primenyayut plazmennuyu naplavku instrumentalnoj stali na konstrukcionnuyu No vo pervyh eto lish chastichno reshaet problemu dorogovizny materiala instrumentalnoj stali a vo vtoryh dostatochno doroga sama tehnologiya Odna iz alternativ navorachivanie celno chugunnogo bandazha na celno stalnoe osnovnoe telo valka obe detali dolzhny imet rezbu No pri ekspluatacii takih valkov bandazh svorachivaetsya s osnovnogo tela valka Krome togo nedostatochnaya prochnost chuguna obuslavlivaet formy razrusheniya bandazha v processe ekspluatacii otlichnye ot mgnovennogo hrupkogo razrusheniya v pervuyu ochered po poverhnosti kontakta bandazha s osnovnym telom valka Znachit nuzhen prochnyj belyj chugun No belyj chugun dorozhe serogo Elektroshlakovoe zhe lityo pozvolyaet dyoshevo otbelit seryj chugun za schyot ekonomnogo legirovaniya serogo chuguna hromom Eta zhe tehnologiya pozvolyaet soedinit splavleniem svarit po vsej poverhnosti kontakta bandazh i osnovnoe telo valka Pri obychnom lite analogichnyh izdelij dispergirovanie strui vedyot k izbytochnomu okisleniyu metalla a iz za slishkom bystroj kristallizacii chugun shva budet imet povyshennuyu hrupkost a ne prochnost i ne proizojdyot splavlenie dostatochnyh obyomov stali i chuguna iz za chego shov budet tonkim i v nyom ne sformiruetsya oblast plavnogo perehoda po sostavu ot chuguna k stali Elektroshlakovaya zhe tehnologiya pozvolyaet reshit vse eti problemy Poverhnosti kokilya litejnoj formy esli ona ispolzuetsya i zagotovok ki obmazyvayutsya ftoridami i hloridami shelochnyh i shyolochnozemelnyh metallov termicheskoe razlozhenie etih solej sozdayot zashitnuyu atmosferu Struya metalla takzhe dispergiruetsya no teper eto vedyot ne k okisleniyu a k rafinirovaniyu metalla Rafinirovanie metalla bolee intensivno prodolzhaetsya takzhe i v shlake Ostalnye problemy reshayutsya podogrevom zony kristallizacii Krome togo eletroshlakovaya tehnologiya pozvolyaet sozdat perehodnyj sloj shov s relefom dvuh vstrechnyh psevdorezb Etot relef i rabotaet analogichno dvum vstrechnym rezbam kak u talrepa rezbovogo prisposobleniya dlya natyazheniya trosov dopolnitelno skreplyaya chasti izdeliya no pri etom ne dopuskaya svorachivaniya bandazha Podderzhivaetsya takzhe razdelnoe legirovanie zon otlivki Pri EShL v shlakovoj vanne sushestvuet magnitnoe pole i v nej zhe protekaet elektricheskij tok Silovye linii magnitnogo polya orientirovany vertikalno a vektor plotnosti elektricheskogo toka v lyuboj tochke imeet gorizontalnye proekcii V rezultate vzaimodejstviya elektricheskogo toka s magnitnym polem voznikaet gorizontalnaya sila Lorenca Radialnaya komponenta plotnosti toka obuslavlivaet azimutalnuyu sostavlyayushuyu etoj sily prichyom vo vneshnej i vnutrennej otnositelno elektroda zonah znak radialnoj proekcii plotnosti toka protivopolozhen a napravlenie magnitnogo polya sovpadaet V rezultate napravlenie azimutalnoj sostavlyayushej sily Lorenca v etih oblastyah protivopolozhno A eto vedyot k vozbuzhdeniyu dvuh vstrechnyh toroidalnyh potokov shlaka Prichyom harakter techeniya laminarnyj Poetomu oba potoka ne smeshivayutsya Material elektroda delitsya mezhdu nimi rovno popolam no dazhe ego koncentraciya v razlichnyh zonah shlakovoj vanny mozhet byt ne odinakova Esli eti zony imeyut razlichnyj obyom to v nih koncentraciya materiala elektroda obratno proporcionalna obyomam zon V metallicheskoj vanne kotoraya nahoditsya pod shlakovoj imeet mesto diffuziya no sostav do konca vsyo ravno ne vyravnivaetsya Takim obrazom elektrod iz poroshkovoj provoloki mozhno ispolzovat dlya razdelnogo legirovaniya zon otlivki Krome togo podacha legiruyushih sverhu neposredstvenno vo vnutrennyuyu ili vo vneshnyuyu zonu shlakovoj vanny pozvolyaet dobitsya razdelnogo legirovaniya nezavisimogo ot sootnosheniya obyomov zon tak kak prisadki v odnu zonu voobshe ne popadayut v druguyu Varianty EShLLityo perehodnogo sloya Na zapornuyu plitu stavyat dve zagotovki osnovnogo tela i bandazha valka i lyut perehodnyj sloj mezhdu nimi Lityo osnovnogo tela valka Na zapornuyu pritu stavyat zagotovku bandazha i vnutr lyut osnovnoe telo valka Lityo bandazha v Kokil Vnutri litejnoj formy kokilya stavyat zagotovku osnovnogo tela valka i lyut bandazh mezhdu kokilem i zagotovkoj Ispolzuemyj metall mozhet pereplavlyatsya elektroshlakovym sposobom i srazu zalivatsya v formu tak i podogrevatsya v promezhutochnom kovshe posle bystrogo sliva v nego gotovogo rasplava poluchennogo lyubym drugim sposobom Obshej yavlyaetsya elektroshlakovaya zashita metalla v kovshe kak ot vzaimodejstviya s vozduhom tak i ot prezhdevremennoj kristallizacii v processe litya SsylkiStatya v Bolshom enciklopedicheskom slovare Elektroshlakovoe lityo Patent RF 2025208 Patent RF 2183530 Uchebnyj film Elektroshlakovaya tehnologiya Dlya uluchsheniya etoj stati zhelatelno Oformit statyu po pravilam Najti i oformit v vide snosok ssylki na nezavisimye avtoritetnye istochniki podtverzhdayushie napisannoe Dobavit illyustracii Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom
