Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм 1000X705X 1190 11 страница

Индуктор печи представляет собой медную трубку в виде катушки с расчетным (по мощности установки) числом витков. По ин­дуктору пропускается переменный электрический ток повышенной

Рис. 7.2. Футеровка индукционной печи повышен­ной частоты:

1 — верхнее кольцо (воротник); 2 — носок; 3 — стенка тигля; 4 — подина; 5 — асбест; 6 — асбесто­вая ткань; 7 — индуктор

На листовой асбест, уложенный на подину печи, засыпают футеровочную массу (слой толщиной 100—130 мм) и уплотняют ее трамбовкой равномерно и плотно до такой степени, чтобы трам­бовка отскакивала. На этот слой уста­навливают металлический шаблон. Поверхность утрамбованного слоя вокруг основания шаблона взрых­ляют и засыпают футеровочную массу в кольцевое пространство между индуктором и шаблоном слоем высотой 20—40 мм. Каждый слой плотно утрамбовывают и затем для связи с последующим слоем взрыхляют поверхность. Стенки тигля набивают футеровочной мас­сой до верхнего витка индуктора, предварительно вынимая пооче­редно разжимные кольца. После этого вынимают шаблон или рас­плавляют его при первой плавке. Иногда стенки тигля смачивают 50 %-ным раствором жидкого стекла в воде. Верхнее кольцо футе­ровки и носок тигля выполняют из той же футеровочной массы с до­бавкой 5-—10 % жидкого стекла.

В тигель вставляют графитовый стержень, близкий по размеру тиглю, или металлические болванки, и включают печь на мощность 10—40 кВт. Таким образом, в течение 1,5—2 ч происходят сушка и спекание тигля. По окончании этого процесса печь выключают, вы­нимают графитовый стержень (болванки), продувают тигель сжатым воздухом и проверяют состояние футеровки. При отсутствии трещин в футеровке печь пригодна к плавке. Если в процессе работы печи на футеровке появятся незначительные трещины или размывы, то допу­скается подмазать их футеровочной массой с жидким стеклом, при­меняемой для набивки верхнего кольца (воротника),

Перед загрузкой шихты печь очищают от посторонних предметов, проверяют состояние футеровки печи (на отсутствие трещин, размы­вов и других дефектов) и состояние индуктора (исправность изоля­ции и водяного охлаждения).

Футеровку тиглей вакуумных печей осуществляют набивкой смесью плавленных магнезита и электрокорунда в соотношении 2:1. Футеровочную смесь составляют из порошков трех фракций, в том числе 10 % размером зерна 4—2 мм, 20 % размером зерна 2— 1 мм, остальные размером зерна <1 мм. К основному материалу до­бавляют 2 % минерализатора (плавиковый шпат), 1 % связующего (борная кислота, декстрин, сульфино-спиртовая барда или патока ме­ласса) и 4 % воды.

Смесь готовят в лопастных мешалках или в смешивающих бегу­нах. Сначала смешивают тонкозернистую фракцию (размер зерна<1 мм) с минерализатором, затем последовательно добавляют круп ную фракцию (4—2 мм) и среднюю (2—1 мм). После тщательного перемешивания сухую смесь увлажняют водным раствором связую­щего. Набивку тигля производят по металлическому шаблону, с по­слойным уплотнением. После набивки тигель просушивают в течение 40—70 мин под током с постепенным повышением мощности от 15 до 50 кВт. Хорошо просушенный тигель прокаливают постепенным нагревом графитового электрода или расплавлением металлического шаблона, после чего проводят промывную плавку, используя отходы жаропрочного сплава.

Стойкость футеровки вакуумных печей с массой плавки 10— 20 кг, наиболее часто применяемых в производстве отливок из жаро­прочных сплавов, достигает 500—600 плавок. Однако в процессе эксплуатации наблюдаются мелкие растрескивания и разрушения футеровки, частицы которой попадают в жидкий металл и приводят К браку отливок по засорам. Для снижения брака по засорам вместо набивных тиглей целесообразно применять готовые спеченные огне­упорные тигли с ежесуточной их заменой.

Плавка стали в индукционных печах. Плавка в индукционной печи идет быстро, поэтому нет возможности ждать полного экспресс-анализа и по полученным данным корректировать химический состав расплава. Плавку приходится вести, основываясь на расчете шихты. Шлаки имеют низкую температуру и недостаточно активны. По этой причине плавку ведут без окисления, методом переплава, используя чистый металлический скрап, чистый литейный возврат и ферро­сплавы. Процессы дефосфорации, десульфурации и диффузионного раскисления в таком случае затруднены, поэтому шихтовые мате­риалы необходимо подбирать с малым содержанием серы и фос­фора.

Размеры шихтовых материалов подбирают из условий наиболее полного заполнения тигля. Тугоплавкие ферросплавы загружают в более горячую часть печи — в нижнюю часть тигля. Для более плотной укладки промежутки между крупными кусками шихты засы­пают мелкими. Плотная укладка шихты способствует ускорению ее расплавления и снижению расхода электроэнергии. В этих же целях печь накрывают крышкой-сводом. Шихтовые материалы не следует загружать выше витков индуктора, так как в этом случае, не пересе­каясь силовыми линиями магнитного поля, шихта плавится только за счет теплопередачи; кроме того, высоко загруженная шихта препят­ствует плотному закрытию печи сводом.

Куски шихты по мере оплавления и опускания вниз могут свари­ваться между собой, образуя «мост», под который расплав перегре­вается, что может привести к разрушению футеровки. Заклинив­шиеся куски шихты следует освобождать, поднимая их клещами вверх, осаживая в то же время освобожденные куски шихты вниз, в расплав. Нельзя загружать холодную шихту, а тем более влажную в расплавленный металл, так как это сопровождается выплеском последнего из печи. Выплески, попадая на куски твердой шихты, также способствуют образованию «мостов».

По мере плавления и оседания шихты в печь добавляют подогре- тые куски шихты, не поместившиеся при завалке.

Соблюдают следующий порядок введения в сплав легирующих элементов. Никель в процессе плавки не окисляется, поэтому его вводят непосредственно в шихту при загрузке печи. Раняя загрузка никеля способствует выделению из металла водорода, газов, содер­жащихся в электролитическом никеле, и воды — в гранулированном никеле. Ферромолибден также дают в завалку.

Вольфрам — тугоплавкий элемент с температурой плавления ~3400 °С. Для его растворения в расплаве требуется длительное время, сократить которое можно предварительным подогревом воль­фрама или ферровольфрама до 900—950 °С. Вольфрам — тяжелый металл. Для его растворения необходимо перемешивать нижние слои ванны.

Металлический хром вводят в состав шихты при выплавке сталей с особыми свойствами (жаропрочные, жаростойкие) главным обра­зом в случаях, когда требуется низкое содержание углерода. При выплавке других легированных сталей обычно используют ферро­хром разных марок. Феррохром вводят в завалку или после рас­плавления основы сплава. После присадки феррохрома шлак приоб­ретает зеленый цвет благодаря окислам хрома. Раскислители восста­навливают хром из окислов, и шлак после раскисления приобретает светлую окраску.

При выплавке высокохромистых сталей феррохром предвари­тельно подогревают в нагревательной печи, что сокращает продол­жительность плавки. Феррохром имеет меньшую объемную массу, чем сталь, поэтому куски его всплывают на поверхность металла. Их периодически осаживают в глубину ванны.

Ванадий легко окисляется, поэтому его вводят в ванну за 5— 10 мин до выпуска стали в хорошо раскисленный металл.

Титан окисляется еще более интенсивно, чем ванадий. Его вводят в ванну перед выпуском стали из печи (за 2—3 мин). Так как титан значительно легче стали, то его для лучшего усвоения следует погру­жать в расплав с помощью специального «колокольчика» или шом­пола. Если ферротитан предварительно подогреть и непрерывно по­гружать при расплавлении в стальную ванну с малым количеством, шлака, то можно растворить в стали до 70 % вводимого титана. Если этих мер не принять, усвоение титана составит всего 50—40 %, а иногда и менее.

После расплавления всей шихты наводят шлак. В индукционных печах благодаря выпуклому мениску расплава, пронизываемого магнитными силовыми линиями, шлак стекает к стенкам тигля; его время от времени добавляют, не допуская появления незащищенной шлаком поверхности металла. Шлаковый покров в индукционных печах защищает сплав от насыщения газами, снижает угар элементов и уменьшает тепловые потери. При выплавке стали в печах с кислой футеровкой чаще всего в качестве шлаковой смеси используют бой стекла.

При основной футеровке шлак состоит из 60—80 % свежеобож-женной извести, 15—20 % магнезитового порошка и 5—20 % плави­кового шпата. Для высокожаропрочных никелевых сплавов приме­няют также шлак следующего состава: 50 % СаО, 25 % А1203; 18 % MgO и 7 % CaF2.

Во время доводки стали в последний период плавки в состав шлака добавляют молотый кокс или электродный бой, ферросилиций или комплексные раскислители — силикокальций, боркальк. От состава шлака зависит стойкость тигля. Высокоосновной шлак про­никает в стенки футеровки и реагирует со связующим, вымывая стенки тигля. Кроме того, если шлак имеет такой состав, что при охла­ждении он рассыпается на воздухе, ошлакованные стенки тигля при охлаждении печи также могут осыпаться. Поэтому часто доводку сплава ведут со шлаком меньшей основности, например: 50 % SiO2, 25 % СаО, 25 % А1203.

Общее количество шлака при плавке в индукционных печах со­ставляет ~3 % массы металлической шихты. Плавку следует вести на максимальной мощности генератора и настраивать электрический режим на резонанс (cos φ≈ 1). Настройку режима ведут включе­нием конденсаторов необходимой емкости. Эта необходимая емкость в течение плавки меняется вследствие изменения магнитной прони­цаемости металла при его нагреве и расплавлении, а также при до­бавках твердой шихты. Плавление шихты заканчивают на макси­мальной мощности генератора, а доводку сплава по химическому составу обычно ведут на меньшей мощности.

При выплавке стали в печах вместимостью 150—250 кг после пол-ного расплавления металла берут пробу для экспресс-анализа на угле­род и марганец в основной печи и на углерод и кремний в кислой печи. В ожидании анализа снимают шлак, образовавшийся при плавлении, и наводят новый шлак того же состава.

При плавке в печах вместимостью 10—50 кг экспресс-анализ обычно не делают вследствие быстрого протекания процесса плавки. В этом случае состав шихты не корректируют, а ведут плавку точно по расчету, строго выдерживая время и электрический режим плавки. В печах малой емкости ввиду трудности наведения шлака при очень выпуклом мениске расплава покровным шлаком обычно не поль-зуются. Плавку ведут без шлака.

После получения анализа, если сплав надо науглеродить, сни­мают шлак и на зеркало расплава засыпают мелко дробленый элек­тродный бой или древесный уголь, после чего наводят новый шлак. В этом случае коэффициент усвоения углерода составляет 70—80 %. Науглероживание стали лучше вести, применяя углеродистый фер­рохром или чугун, а не древесный уголь или электродный бой, так как в последнем случае время плавки увеличивается.

Марганец вводят в расплав, исходя из среднего содержания его (по заданному химическому составу сплава). При хорошо отлажен­ной технологии плавки для экономичной работы легирующие эле­менты вводят в расплав с учетом усвоения на нижнем пределе хими­ческого состава.

Во всех случаях доводку стали по составу следует проводить в печи, а не в ковше, как это иногда пытаются делать.

Перед взятием пробы на химический анализ следует тщательно перемешивать ванну на всю глубину.

В качестве раскислителей применяют углерод, кремний, марга­нец, титан (или их ферросплавы), алюминий, карбид кальция, а также комплексные раскислители: силикокальций, силикомарганец, алюмобарийкальций и др. При диффузионном раскислении раскислители вводят в шлак в молотом виде или в порошке (алюми­ний).

Раскисление углеродом идет по реакции

FeO + С = Fe + CO ↑ .

Побочным веществом при раскислении углеродом является газ, а это значит, что металл не загрязняется неметаллическими соедине-ниями. Раскисление углеродом связано и с некоторыми недостат­ками: возможно науглероживание сплава, диффузионный процесс-раскисления углеродом длителен.

Раскисление кремнием, марганцем и алюминием идет по реак­циям

2FeO + Si ↔ 2Fe + Si02;

FeO + Mn = Fe + MnO;

2A1 + 3FeO = 3Fe + A1203.

Кремний — сильный раскислитель, но с повышением температуры его раскисляющая способность снижается.

Марганец значительно слабее раскисляет сталь, чем кремний. Одним марганцем полностью раскислить сталь нельзя. Закись мар­ганца нерастворима в стали и переходит в шлак. С серой марганец образует более тугоплавкое соединение, чем железо. Сернистый мар­ганец полностью переходит в шлак и металл освобождается от серни­стых соединений.

Для окончательного раскисления используют силикокальций
(до 0,1 %), который изменяет характер включений в стали (строчеч-
ные включения он превращает в глобулярные).

Раскисление металла для больших плавок (>100 кг) можно проводить диффузионным методом, вводя в шлак молотый кокс, фер­росилиций или комплексные раскислители (силикокальций, бор-кальк). Шлак при этом быстро получает светную окраску. Раскисле­нию способствует интенсивное движение металла при индукцион­ной плавке, но используя хорошую циркуляцию металла, можно раскислять сталь и кусковыми раскислителями, что чаще делают при работе на печах малой емкости. Циркулирующие потоки металла выносят продукты раскисления на поверхность, где окислы переходят в шлак.

При диффузионном раскислении применяют различные шлаки в зависимости от химического состава стали и устройства печи. Кон­струкционные углеродистые стали с содержанием менее 0,3 % С

раскисляют под белым шлаком, среднеуглеродистые и высокоугле­родистые под карбидным шлаком, коррозионно-стойкие — под маг-незиально-глиноземистым шлаком.

Перед наведением белого шлака скачивают окислительный шлак, в ванну присаживают ферромарганец из расчета на верхний предел содержания в сплаве, затем наводят высокоосновной1 шлак, состоящий из 80 % извести и 20 % плавикового шпата. Коли­чество шлака зависит от вместимости печей и составляет 2—3 % массы завалки для печей большой вместимости и 3—7 % — малой.

Для раскисления в шлаковую смесь вводят молотый кокс или дре­весный уголь, обладающий меньшей массой и меньше науглерожи­вающий сталь.

Углерод в шлаке раскисляет закись железа и марганца по реак­циям

FeO + С = Fe + СО ↑ ;

МnО + С = Mn + CO ↑ .

Перед раскислением шлак темного цвета (присутствуют окислы железа и марганца), в процессе раскисления он светлеет. Для окон­чательного раскисления вводят дробленый 75 %-ный ферросилиций так, чтобы его частицы оставались взвешенными в шлаке и не пере­ходили в металл. Количество ферросилиция должно быть равно ко­личеству вводимого в шлак углерода. После окончательного раскис­ления шлак становится белым пенящимся. Хороший шлак при осты­вании рассыпается на воздухе в порошок.

Раскисление металла в печах малой вместимости (до 50 кг) ведут твердым раскислителем (предпочтительно силикокальцием из рас­чета 0,2—0,3 % массы шихты). В этом случае шлак не наводят. В процессе раскисления тигель закрывают железным листом из-за большого пироэффекта.

Повышение качества сталей и сплавов в процессе их плавки и заливки. Большую часть сталей для литья по выплавляемым моде­лям в металлургической промышленности выплавляют в печах с квар­цевой (кислой) футеровкой. Содержание серы и фосфора в этих сталях более высокое, чем в сталях, выплавленных в печах с основной футе­ровкой. Эти стали загрязнены также неметаллическими включе­ниями (сульфиды, фосфиды и др.), снижающими их механические свойства, особенно пластичность. Для обеспечения высокой ударной вязкости высококачественных отливок содержание серы и фосфора в них должно быть не более 0,01 %. Между тем в выпускаемых метал­лургической промышленностью сталях, используемых в качестве шихтовых материалов при литье по выплавляемым моделям, содер­жание серы и фосфора допускается до 0,025 и даже 0,05 %. Для по­давления влияния вредных примесей, при плавке следует применять модификаторы, которые видоизменяют особенно неблагоприятную остроугольную форму фосфидов, оксидов и сульфидов, очищают границы зерен и упрочняют сталь.

Рис. 7.3. Схема плазменно-индук-ционной плавильной установки:

1 — механизм перемещения плазмо­трона; 2 — плазмотрон; 3 — пода­ча аргона; 4 — герметизированный люк; 5 — крышка (свод); 6 — ин­дуктор печи; 7 — водоохлаждаемый анод; 8 — источник питания

Хорошим модификато­ром является силикокаль-ций'в сочетании с РМЗ, при введении которых в 2 раза повышается удар­ная вязкость стали [111, 112].

Значительное повышение качества сталей и сплавов достигают также применением плазменно-индукционной плавки при которой благодаря дополнительному нагреву верхней части ванны сокра­щается время плавки. Одновременно повышается чистота металла, производительность печей и снижается удельный расход электро­энергии [9].

В ИПЛ АН УССР разработана и испытана на ряде заводов плаз-менно-индукционная установка [9], изготовленная на базе печи ИСТ-0,16, к которой сделана плазменная приставка, представляю­щая собой водоохлаждаемую футерованную крышку (свод), уста­новленную в верхней части печи на уплотнительном кольце (рис. 7.3). На крышке смонтирован плазматрон с механизмом его перемещения. Для загрузки шихты в процессе плавки, ввода легирующих добавок и наблюдения за ходом плавки в крышке предусмотрен герметизи­рованный люк со стеклом. В дно тигля вмонтирован водоохла­ждаемый анод. К плазматрону подведены системы охлажде­ния и газоочистки. Питание плазматрона осуществляется от управляемого источника постоянного тока типа ВПР-602. В каче­стве плазмообразующего газа используют технически чистый аргон (ГОСТ 10157—79), предварительно очищенный от влаги, кислорода и азота.

Известно, что свойства отливок в большой степени зависят от ориентации и величины зерен в литой структуре. Качество отливок можно повысить, осуществляя регулирование структуры металла в процессе заливки формы и ее охлаждения, так называемую, кон­тролируемую кристаллизацию [90, 18]. Для этих целей в плавильно-заливочных вакуумных установках, дополнительно к плавильным печам помещают индукционные нагревательные печи для форм. Про­каленные формы устанавливают в печь нагрева формы и, в процессе плавки металла и заливки его форма не остывает, а нагревается до заданной температуры и даже до температуры заливаемого расплава. Контролируемую (направленную) кристаллизацию отливок можно вести по нескольким вариантам технологического процесса, рассмо­тренным ниже.

1. Применяют тонкостенную прочную оболочку форму без опор­ного наполнителя, которую нагревают до 1000—1050 °С, заливают расплавом при температуре 1480—1500 °С и выдерживают в нагрева­тельной печи до 800—850 °С. При достижении этой температуры от­ливку переносят в термостат с температурой 600—650 °С, где выдер­живают до 300 °С с последующим охлаждением на воздухе. При та­ком режиме получают поликристаллическую структуру отливки с ми­нимальными остаточными напряжениями, но со сравнительно круп­ной макроструктурой.

2. При изготовлении оболочковой формы в поверхностный слой формы вносят мелкодисперсные окислы, являющиеся модификато­рами — центрами кристаллизации, и затем эту форму нагревают, заливают расплавом и охлаждают по варианту 1. В этом случае получают более мелкую макроструктуру в поверхностном слое от­ливки. Ее можно регулировать количеством модификатора и его дисперсностью.

3. Оболочковую форму нагревают до температуры заливки рас­плава. После заливки нижнюю часть формы (отливки) искусственно охлаждают и постепенно с заданной скоростью форму с отливкой выводят вниз из зоны нагревательной печи. Происходит направлен­ная снизу вверх кристаллизация отливки, которая приобретает поли­кристаллическую или монокристаллическую структуру, ориенти­рованную вертикально по всей высоте. При этом резко возрастают пластические свойства металла, надежность и длительность эксплуа­тации отливок.

В табл. 7.3 приведены свойства сплава ММ 200, отлитого по раз­личным вариантам технологии.

Таблица 7.3 Свойства различных модификаций сплава ММ 200

Рис. 7.4. Макроструктура отливок с регулируемой кристаллизацией:

/ — поликристаллическая структура; // — направленная (про­дольно-ориентированная) структура; /// — монокристаллическая структура

По пластичности и термической усталости сплавы с направлен­ной кристаллизацией по сравнению с поликристаллическими спла­вами имеют очень большие преимущества, что объясняется отсутст­вием поперечных границ зерен. Но медленная кристаллизация спо­собствует образованию рыхлот в отливках. Нет преимуществ в пол­зучести. Получение отливок с контролируемой кристаллизацией трудоемко и сложно, поэтому отливки пока очень дороги.

4. Оболочковую форму устанавливают в графитовую опоку с дом
и засыпают графитовой крошкой. Опоку помещают в печь и нагре-­
вают до температуры заливки металла. После заливки форму вы-­
держивают в печи до полного заполнения расплавом междендритных
пустот. Затем форму с заданной скоростью опускают из нагреватель­
ной печи и она остывает на воздухе, либо в термостате по заданному
режиму. В результате получают тонкостенную плотную фасонную
отливку с однонаправленным затвердеванием металла во всех стен-­
ках. При этом наблюдается некоторое повышение прочности и резкое
повышение пластичности.

На рис. 7.4 приведена макроструктура отливок с регулируемой кристаллизацией.

Плавка специальных сплавов в индукционных вакуумных печах. Наиболее высокими жаропрочными свойствами, необходимыми для производства литых турбинных лопаток, обладают литые сплавы на никелевой основе типа ЖС. Основным методом получения лопаток из этих сплавов является литье по выплавляемым моделям. Однако указанные сплавы из-за большого содержания алюминия и титана легко окисляются и образуют в процессе плавки и разливки плотные окисные плены, которые, попадая в отливки, нарушают сплошность

Рис. 7.5. Свободные энергии образования окис­лов металлов для реакций, выраженных на I г• моль кислорода

материала и снижают прочность лопаток. Величина окисных плен и их расположение в отливках са­мые разнообразные. Наличие окис­ных плен на поверхности пера лопаток, а также на их кромках, как правило, является признаком брака.

Окисные плены образуются при температуре до 1700 °С как во время приготовления исходного сплава и разливки его в изложницы, так и во время приготовления рабочего сплава и разливки его в формы при отливке лопаток. Избежать образования окисных плен можно обработкой жидкого расплава раскислителями, плавкой и разливкой в вакууме или в нейтральной среде.

Плавка жаропрочных литейных сплавов, содержащих алюминий и титан, в вакуумных индукционных печах повышенной частоты нахо­дит все большее применение. По своему сродству к кислороду алю­миний уступает лишь магнию и кальцию. Вакуум благоприятствует любой химической реакции, в ходе которой из нелетучих веществ образуются газы или летучие вещества, в результате чего понижается температура и становится возможным протекание данной реакции.

На рис. 7.5 приведены изменения свободных энергий образования окислов титана и алюминия в зависимости от температуры.

В атмосферных условиях углерод может начать раскисление окислов титана при температуре 1650 °С, а окислов алюминия при 1950 °С. С понижением давления раскислительная способность угле­вода повышается и при разрежении 10 Па температура начала рас­кисления снижается примерно на 500 °С, т. е. окислы титана раскис­ляются углеродом при температуре 1150 °С, а окислы алюминия при 1450 °С. Опыт плавки жаропрочных сплавов в вакуумных печах при разрежении 1—4 Па подтверждает раскисляемость окислов алюми­ния (плены) при температуре 1550—1650°С по реакции

ЗС + А1203 = 2А1 + ЗСО,

при этом окись углерода улетучивается. Технические характеристики вакуумных индукционных печей приведены в табл. 7.4.

При использовании печей периодического действия (см. табл. 7.4) после каждой плавки и заливки вакуумная камера сообщается с атмо­сферой и откатывается. Залитую форму снимают с печи, очищают тигель, вновь загружают шихту, устанавливают новую форму, ка­меру накатывают и начинают вакуумирование тигля, шихты и формы.

Таким образом, вакуумная система работает нерационально на восстановление утерянного вакуума. Кроме того, происходит потеря теплоты и резкое изменение температуры тигля, снижающее стойкость -футеровки, а также окисление остатков расплава на стенках тигля. Образуются так называемые настыли, что загрязняет жидкий металл последующих плавок и снижает качество отливок.

Для устранения отмеченных недостатков выпускают вакуумные установки полупрерывного действия на различную вместимость тиг­лей (см. табл. 7.4). В этих установках кроме индукционной печи для плавки металла имеется печь сопротивления для подогрева формы до 900 °С.

Особенности плавки сплавов для постоянных магнитов. Со­держание примесей, особенно углерода, в шихтовых материалах -должно быть минимальным. В магнитных сплавах должно быть не более 0,03 % С; 0,35 % Мn, 0,15 % Si, 0,025 % S и 0,025 % Р. В спла­ве ЮНДК18 содержание 0,1 % С снижает остаточную индукцию на%, коэрцитивную силу на 40 % и максимальную магнитную энер­-
гию на 50 %.

Для получения высококачественных магнитов необходимо при­менять следующие шихтовые материалы: низкоуглеродистую элек­тротехническую сталь (железо армко) марок ЭА и Э в виде прутков или листов; никель марок Н-0 и Н-1 в виде катодных листов или слитков по ГОСТ 849—70; кобальт марок КО и К1А в чушках по ГОСТ 123—78; алюминий первичный марок А95, А7, А6, А5 в чуш­ках по ГОСТ 11069—74; медь марок МО и M1 в виде катодных листов по ГОСТ 546—79; возврат и отходы магнитного сплава (литники, брак магнитов по внешним дефектам и др.).

Количество отходов, вводимых в плавку, должно быть не более 40 % массы шихты.

Исходные шихтовые материалы подлежат разделке только в хо­лодном состоянии. Газовая резка шихтовых материалов не допу­скается. Возврат и отходы, поступающие на плавку, должны быть очищены от формовочных материалов, а также от окислов, масляных пятен и других загрязнений. Кроме основных шихтовых материалов в сплав часто добавляют сернистое железо с целью измельчения структуры и упрочнения сплава. При плавке сплава ЮНДК18 серни­стого железа обычно добавляют 0,3 % массы шихты.

Магнитные сплавы выплавляют в высокочастотных индукцион­ных печах с кислой или основной футеровкой. Для получения магнитов со стабильными свойствами плавку следует вести форсированно; скорость расплавления всей шихты данной плавки 0,7—1,2 кг/мин. Чтобы сократить продолжительность плавки, шихтовые материалы подбирают оптимальных размеров в зависимости от емкости плавиль­ного тигля (табл. 7.5).

Рекомендуется также подогревать до температуры 300—400 °С
никель, медь и алюминий перед загрузкой в плавильный тигель. За­
грузку и плавку шихтовых материалов необходимо вести в опреде­-
ленной последовательности: при плавке в кислом тигле загружают
битое стекло (2 % массы шихты), затем железо, кобальт. Включают
ток и ведут плавку на максимально возможной мощности печи. После
расплавления большей части железа и кобальта в тигель загружают
никель, медь и сернистое железо, а потом возврат (литники и другие
отходы). Во время расплавления шихты ванна должна быть все время
покрыта шлаком.

После расплавления всей загруженной шихты и некоторого перегрева расплава снимают шлак и быстро загружают крупные куски алюминия. Затем ванну тщательно перемешивают (штангой из электротехнической стали) и, выдержав 2—3 мин, снимают вновь образовавшийся шлак и готовый расплав сливают в ковш, предва­рительно подогретый до 700—850 °С. Перед выпуском расплава температура его должна быть 1550—1600 °С. Температуру измеряют

термопарой погружения. Сильный перегрев расплава приводит к получению хрупких магнитов, выкрашивающихся при шлифова­нии.

Плавка алюминиевых сплавов. В произ­водстве литья по выплавляемым моделям из алюминиевых сплавов обычно приме­няют плавильные печи вместимостью 0,15— 0,50 т, к ним относятся и электропечи со­противления типа CAT (тигельные) (табл. 7.6, рис. 7.6).

Для плавки алюминиевых сплавов при­меняют также более экономичные индук­ционные печи промышленной частоты с же­лезным сердечником, которые работают по принципу своеобразного короткозамкнутого трансформатора: первичная обмотка — мно-говитковая катушка (индуктор), а вторич­ная — расплавленный металл в каналах. Работу на этих печах следует вести непре­рывно. В перерывах между плавками в печи должен обязательно оставаться расплав («болото») в таком количестве, чтобы пла­вильные каналы замыкались. В это время печь работает на мощности холостого хода, которая в 5—6 раз меньше номинальной мощности.