Основные свойства конструкционных материалов

Вакуумно-дуговой  переплав относится к новым способам получения высококачественных сталей / Отличительной чертой вакуумно-дуговых  печей ( ВДП) является отсутствие источников загрязнения металла ( атмосферы, шлака и футеровки), хорошие условия удаления неме-т aллиqecкиx включений газов и примесей цветных металлов, а также направленная кристаллизация, обеспечивающая получение плотного слитка.

Вакуумно-дуговой  переплав хорошо очищает металл от газов и неметаллических включений. Повышение свойств металла достигается  благодаря вакуумной обработке металла и вследствие направленной снизу вверх последовательной кристаллизации.

  Вакуумно-дуговой переплав осуществляется  под вакуумом, поэтому нельзя  забывать о возможных потерях  элементов с высокой упругостью  пара. Но опасность потерь в  таких летучих элементах, как  марганец и медь в сплавах,  где их содержание строго определено, требует некоторых изменений  в практике вакуумно-дугового  переплава. В этих случаях плавку, ведут под некоторым парциальным  давлением азота или аргона, либо  заблаговременно оптимизируют исходный  химический состав электрода.  Важно понимать, что вакуумно-дуговой  переплав не был предназначен  для удаления летучих элементов.  Следует помнить и то, что эти  элементы, даже если они полезны  в том или ином отношении,  понижают стабильность дуги. Когда  же они образуют мощный конденсат  на стенках изложницы, происходит  серьезное ухудшение качества  поверхности слитков.

                            Рис.10  Схема вакуумно-дугового переплава.

Вакуумно-дуговой  переплав ( ВДП) применяют в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. В зависимости от требований, предъявляемых к получаемому металлу, расходуемый электрод изготовляют механической обработкой слитка, выплавленного в электропечах или установках ЭШП.

Вакуумно-дуговой  переплав применяется для улучшения  качества стали путем обработки  ее вакуумом. При этом из стали удаляются  газы и неметаллические включения. По оси камеры перемещается водоохлаждае-мый шток 2, к которому крепится расходуемый - электрод 3, изготовленный из слитка переплавляемой стали. При подаче напряжения между электродом и затравкой 8 возникает электрическая дуга.

Применение  вакуумно-дугового переплава или  другого метода рафинирования стали  значительно уменьшает загрязненность стали неметаллическими включениями, снижает эффект водородной коррозии.

Процесс вакуумно-дугового переплава изначально был разработан с целью улучшить структуру и свести к минимуму ликвационные явления в слитках суперсплавов, чтобы таким образом обеспечить сплавам максимально возможные свойства уже на стадии их выплавки. Следовательно, в процессе плавки необходимо как можно тщательнее регулировать температурные градиенты и скорость кристаллизации. Подвод тепла с электрической дугой уравновешивается его отводом через слиток к стенкам тигля и базовой плите, а также излучением от поверхности жидкой ванны с ее хорошо знакомой полусферической формой. Достоинство процесса вакуумно-дугового переплава заключается в том, что он позволяет управлять этими возможностями ванны в заранее заданных пределах, особенно при использовании гелия для охлаждения поверхности раздела слитка и изложницы. Однако с увеличением размера слитков становится все труднее поддерживать оптимальные размер и глубину ванны, в конечном счете это ставит пределы размеру слитка, которому в рамках вакуумно-дугового переплава еще можно придать удовлетворительные свойства.

Сталь вакуумно-дугового переплава ( ВДП) изготовляют в виде круглых слитков, которые подвергаются ковке на заготовку и сутунку, что ограничивает ее сортамент и число заводов - изготовителей проката из этой стали.

Рис.11  Схема дуговой вакуумной электропечи с кристаллизатором: : 1 — расходуемый электрод; 2 — затравка; 3 — поддон; 4 — охлаждаемый кристаллизатор; 5 — слиток; 6 — механизм перемещения электродов.

Рис.12  Схема дуговой вакуумной электропечи для плавки в гарнисаже: 1 — механизм перемещения электрода; 2 — электрод; 3 — горнисаж; 4 — графитовый тигель; 5 — охлаждаемая обойма; 6 — смотровое окно; 7 — форма; 8 — центробежная машина.

При вакуумно-дуговом переплаве металл хорошо очищается от газов и неметаллических  загрязнений. В результате направленной снизу вверх кристаллизации слиток не имеет усадочной раковины и  других дефектов.

Стали, полученные вакуумно-дуговым переплавом, имеют значительно лучшую макроструктуру.

Дефекты стальных слитков подразделяют на естественные или неизбежные, которые возникают  при затвердевании и охлаждении слитка, и технологические, которые  возникают из-за несовершенства технологии выплавки и разливки металла.

К естественным дефектам относятся: усадочная раковина, осевая рыхлость, химическая и структурная  неоднородность, сотовые пузыри, эндогенные неметаллические включения.

К технологическим  дефектам – трещины, плены, завороты корки, подкорковые пузыри в слитках  спокойной стали, голенища или рослость слитков кипящей стали, малая  толщина плотной корки слитка и др.