Автореферат магістерської роботи на тему "Дослідження процесів тепловиділення і плавлення електродів за різними технологічними схемами електрошлакового переплаву"

Останнім часом електрошлаковий переплав (ЕШП) є найбільш привабливим засобом для рафінування металів і сплавів. Простота ЕШП порівняно з іншими процесами спеціальної електрометалургії, порівняно низька собівартість отримуваного металу, а також висока якість продукту як по відношенню до хімічного складу, так і з погляду якості поверхні злитків, що виплавляються, стимулюють динамічний розвиток даного процесу. Проте, не дивлячись на всі позитивні аспекти ЕШП, процес вимагає детального вивчення і вдосконалення.

Вивчення тепловиділення і механізму плавлення електроду, що витрачається, при ЕШП дозволить підвищити економічну ефективність процесу, полегшить управління переплавом. При розгляді економічної ефективності ЕШП актуальним є збільшення масової швидкості переплаву і зниження енерговитрат.

Відомо, що при електрошлаковому переплаві різних металів і сплавів добавки металевого кальцію в шлак, що складається з фториду кальцію, приводять до підвищення його електропровідності. Із збільшенням змісту металевого кальцію в шлаку збільшуються коливання струму і можуть виникати дугові розряди. У ряді експериментів з використанням металевого кальцію було відмічено також істотне збільшення швидкості переплаву. Оскільки потужність (струм і напруга), що підводиться, до введення металевого кальцію в шлак і після залишалася практично постійною, припустили, що збільшення швидкості переплаву викликане зміною механізму тепловиділення, а саме переходом процесу з режиму опору в дугошлаковий.

З метою вивчення даного явища провели ряд експериментів, які полягали у фіксації швидкості переплаву при різному вмісті металевого кальцію в шлаку.

На рисунку 1 відображена зміна сили струму і коефіцієнта гармонік під час плавки. Як видно, середнє значення сили струму залишається практично постійним і навіть трохи зменшується. У місцях введення металевого кальцію помітно збільшення коливань струму, що свідчить про нестабільність процесу переплаву і перехід його в дугошлаковий.

Рисунок 1 - Зміна сили струму і коефіцієнта гармонік у процесі переплаву

На рисунку 2 зображена зміна швидкості подачі електроду в шлакову вану. Як видно з графіка, з кожною добавкою кальцію в шлак швидкість подачі, а отже і масова швидкість переплаву електроду, що витрачається, збільшується, не дивлячись на постійну потужність, що підводиться.

Рисунок 2 - Зміна швидкості подачі електроду

Запис і подальша обробка експериментальних даних побічно підтвердили зміну механізму протікання процесу. Було відмічено істотне збільшення масової швидкості переплавки, не дивлячись на те, що потужність, що підводиться, не збільшували.

Введення металевого кальцію в шлакову ванну при ЕШП робить неоднозначний вплив на результати переплаву, а саме негативно позначається на якості поверхні отримуваного злитка.

Злиток, отриманий при даній плавці, зображений на рисунку 3. У місцях введення металевого кальцію в шлакову вану спостерігається погіршення якості його поверхні, що пояснюється розбризкуванням крапель електродного металу і нерівномірністю "наморожування" шлакового гарнісажа.

Рисунок 3 - Отриманий злиток

Питання оптимального вмісту кальцію в шлаку, тепловиділення в електроді і в шлаковій ванні, переходу в дугошлаковий режим є актуальними і вимагають детальнішого вивчення.

Cписок використовуваної літератури:

1. Электрошлаковые технологии рафинирования и легирования металлов и сплавов в камерной печи с использованием "активных" металлсодержащих флюсов/А.Д. Рябцев, А.А. Троянский, В.В. Пашинский, М.В. Самборский//Специальная металлургия: вчера, сегодня, завтра/Киев: Изд-во Политехника, 2002. С. 110-114.
2. Электрошлаковый переплав, Дакуорт У. Э., Хойл Дж. Пер. с англ. М., "Металлургия", 1973, 192 с.
3. Тепловые процессы при электрошлаковом переплаве/ Под ред. Б. И. Медовара. - Киев: Наук. думка, 1979, - 304 с.
4. Латаш Ю.В., Медовар Б.И. Электрошлаковый переплав. - М.: Металлургия, 1970. - 240 с.
5. Рябцев А.Д. Установка для электрошлакового переплава высокореакционных металлов и сплавов под активными кальцийсодержащими флюсами в контролируемой атмосфере или вакууме // Сб. науч. тр. ДонГТУ. Металлургия. Вып. 14. - Донецк: ДонГТУ, 1999. - С. 58-60.
6. Рябцев А.Д. Разработка технологии глубокого рафинирования хрома и сплавов на его основе методом ЭШП под активными флюсами: Автореф. дис. канд. техн. наук.: 051602/ Донецкий политехнический ин-т. - Донецк, 1987. - 24 с.
7. Термодинамические свойства металлического компонента в металлсодержащих фторидных флюсах / С.В. Терехов, Е.Л. Корзун, В.Н. Радченко, Ю.М. Мухин, Е.Л. Иванов // Металлы. - 1990. - №3. - С. 40-43.