Для расплавления металлов используется шихта – измельченное сырье до кусков размерами не менее 100*100 мм. Его предварительно очищают в специальных барабанных машинах, что обеспечивает удаление всех загрязнений. Шихты всегда загружают из расчета пропорций к жидкому металлу 4:1, поскольку ее объем уменьшается. Плавка металлов в вакуумных печах включает несколько этапов обработки.
Первичное расплавление
На этой стадии сырье в печь загружают и включают оборудование полную мощность до расплавления шихты. Давление снижается до нужного уровня, обычно значение составляет 50—100 мм рт. ст., что обеспечивает равномерное расплавление сырья.
Принцип обработки различается в зависимости от вида печей:
- Печи полунепрерывного действия – в них шихта подвергается постоянному нагреву. В процессе реакции контролируются все параметры, поскольку может начаться бурное выделение углерода из металла.
- Печи периодического действия – обеспечивают расплавление металла периодическим воздействием температуры и давления. Ток включается только после откачивания давления до нужного уровня.
Рафинирование
На этой стадии работ производится удаления из металла различных примесей:
- растворенных газов;
- серы;
- углерода;
- различных присадок из цветных металлов.
В процессе рафинирования протекает химическая реакция за счет собственного углерода, содержащегося в сырье. Для ускорения реакции добавляется графит, чугун и различные ферросплавы. Процедура считается завершенной только после полного успокоения ванны с сырьем. Важно помнить, что в процессе рафинирования металл повторно загрязняется, но в меньшем количестве. Все примеси подлежат последующему удалению.
Раскисление металла
Выше мы рассмотрели особенности раскисления, здесь отметим технологические тонкости:
- Реакция с углеродом – активная фаза выпадает на начальные этапы плавки, когда сырье закипает и начинает бурлить. Именно при образовании пузырьков осуществляется раскисление углеродом.
- Воздействие водорода – его добавляют при плавке магнитных основ или материалов на основе никеля и железа. Активный газ либо продувают через ванну, в некоторых печах его нагнетают сверху.
Чтобы убрать лишний водород из металла, добавляют алюминий, либо его смесь с церием, магний или кальций вместе с никелем. Дополнительно производится воздействие аргоном для исключения резких выбросов.
Легирование
Это добавление к сырью специальных присадок, с помощью которых удается улучшить физико-химические свойства металлов. Процедура подразумевает добавление хрома и ванадия, а в конце – алюминия и титана. Далее делается пауза, которая выпадает на рафинирование. На финале добавляют магний, кальций и бор. Важно соблюдать последовательность при плавке, ведь слишком раннее добавление присадок приведет к загрязнению сырья.
Разливка металла
Производится также в вакууме, чтобы предотвратить загрязнение металла. Ее проводят при более низких температурах, чем в печах, используя специальные формы. Такие условия обеспечивают уплотнение металла. Если разливаются сложные сплавы, в исключительных случаях производится подогрев инертным газом.
