§ 20. Изготовление отливок электрошлаковым литьем

1. Сущность электрошлакового литья (ЭШЛ) и область при­менения. Сущность заключается в использовании технологии элек- трошлакового переплава, при котором получают металл самого высокого качества. При ЭШЛ расплавление металла, заполнение им литейной формы и затвердевание отливки происходит' непрерыв­но и одновременно. В обычной литейной технологии эти операции разобщены, что ухудшает качество металла отливки: плавление и заливка загрязняют металл газами, огнеупорами ковша и фор­мовочной смесью, а при кристаллизации больших масс металла развивается ликвация, образуются усадочные и газовые раковины.

Рис. 111,28. Схема изготовления прокатного валка электрошлаковым литьем

Если в мелких и средних отливках эти дефекты себя сильно не проявляют, то в крупных отливках (массой в несколько десятков тонн), чтобы их избежать, приходится создавать громоздкие литни­ковые системы, ставить прибыли, которые увеличйвают расход металла й усложняют технологию. Иногда для получения каче­ственной крупной детали взамен дешевой литой применяют доро­гую кованую. ЭШЛ помогает заменить поковки более экономичными литыми, без ухудшения качества.

При ЭШЛ литейная форма выполняет две функции: служит плавильным агрегатом и формирует отливку. Процесс происходит под слоем жидкого шлака, который служит источником тепла, очищает металл от серы и фосфора, защищает его от кислорода и азота воздуха, является тепловой надставкой кристаллизующемуся металлу, что устраняет усадочные раковины и необходимость в при­былях и образует на поверхности отливки пленку, обеспечивающую чистую поверхность. Кристаллизация отливки происходит снизу вверх с участием малых объемов жидкого металла, что исключает ликвацию и осевую рыхлоту в отливке.

Преимущества ЭШЛ: высокое качество крупной отливки; не требуются плавильные агрегаты, разливочные ковши, формовочные смеси, литниковые системы и прибыли; экономится металл (на каждой тонне готовых изделий экономия металла составляет 2,3 т).

ЭЩЛ находит применение в энергетическом машиностроении (задвижки паропроводов сверхвысоких давлений, парогенераторы, корпуса атомных реакторов, литые трубы из труднообрабатываемой зустенитной стали в атомной энергетике); в судостроении (коленча­тые валы мощных дизелей); в металлургии (прокатные валки,

калибры трубопрокатных станов, кузнечные штампы, кокили для литья труб центробежным способом и др.).

На рис. III.28 дана схема получения литого прокатного валка методом электрошлакового литья. Тележки/, 2, 5и 4 осуществляют встречное движение электрода 5 и поочередно кристаллизаторов

6. 7 и 8. В нижнем кристаллизаторе 6 формируется левая шейка 9 валка; в среднем кристаллизаторе 7 формируется бочка 10 валка, а в верхнем 8 — правая шейка 11. Кристаллизация идет под слоем жидкого шлака 12.

Глава 6. Технологические особенности изготовления

ОТЛИ|ОК ИЗ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ

§ 21. Характеристика литейных сплавов

В литейном производстве основными конструкционными мате­риалами являются сплавы, обладающие рядом преимуществ перед чистыми металлами: более прочны; могут изменять свойства с изме­нением химического состава; имеют более низкую температуру плавления, более высокую жидкотекучесть и меньшую объемную и линейную усадку. Наиболее высокой жидкотекучестью обладают силумины, бронзы, кремнистая латунь, серый чугун, цинковые и оловянные сплавы; средней —■ углеродистые и низколегированные стали, белый чугун, латуни (кроме кремнистой), дуралюмины; более низкой — магниевые сплавы, высоколегированные стали. Наибольшей линейной усадкой обладают легированные стали (более 2,5%), алюминиевые бронзы (1,7...2,5 %), углеродистые стали (около 2 %), деформируемые латуни (1,5...2,0 %); средней — литейные латуни (1,5... 1,8 %), оловянные бронзы (1,4.. 1 .,6 %), белые чугуны (около 1,5 %), наименьшей — серые чугуны (около 1 %). Все литейные сплавы делят на черные и цветные. К черным относятся чугуны и стали, а к цветным — сплавы на основе меди (бронзы, латуни), алюминия (силумины, дуралюмины), магния, титана, вольфрама, молибдена, ниобия и др.

Выбирая сплав для отливки, необходимо учитывать его свой­ства и стоимость. Если принять стоимость отливки из серого чугуна за 100 %_г то стоимость отливки из ковкого чугуна составит 130, из стали — 150, из цветных сплавов — 300...600 %. Поэтому в ма­шиностроении изготавливают 74 % отливок из серого чугуна, 21 — из стали, 3 — из ковкого чугуна и 2 %— из цветных сплавов.