Статья
Электрошлаковое кокильное литье

         Электрошлаковое кокильное литье (ЭКЛ) – двухстадийный процесс: вначале в электрошлаковой тигельной печи получают жидкий электрошлаковый металл, а затем заливают его в кокиль вместе со шлаком, использованным при плавке. На первый взгляд эта схема несколько необычна с точки зрения общепринятых представлений о технологиях ЭШП и литья.

         Действительно, металлурги привыкли считать ЭШП процессом одностадийным, при котором плавление и кристаллизация металла осуществляются в одном агрегате. При ЭКЛ литейную форму выносят за пределы плавильного агрегата, но заполнение ее, и затвердевание в ней металла происходят под слоем того же шлака, который ранее участвовал в процессе плавки.

         Следовательно, при электрошлаковом кокильном литье шлак выполняет те же функции, что при ЭШП и ЭШЛ, а именно: является источником джоулева тепла, рафинирующей средой при плавке, защищает жидкий металл от окружающей атмосферы, предотвращает его контакт с материалом литейной формы и способствует созданию в отливках плотной направленной структуры. Все это дает возможность получить методом ЭКЛ литой металл самого высокого качества без ущерба для его формообразования.

         Отличие ЭКЛ от существующих методов литейного производства состоит в том, что в литейную форму подают вместе с металлом шлак. Ранее, независимо от того, какой агрегат применялся для получения жидкого металла (мартен, вагранка, электродуговая, индукционная печи и т.д.), перед заливкой формы обязательно принимали меры для отделения металла от шлака. Попадание последнего вместе с металлом в форму было равнозначно получению бракованной отливки.

         Такого рода меры были оправданы по двум причинам: во-первых, печные шлаки слишком вязки, во-вторых, и печные шлаки, и заливаемый металл – слишком холодны.

         Оба эти обстоятельства создавали непреодолимое, при классической литейной технологии, препятствие для обособления шлака и металла. В результате отливка представляла собой своего рода шлако-металлическую смесь и была непригодна для использования по прямому назначению.

         При ЭКЛ беспрепятственному разделению металла и шлака в литейной форме способствуют высокая температура заливаемого шлака ( как известно, при электрошлаковой технологии температура шлака значительно выше, чем при обычной технологии сталеваренья) и, связанная с этим, его более высокая жидкотекучесть, а также применение специальной схемы разливки, предусматривающей плавный перелив расплава из тигля в закрепленный на его носке кокиль.

         В конце плавки в электрошлаковой тигельной печи выплавленный металл находится под слоем жидкого шлака. При повороте тигля на его носик и в кокиль первым попадает шлак. Он покрывает поверхность носика тонким слоем гарнисажа. Следом за первой порцией шлака течет струя металла, покрытая сверху ламинарным потоком шлака. Металл, попадая в форму, вытесняет последний в ее верхнюю часть. Шлак по мере перемещения снизу вверх покрывает стенки формы гарнисажем. После заполнения формы расплавом шлак концентрируется в ее верхней части и обогревает отливку в процессе кристаллизации.

         Таким образом, использование жидкого перегретого шлака при ЭКЛ дает возможность усовершенствовать и упростить литейную технику: отказаться от применения защитных покрытий и устройств для обогрева прибыльных частей отливок.

         Разработка промышленной технологии ЭКЛ стала возможной с созданием двух основных ее составных частей: технологии электрошлаковой тигельной плавки и техники совместной разливки металла со шлаком из плавильного тигля в кокиль.