СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ, ПОЛУЧЕННОЙ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКОЙ Российский патент 1996 года по МПК C22B9/18 

Предлагаемое изобретение относится к области спецэлектрометаллургии, в частности к способам обработки поверхности металлических заготовок с использованием электрошлакового процесса и может быть применено в металлургии для ремонта слябов, например полученных способом непрерывной разливки стали.

Известен способ обработки поверхности заготовки, заключающийся в наплавке ручным дуговым способом покрытыми электродами износостойкой поверхности в местах ее износа (например поверхности зубьев ковшей экскаваторов). Недостатком известного способа является то, что он малопроизводителен /см. Автоматическая сварка, 1966г, N 5 стр.68-69)
Известен способ обработки поверхности металлических заготовок, принятый за прототип, заключающийся в применении ЭШН для ремонта изношенного металлорежущего и металлургического инструмента и прокатных валков. (Б.Н.Медовар и др. Электрошлаковая технология за рубежом, Киев, "Наукова думка", 1982г, стр. 38-39). Недостатком известного способа является то, что он не позволяет проплавлять ремонтируемую заготовку на большую глубину (глубина залегания дефектов у слитков, полученных непрерывным литьем, достигает 30 мм). Кроме этого, оплавление заготовки по ее поверхности неравномерно из-за вертикального расположения заготовки, так как известно, что в процессе электрошлаковой наплавки в вертикальном положении глубина металлической ванны непрерывно растет.

Целью изобретения является повышение производительности процесса обработки, исключение трещин в переплавленном слое и увеличение выхода годного металла.

Поставленная цель достигается тем, что оплавление дефектных слоев производят с помощью электрошлакового переплава при расположении заготовки под углом к горизонту, при этом электрошлаковый процесс ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух шлаковых расплавах, причем в передней шлаковой ванне осуществляют подогрев поверхности заготовки до температуры 0,5.0,99 температуры солидус металла заготовки с помощью нерасходуемых электродов, а в задней оплавление дефектного слоя заготовки с помощью расходуемых электродов, при этом задний кристаллизатор формирует расплавленный металл. Для защиты подогретой поверхности от воздействия окружающего воздуха (в случае необходимости, например переплавки легкоокисляюшегося металла), задняя шлаковая ванна может перекрывать пространство между кристаллизаторами. Для интенсификации процесса подогрева целесообразно использовать шлаковый расплав, имеющий высокие точку плавления и удельное электросопротивление, а также малую окислительную способность (обеспечение неокисления поверхности металла), например флюс марки АНФ-1П, при этом задний расплав обеспечивает рафинирование расплавленного металла и хорошее его формирование, например флюсы марок АНФ-28, АНФ-29, АНФ-32 и др. Для обеспечения марочного состава заготовки расходуемые электроды имеют аналогичный состав, что и металл заготовки, кроме этого, в случае наличия в ней легкоокисляющихся элементов (например титана) подлегирование переплавленного металла этими элементами осуществляют через металл электродов до величины их содержания в заготовке.

Таким образом, одновременный подогрев поверхности заготовки и оплавление ее на глубину дефектного слоя, зашита подогретого и расплавленного металла шлаком позволяют получить переплавленный слой металла толщиной 3/2h.3h, где h-глубина оплавленного дефектного слоя на сторону, который входит в состав отремонтированной заготовки; тем самым обеспечивается:
повышение производительности процесса обработки;
увеличение выхода годного металла (масса заготовки даже выше исходной за счет расплавления электродов);
отсутствие трещин в переплавленном слое.

Сущность способа обработки поверхности металлических заготовок видна из приведенной фигуры, на которой схематично изображено поперечное сечение устройства для осуществления способа, вид сбоку. Заготовку 1 с дефектным слоем 2 устанавливают под углом альфа к горизонту. Над ремонтируемой поверхностью на величину, учитывающую дополнительно образующийся слой металла из-за расплавления электродов 3, устанавливают формирующий кристаллизатор 4 (детали, на которые ставится кристаллизатор и боковые кристаллизаторы, удерживающие шлаковые ванны, условно не показаны, т.к. являются несущественными для осуществления способа). На ремонтируемую поверхность устанавливают изолирующий верхнюю 5 и нижнюю 6 ванны водоохлаждаемый кристаллизатор 7 (боковые кристаллизаторы также условно не показаны). В плавильные пространства заливают шлаковые расплавы 5 и 6, погружают в них расходуемые 3 и нерасходуемые 8 электроды и производят процесс обработки поверхности металлической заготовки, используя электрошлаковую технологию. Начало и конец процесса производят в вводном 9 и выводном 10 карманах.

В переднем шлаковом расплаве 5 производят подогрев поверхности заготовки I (или дефектного слоя 2) до температуры, равной 0,5.0,9 температуры солидус металла заготовки 1. Указанные нижняя и верхняя границы температур обусловлены тем, что подогреваемая поверхность заготовки 1 не должна оплавляться, т.к. неизбежен, в этом случае, пролив жидкого металла и шлака 5 в нижнюю ванну 6 (верхний предел), а подогрев поверхности до температуры менее 0,5 температуры солидуса не оказывает существенного влияния на глубину оплавления заготовки (нижний предел). По мере опускания заготовки 1 вниз (кристаллизаторы 4 и 7 при этом неподвижны) со скоростью наплавки подогретый участок попадает в задний шлаковый расплав 6, оплавляется в нем на глубину залегания дефектов и совместно с расплавленным металлом электродов 3 образует металлическую ванну 11, которая кристаллизуется под формирующим кристаллизатором 4, образуя переплавленный слой 12 толщиной 3/2h.3h, где h-глубина оплавленного слоя.

Нижний и верхний пределы толщины переплавляемого слоя обусловлены: нижний возможностью формирования бездефектного слоя, при этом его минимальная толщина, достигнутая в настоящее время, не может быть ниже 30 мм, что в пересчете на глубину оплавления h дает 30 3/2 20 мм, что совпадает со средней глубиной зачистки поверхности слябов абразивным кругом; верхний - возможностью удержания металлической ванны под формирующим кристаллизатором, т.к. при большей толщине переплавляемого слоя металлическая ванна в средней части может выходить за пределы формирующего кристаллизатора, прожигать верхний закристаллизовавшийся слой и вытекать незакристаллизовавшись (при максимальной глубине зачистки абразивным кругом, осуществляемой на Чер МК равной 30 мм, толщина переплавленного слоя равна 30х3=90 мм, выше этого значения может происходить утечка (см. выше).

Таким образом, в процессе обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии заявленной в указанном способе, по сравнению с другими известными техническими решениями (в настоящее время на Череповецком металлургическом комбинате дефектный слой удаляют абразивной зачисткой), масса слитка увеличивается, что приводит к значительному увеличению выхода годного металла.

Использование: в электрометаллургии, при обработке поверхности металлических заготовок электрошлаковым процессом. Сущность изобретения: заготовку располагают под углом к горизонту и электрошлаковый процесс ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава, изолированных между собой двух шлаковых расплавах. В первом осуществляют подогрев поверхности с помощью нерасходуемых электродов, а во втором - оплавление дефектного слоя заготовки и формирование расплавленного металла с помощью расходуемых электродов. Температура подогрева поверхности заготовки первым шлаковым расплавом составляет 0,5...0,99 температуры солидус металла заготовки. 2 з.п. ф-лы., 1 ил.

1. Способ обработки поверхности металлической заготовки, полученной непрерывной разливкой, включающий оплавление дефектного слоя электрошлаковым процессом, отличающийся тем, что эаготовку располагают под углом к горизонту, а электрошлаковый процесс ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух шлаковых расплавах, причем в первом шлаковом расплаве осуществляют подогрев поверхности с помощью нерасходуемых электродов, а во втором оплавление дефектного слоя заготовки и формирование расплавленного металла с помощью расходуемых электродов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура подогрева поверхности заготовки первым шлаковым расплавом составляет 0,5 0,99 температуры солидус металла заготовки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщина эакристаллизовавшегося переплавленного металла равна 3/2h 3h, где h глубина сплавленного дефектного слоя.