Вакуумной обработке

Т.— тугоплавкий металл белого цвета, похожий на никель. Несмотря на большую распространенность (по содержанию в земной коре занимает девятое место), Т. начал применяться как конструкционный материал лишь в последнее десятилетие, что объясняется большими технич. трудностями его получения в чистом виде. Создание крупной титановой промышленности стало возможным лишь на базе последних достижений вакуумной металлургии.

На рис. 39 приведены сравнительные данные нескольких марок высокопрочной стали, выплавленных различными методами: ВДП, ЭШП, СШ, продувкой газами. Они показывают, что металл, выплавленный прогрессивными методами, отличается одними и теми же значениями пластичности и ударной вязкости как в продольном, так и в поперечном направлениях при некотором общем повышении уровня пластичности. Несколько повышается и сопротивление развитию усталостной трещины при кратковременном и длительном нагружении. Работа разрушения при ударном изгибе образцов с усталостной трещиной (проба Б. А. Дроздовского) металла, полученного методами вакуумной металлургии, выше, чем у металла обычной атмосферной плавки. Однако эти преимущества, как бы они относительно ни были существенны, не дают радикального решения задачи обеспечения необходимой надежности стали с прочностью более 200 кГ/мм2.

89. К а р с а н о в Г. В. и др. Вопросы вакуумной металлургии хрома. Ис^

Для получения больших масс высококачественной стали (>100 т) одновременно используют вакуумную обработку жидкой стали, выплавленной в обычных сталеплавильных печах и конвертерах. Вакуумная обработка позволяет получать не только более чистый металл, но и изменяет технологию обычного процесса. Существуют две области вакуумной металлургии: печная и вне-печная.

Методы вакуумной обработки позволяют единовременно обрабатывать под вакуумом сотни тонн стали. Производительность таких установок намного выше любого из способов печной вакуумной металлургии. Рассмотрим основные способы обработки жидкой стали в вакууме.

Параллельно шло развитие систем на никелевой основе, очень важных, многоцелевых и в настоящее время наиболее употребительных сплавов, упрочняемых выделениями "У'-фазы в у-матрице. При этом пришлось разработать технологию с применением вакуумной металлургии, чтобы путем регулирования концентрации примесей можно было обеспечить достаточную прочность "высоколегированным" композициям. Затем еще больших концентраций легирующих элементов как средства дальнейшего повышения запасов прочности и температуры достигли созданием особых способов переплава, из которых -вакуумно-дуговой переплав не является самым выдающимся.

С развитием новейших отраслей радиоэлектроники, вакуумной металлургии, сварки, а также в связи с освоением космического пространства растет применение металлов в условиях вакуума. Многовековой опыт эксплуатации металлических изделий при нормальном атмосферном давлении далеко не всегда позволяет предугадать поведение металла в условиях сильного разрежения.

доводя, при желании, его до температуры кипения. Наличие глубокого вакуума в сочетании с малой скоростью кристаллизации позволяет сочетать в одном агрегате все достоинства вакуумной металлургии с так называемой зонной очисткой металла.

89. К а р с а н о в Г. В. и др. Вопросы вакуумной металлургии хрома. Исследование по жаропрочным сплавам, т. VII. Изд. АН СССР, 1961, № 1.

Т.— тугоплавкий металл белого цвета, похожий на никель. Несмотря на большую распространенность (по содержанию в земной коре занимает девятое место), Т. начал применяться как конструкционный материал лишь в последнее десятилетие, что объясняется большими техннч. трудностями его получения в чистом виде. Создание крупной титановой промышленности стало возможным лишь на базе последних достижений вакуумной металлургии.

Вакуумной деаэрацией намного труднее и дороже удалять остатки растворенного кислорода по сравнению с первыми 90—• 95 %, причем при низких температурах это сделать сложнее» чем при высоких. Для достижения достаточно низкого содержания кислорода в воде зачастую приходится прибегать к многократной вакуумной обработке. К счастью, допустимое с точки зрения борьбы с коррозией содержание растворенного кислорода в холодной воде выше, чем в горячей воде и паре. Экспериментально установленные допустимые значения [8 ] представлены в табл. 17.1.

очередь относится к сплавам для прямонакальных катодов), благоприятное влияние на эмиссию, химическую стойкость по отношению к оксидному слою, легкая и достаточно хорошая дегтяиня при вакуумной обработке катода, Малолегировапные никелевые сплавы (тябд 6) удовлетворяют требованиям для* кернов катода косвенного накали В кнчгпке легирующей добавки к ннкелчх* применяются кремний пли магний. В ипьежвых сплавах не допускается наличие-в заметных количествах легколетучмх примесей, могущих снизить эмиссию радиоламп, таких, как, например, цинк.

укладываются в пакет (в соответствии с заданной схемой армирования и последовательностью укладки слоев с различной ориентацией), подвергаются вакуумной обработке и помещаются в формующее оборудование (пресс или автоклав). В этом оборудовании материал подвергается действию внешнего давления и температуры, обеспечивающих по возможности более полное протекание химических реакций, связанных с образованием пространственно сшитой структуры полимерного связующего. Предположительно на этом этапе уровень усадочных напряжений очень низок1), После завершения процесса отверждения давление и температура снижаются, готовая деталь извлекается из камеры автоклава или прессформы и охлаждается до комнатной температуры для окончательной отделки и сборки. Полное отверждение матрицы происходит еще до охлаждения изделия. Поэтому различие в коэффициентах термического расширения арматуры и полимерной матрицы приводит к. возникновению в слоистом композите термических усадочных напряжений. Этот процесс происходит в композите с любой схемой армирования, хотя в большинстве случаев наблюдается искривление, скручивание или другое изменение формы плоских деталей, которое приводит в конечном итоге к снижению усадочных напряжений. (Здесь автор имеет в виду, конечно, макронапряжения. — Прим. перев.)

Осн. элементы технологии получения металла с низкой загрязненностью Оп заключаются в применении электрич. раздаточных печей (миксеров), закрытых (через трубопроводы) переливов жидкого металла на всех операциях, рафинировании хлором или флюсами, вакуумной обработке (см. Ваку-умирование алюминиевых сплавов), выстаивании после рафинирования, применении приподнятых леток и непрерывной фильтрации при поступлении металла из миксера в кристаллизатор.

очередь относится к сплавам для прямонакальных катодов), благоприятное влияние на эмиссию, химическую стойкость по отношению к оксидному слою, легкая и достаточно хорошая дегтяиня при вакуумной обработке катода, Малолегировапные никелевые сплавы (тябд 6) удовлетворяют требованиям для* кернов катода косвенного накали В кнчгпке легирующей добавки к ннкелчх* применяются кремний пли магний. В ипьежвых сплавах не допускается наличие-в заметных количествах легколетучмх примесей, могущих снизить эмиссию радиоламп, таких, как, например, цинк.

Раскисление следует за вторым процессом наведения шлака, в котором используется так называемый белый шлак. В> этом процессе порошки ферросилиция и графита добавляют в смеси с окислами кальция и алюминия. Эти добавки не влияют на химический состав металла и удаляются со шлаком. Когда наводится этот шлак, появляется характерный белый дым и после достижения заданной температуры из печи выпускается сталь. При медленной разливке шлак переходит в ковш. Если разливка стали происходит быстро, то расплавленный металл проходит через шлак сильной струей, обеспечивая хорошее перемешивание. Легирующие добавки закладывают непосредственно в ковш перед вакуумной обработкой, чтобы избежать их окисления, так как это может привести к нарушению химического состава стали. Типичный современный метод вакуумной дегазации используется в процессе прямого дугового нагрева, в котором ванна понижается так, что разливочная летка находится ниже поверхности стали. Ванна, прежде чем окончательно опустеет, попеременно опускается и поднимается, так что поток стали из ковша в ванну и обратно обеспечивает максимальную поверхность, подвергаемую вакуумной обработке. Сталь, идущая для изготовления изделий, работающих при высокой температуре, может быть раскислена кремнием, но если требуется высокая пластичность при низкой температуре, она должна содержать минимальное количество кремния и для этих случаев сам процесс вакуумной дегазации может использоваться для раскисления за счет протекания реакции углерода с кислородом. Химический анализ стали в процессе плавки выполняется автоматически спектрометром с частотой замеров, обеспечивающей получение требуемого состава.

Барботирование инертного газа через металлическую ванну может, подобно вакуумной обработке, вызывать удаление растворенных газов, а также снижение парциального давления окиси углерода, т. е. усилить процесс обезуглероживания. Одновременно наблюдается эффект перемешивания. На этой основе разработан способ получения низкоуглеродистой нержавеющей стали при продувке расплава в емкости типа конвертера аргоно-кисло-родной смесью переменного состава, что обеспечило низкий угар хрома и возможность глубокого обезуглероживания расплава. Подача аргона, по-видимому, целесообразна и при -окислении стали кислородом в дуговых печах.

создают разрежение. Патрубок погружают в металл. Под действием атмосферного давления сталь затекает внутрь камеры и порция стали, составляющая по массе примерно одну десятую от массы стали в ковше, подвергается вакуумной обработке. Затем камеру поднимают, но так, чтобы конец патрубка не выходил из жидкого металла. При этом часть стали из камеры выливается в ковш. При следующем опускании камеры вниз в нее попадает новая порция металла. Во время вакуумной обработки присаживают порции ферросплавов и легирующих. Металл хорошо перемешивается. Для обеспечения полной дегазации и перемешивания легирующих добавок необходимо 30—60 циклов вакуумной обработки. Таким способом обрабатываются ковши со сталью массой до 400 т.

При вакуумной обработке стали происходит раскисление углеродом, так как при снижении давления в камере концентрации углерода и кислорода становятся избыточными и появляется термодинамическая возможность протекания реакции окисления углерода. Вакуумирование стали сопровождается кипением металла. Для примера рассмотрим вакуумирование стали в ковше, циркуляционное и поточное вакуумирование.

в. Зависимость равновесия от давления. Определяется различием числа молей газа в левой и правой частях уравнения. Используется при вакуумной обработке стали.

б. При снижении содержания С в расплаве содержание 02 растет (см. рис. 3.13): 1 — перед расплавлением шихты; 2—выпуск готовой плавки. При вакуумной обработке и выплавке достигается меньшее конечное содержание О.