Особенности плавки жаропрочных сплавов и сплавов для постоянных магнитов

Особенности плавки жаропрочных сплавов и сплавов для постоянных магнитов

Жаропрочные сплавы типа ЖС содержат большое количество титана и алюминия, которые легко окисляются, образуя окисдные плены. Плены, попадая в отливки, (резко снижают их механические свойства. Окисные плены образуются при температурах до 1700°С как во время плавки, так и во время разлива. Для предотвращения образования окисных плен применяют следующие способы:

1. Обработка жидкого металла раскислителями.

2. Наведение покровного шлака во время плавки.

3. Плавка в вакуумных печах.

Наиболее практически эффективными способами, препятствующими образованию окисных плен, являются способ наведения покровного шлака во время плавки и плавка в вакуумных печах.

В большинстве жаропрочные сплавы плавят в малых индукционных печах с повышенной частотой тока. Малые объемы печей и форсированное ведение плавки снижает образование окисных плен.

Для образования покровного шлака в процессе плавки в ванну вводят активный флюс, состоящий из 50% негашеной извести, 25% окиси алюминия, 18% окиси магния и 7% плавикового шпата. После достижения температуры сплава 1600—1650°С его раскисляют, затем шлак с зеркала металла снимают и приступают к заливке в формы.

Для этой цели форму закрепляют на носке печи литниковой чашей вниз. Затем поворотным механизмом печь наклоняют и

металл заливают в форму.

В настоящее время широкое распространение получила плавка жаропрочных сплавов в вакуумных печах. Плавка в вакуумных печах позволяет значительно уменьшить образование окислов под действием атмосферного воздуха, а также снизить температуру раскисления сплава — окислов титана с 1650°С в атмосферных условиях до 1150°С в вакууме и окислов алюминия с 1950°С до 1450°С.

Для плавки жаропрочных сплавов применяют порционные печи повышенной частоты. У этих печей тигель выполнен из различных материалов. Под стенки тигля на высоту 1/3 набивают плавленым магнезитом, а затем вставляют цилиндр, изготовленный из электрокорундовой смеси, состоящей из 46% электрокорунда № 36—46, 46% электрокорунда № 100—120 в 8% минеральной связки.

Цилиндр выступает над печью на 30 — 40 мм и имеет носок для лучшего слива металла. Емкость тигля 15 кг. Вместе с металлической шихтой для раскисления закладывается бой угольных или графитовых электродов. Затем шихта подогревается включением печи, на печь устанавливается прокаленная форма и закрепляется литниковой чашей вплотную к сливному носку.

В конце плавки зеркало металла освобождается от плен, доводится температура до 1600—1650°С, и сплав заливается в формы

В последние годы созданы и испытаны вакуумные высокочастотные установки с тиглями бутылочного типа для плавки жаропрочных сталей. К таким установкам относятся установки ОКБ-774 и установка ИВП-10/20 л. Эти установки имеют от 2 до 4 тиглей емкостью 2,5—5 л. Технологические операции у этих установок автоматизированы. С помощью установки ОКБ-774 и ИВП-10/20 л можно получить высококачественные жаропрочные сплавы.

Особенностью плавки сплавов для постоянных магнитов является выдерживание химического состава в заданных количествах, правильная разделка и ввод в печь шихтовых материалов и форсированное ведение плавки.

Особо распространенным сплавом для постоянных магнитов является сплав типа АНКО-4. При легировании этого сплава ниобием в количестве 0,6—1,0% магнитная энергия его повышается на 10—20%.

При получении этого сплава содержание примесей, особенно

углерода, должно быть минимальным. Сплав должен содержать не более 0,03% С, 0,35% Мn, 0,15% Si, 0,025% Р и 0,025% S. При получении качественных магнитных сплавов шихта составляется из следующих материалов:

1. Низкоуглеродистая сталь (железо АРМКО) марок А и Э

(ГОСТ 3836—47).

2. Никель марок НО и HI (ГОСТ 849—56).

3. Кобальт марок КО и KI в чушках (ГОСТ 123—57).

4. Алюминии первичный марок АВО, АОО, АО, А1 в чушках (ГОСТ 3549—55).

5. Медь марок МО и Ml (ГОСТ 546—59).

6. Феррониобий марки Nb-1 по МПТУ 2735—51.

7. Возврат и отходы одноименного магнитного сплава.

Количество отходов должно не превышать 40% от веса всей

шихты.

На угар алюминия в отходах необходимо в шихту дополнительно добавлять алюминия в количестве 0,3—0,5% от веса отходов.

Исходные шихтовые материалы при разделке должны обрабатываться только в холодном состоянии на металлорежущих, станках и прессах. Все шихтовые металлы, особенно отходы, должны быть очищены от грязи, ржавчины и масел.

Для измельчения структуры в сплаве при плавке вводят сернистое железо (FeS) в количестве 0,3% от веса шихты.

Плавку магнитных сплавов ведут форсированно, обычно в высокочастотных печах с кислой или основной футеровкой.

Перед загрузкой в печь никель и медь подогреваются до температуры 300—400°С.

Загрузку шихтовых материалов производят в определенной последовательности: при кислой футеровке тигля сначала загружают битое стекло в количестве 0,2% от веса шихты, затем.

загружают железо, кобальт и феррониобий. После этого включают печь на максимальную мощность.

После расплавления всей шихты и достижения температуры загружают никель, медь и сернистое железо, а затем возврат. Во время плавки ванна должна быть все время покрыта шлаком.

После расплавления всей шихты и достижения температуры 1650°С, снимают шлак и в расплавленный металл вводят алюминий при тщательном перемешивании сплава. Затем расплавленный металл выдерживают 2 — 3 мин, снимают шлак и сливают в ковш, предварительно подогретый до 700°С. Перед выпуском сплава термопарой замеряют его температуру, которая должна быть равна 1550—1600°С.

Следует помнить, что только при тщательном соблюдении технологии и технических условий можно получить высококачественные магнитные сплавы.

Особенности плавки жаропрочных сплавов и сплавов для постоянных магнитов
Пролистать наверх