Технология изготовления отливок из пирофераля

Выплавка пирофераля в дуговой электропечи прямого нагрева производилась по следующей технологии: после расплавления шихты, состоящей из стального скрапа и чугуна, в печь присаживался чушковый алюминий. Для этого на расплавленный металл наводился известковый шлак, а чушковый алюминий вводился под шлак и быстро растворялся в стали. При достаточном опыте сталеваров угар алюминия составляет всего 4 — 5%. Тем не менее, получаемые таким способом отливки имели трещины и даже разваливались из-за большой газонасыщенности, получающейся вследствие перегрева металла в печи. Высокая температура перегрева металла во время выплавки увеличивает степень поглощения сплавом газов до содержания 160 см3 водорода в 100 г металла, в результате чего некоторые отливки разваливаются через несколько часов после заливки металла в формы.

Поэтому такая технология изготовления отливок из пирофераля также не может быть рекомендована. Несколько лучшие результаты получаются при выплавке пирофераля в электропечи с независимой дугой. При этом способе чушковый алюминий закладывается на дно печи и сверху заваливается стальным скрапом, таким образом, вся шихта плавится одновременно.

Плавка в высокочастотных печах. Высокочастотные печи оказались наиболее подходящими для выплавки пирофераля. Плавки производились в печи с кислой футеровкой (сурацитовой), которая слабо реагирует химически со сплавом. При выплавке пирофераля футеровка из сурацита выдерживает большее количество плавок, чем при выплавке легированной стали. На стенках плавильного пространства непрерывно нарастают затвердевшие окислы, поэтому печь должна регулярно очищаться от них.

Преимуществом высокочастотной печи является возможность легко регулировать температуру сплава, но главное ее достоинство заключается в том, что сплав перемешивается электрическим током, благодаря чему включения легко могут всплывать и переходить в шлак. Чушковый алюминий присаживается сразу же после расплавления шихты. Во время плавки не прибавляются флюсы, так как стальной скрап и чугун образуют достаточное количество шлаков. Перед присадкой алюминия шлаки снимаются. В высокочастотной печи можно изготовить вполне качественный сплав, содержащий в момент выпуска из печи 10 — 20 см3 водорода в 100 г металла. Во время заливки формы и затвердевания металла содержание водорода уменьшается до 3 — 9 см3 в 100 г металла. Угар алюминия в печах с частотностью 4000 гц составляет 1 — 4%, в среднем 3%. При частоте 1000 гц угар алюминия увеличивается до 4 — 6%.

Сплавы, изготовленные в высокочастотных печах, обычно содержат 0,02 — 0,03% неметаллических включений, т. е. в 2 — 4 раза больше, чем их содержится в стали, но меньше, чем в чугуне, выплавленном в вагранках. Опытные плавки показали, что промышленное производство пирофераля для обычных и сложных отливок может производиться в высокочастотных печах. Электропечи с независимой дугой могут использоваться для производства неответственных отливок из пирофераля, для которых допускаются большие отклонения по химическому составу. Остальные способы изготовления пирофераля не рекомендуются.

При производстве пирофераля в высокочастотных печах процесс выплавки можно производить двумя способами: 1) прямым науглероживанием стального скрапа; 2) подбором шихты.

При прямом науглероживании Эмингер применял шихту, состоящую из стального скрапа первой категории. После расплавления жидкую сталь покрывали слоем молотого графита, при помощи которого содержание углерода в стали доводилось до нужной величины. Ввиду того, что угар углерода не всегда одинаков и изменяется в пределах 25 — 50%, через несколько минут после введения в ванну графита проверялось содержание углерода в металле. При пониженном содержании углерода в стали количество его доводилось до заданного присадкой дополнительного количества графита. После завершения науглероживания в печь присаживался алюминий.

При втором способе был использован стальной скрап первой категории и чугун определенного состава или стальной скрап с передельным чугуном, содержащий 4,2% С; 0,5% Мп; 0,5% Si. Кроме того, добавлялся оборотный пирофераль в количестве до 30%. Хорошие результаты показало комплексное раскисление сплава перед самой разливкой металла в формы, повышающее содержание марганца (на 0,25%) и кремния (на 0,05%) в ванне. При таком способе раскисления получается легкоплавкий шлак, который легко удаляется, а также образуются легкоплавкие кремнемарганцевые и даже алюмокремнемарганцевые соединения, более благоприятные для сплава, чем окислы алюминия.