§ 3. Электрошлаковый переплав

Принципиальная схема ЭШП представлена на рис. 227. Элек­трическая цепь между расходуемым электродом и наплав­ляемым слитком замыкается через слой расплавленного шлака (электрическая дуга отсутствует). Жидкий шлак электропро-воден, но обладает высоким сопротивлением, он нагревается до температуры 1700—2000 °С, в результате чего погружен­ный в него конец расходуемого электрода оплавляется, и металл в виде капель проходит через слой шлака и застыва­ет в ванне кристаллизатора в виде плотного слитка.

Составы шлаков при ЭШП различны, чаще всего исполь­зуется шлак, состоящий из CaF₂ с добавками СаО^ А1₂О_э, Si0₂. Проходя через такой шлак, капли металла очищаются от серы, в них снижается содержание неметаллических вклю­чений, в кристаллизаторе образуется плотный качественный слиток. Оборудование ЭШП проще и дешевле, чем при ВДП. Это обусловило широкое распространение этого вида пере­плава.

Процесс ЭШП был разработан в институте электросварки им. Е.О.Патона АО Украины. Практическое распространение метода ЭШП началось в 1958 г. на металлургическом заводе "Днепроспецсталь". Электрошлаковый переплав получил боль­шое распространение. Появился специальный термин "элект­рошлаковая технология" (ЭШТ), имеющая ряд разновидностей: "электрошлаковое литье" (ЭШЛ), "центробежное электрошла­ковое литье" (ЦЭШЛ) и т.д.

На установках одних типов переплав осуществляют с рас­ходуемым электродом, на установках других типов — с не­расходуемым электродом. Существо процесса остается при этом неизменным: капли металла проходят через слой жидко­го шлака (через шлаковую ванну). Нерасходуемые электроды, используемые для поддержания требуемой температуры в шла­ковой ванне, бывают графитовые или металлические водо-охлаждаемые. Проходя через слой жидкого шлака, капли ме­талла попадают или в кристаллизатор или в огнеупорный ти­гель. В последнем случае установки называются "установка­ми с керамическим тиглем". Для производства стальных слитков обычно используют процесс с расходуемым электро­дом и охлаждаемым кристаллизатором.

Расходуемые электроды получают, выплавляя предвари­тельно металл нужного состава в обычном сталеплавильном агрегате (чаще — в дуговой сталеплавильной или мартенов­ской печи) и разливая его на слитки или непрерывно-литую заготовку. Для получения расходуемых электродов необходи­мых размеров (по сечению) слитки могут подвергаться про­катке или ковке. Получаемые электрошлаковые слиткИ имеют обычно развес до 5—6 т. В отдельных случаях (например, при получении заготовок для последующего изготовления роторов турбин электростанций) отливаются электрошлаковые слитки массой 60 т и более. В СССР была разработана спе­циальная электрошлаковая технология, позволяющая отливать

664

665

Рис. 229. Вакуумная дуговая гар-нисажная печь:

1 — электрод; 2 — тигель; 3 — же­лоб: 4 — форма; 5 — стационарные заливочные камеры; 6 — стол цент­робежной машины

электродом. При ВДП с нерасходуемым электродом вместо кристаллизатора иногда устанавливают металлический водо-охлаждаемый тигель; во время плавки на стенках тигля образуется корочка переплавляемого металла (гарнисаж) и расплав контактирует с гарнисажем из этого же металла. Печи такого типа называют гарнисажными.

Вакуумные дуговые гарнисажные печи (ВДГП) используют также для фасонного литья отливок особо ответственного назначения. На рис. 229 изображена схема современной гар-нисажной печи емкостью 0,6 т с разливкой металла по жело­бу. Плавильная поворотная камера соединена с двумя ста­ционарными заливочными камерами с помощью патрубков и поворотных вакуумных уплотнителей. Нерасходуемые электро­ды обычно делают из вольфрама.