Главная
Сплавы этого типа входят в обширную группу материалов, используемых в технике для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах и нагрузках. Наиболее простые по составу никельхромовые сплавы — нихромы типа Х20Н80, Х15Н60 — широко применяются для изготовления нагревательных элементов электропечей сопротивления, так как отличаются высоким удельным электросопротивлением, достигающим 1,09—1,04 ом*мм2/м при 20° С.
Сплав Х20Н80, содержащий 20—23% Cr, 75—78% Ni, не более 0,15% С, 0,5% Si и 1,5% Мn, отличается склонностью к насыщению газами, проявляющейся в виде рослости слитков при затвердевании жидкого металла в изложницах или в виде мелких, но глубоко залегающих газовых раковин и свищей. Выплавку никельхромовых сплавов обычно ведут методом сплавления свежих материалов с использованием отходов, поэтому главное внимание здесь приходится уделять шлаковому и температурному режиму плавки, а также режиму раскисления жидкого металла.
Шихта для выплавки сплава Х20Н80 и других сплавов этого типа составляется из отходов выплавляемого сплава, никельхромтитановых сплавов, а также из металлического хрома и электролитического никеля. Доля отходов в шихте может достигать 60%. Применяют никель марок H0 или H1 и металлический хром марок 1 и 2. При выплавке никельхромовых сплавов, легированных другими элементами, также используют самые чистые исходные материалы. Перед выплавкой никель-хромового сплава футеровку печи отмывают от железа одной-двумя плавками никеля.
Уже при загрузке шихты принимают меры, устраняющие опасность науглероживания металла: никель и отходы располагают под электродами, хром — ближе к откосам печи. В нижнюю часть завалки дают шлакообразующие — известь и плавиковый шпат — для раннего формирования шлака. Перед началом плавки сталевар внимательно осматривает электроды, они не должны иметь трещин, сколов. Если электрод обгорел в месте ниппельного соединения, его нижнюю часть отбивают, чтобы предотвратить всякую возможность поломки электрода и связанного с этим науглероживания металла во время плавки.
Во время плавления в колодцы, проплавленные в шихте, сталевар забрасывает свежепрокаленную известь и плавиковый шпат в кусках размером с грецкий орех. Шлакообразующие материалы применяют отборные, с незначительной примесью серы и кремнезема. Раннее образование шлака снижает возможность науглероживания металла и насыщения его газами.
За 20—30 мин до полного расплавления шихты на шлак забрасывают раскислительную смесь. При выплавке сплавов типа Х20Н80 допускается присадка кокса в раскислительную смесь, а при выплавке сплавов с более низким содержанием углерода в состав смеси вводят силикокальций или алюминиевый порошок. В конце периода плавления металл интенсивно перемешивают предварительно ошлакованными металлическими гребками с никелевыми пластинами.
Особенностью проведения восстановительного периода при выплавке сплавов типа Х20Н80 является применение наряду с диффузионным раскислением металла через шлак глубинного раскисления ванны силикокальцием или металлическим кальцием. О степени раскисленности ванны судят по пластичности квадратного прутка со стороной 10—15 мм, который отковывают из пробы, налитой в стаканчик, и загибают на 180°.
Пробы металла для химического анализа и определения ковкости отбирают после полного расплавления шихты. При ковке первой пробы на гранях и ребрах прутка возникают трещины, которые становятся особенно заметными при загибе прутка на 180°. После проверки ковкости первой пробы в металл присаживают на штанге силикокальций. Если повышение содержания кремния в металле нежелательно вместо силикокальция, содержащего 60—65% Si и 25—30% Ca, дают металлический кальций.
Спустя несколько минут после присадки силикокальция, ванну тщательно перемешивают и снова отбирают пробу для проверки ковкости. Путем последовательных добавок кальция раскисляют металл, добиваясь хорошей ковкости пробы. При этом самым пристальным образом следят за температурой металла и раскисленностью шлака: при повышенной температуре ванны или недостаточной раскисленности шлака долго не удается добиться необходимой ковкости проб.
После получения проб с хорошей ковкостью, без рванин, ванну выдерживают под белым шлаком около 30 мин. Перед выпуском в металл вводят на штанге дополнительно кусковой силикокальций или металлический кальций. При ковке проб на их поверхности после этого снова появляются грубые рванины. Это объясняется тем, что растворимость кальция в никелевых сплавах незначительна, так что при затвердевании металла избыточный кальций выделяется по границам зерен. Температура плавления кальция ниже температуры ковки проб, это и вызывает красноломкость сплава, пересыщенного кальцием. Тем не менее слитки нихрома отличаются высокими пластическими свойствами при прокатке, так как избыточный кальций, введенный в металл перед выпуском из печи, удаляется из металла при выпуске и разливке. Благодаря избытку кальция во время выпуска плавки в ковш и разливки повторное окисление металла практически исключается, избыток кальция расходуется на восстановление образующихся окислов.
Защитные свойства кальция проявляются в полной мере, если температура металла находится в необходимых пределах. Температура сплава Х20Н80 в ковше после выпуска должна быть 1520—1540° С.
