СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K25/00 

Описание патента на изобретение RU2076031C1

Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к технологии электрошлаковой наплавки, и может быть использовано для получения двухслойной заготовки для последующей горячей листовой прокатки.

Технология производства горячекатаных биметаллических листов системы углеродистая сталь коррозионно-стойкая сталь включает электрошлаковую наплавку на одну из граней сляба слоя коррозионно-стойкой стали и последующую его прокатку в линии непрерывного широкополосного стана до конечной толщины. Для получения качественного листа необходимо иметь бездефектную двухслойную заготовку, не имеющую искажений формы вследствие наплавки.

Известны способы электрошлаковой наплавки деталей плоской формы с предварительным их подогревом, равномерным по объему детали.

Однако равномерно разогретая заготовка в процессе наплавки приобретает неравномерное температурное поле и значительные внутренние механические напряжения. Это приводит к дефектам в наплавленном слое и искажениям формы заготовки.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ электрошлаковой наплавки на плоскую заготовку из углеродистой стали слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса, согласно которому осуществляют предварительный равномерный подогрев заготовки и последующую наплавку одной из ее сторон. Температура подогрева зависит от состава сталей и может изменяться от 180-200 до 400oC (см. Технология электрической сварки плавлением под редакцией Б. Е. Патона, М. Машгиз, 1962, с. 625-627).

Недостатки известного способа состоят в следующем. В процессе электрошлаковой наплавки слоя коррозионно-стойкой стали на равномерно разогретую плоскую заготовку, в зоне наплавленного слоя имеет место повышение температуры и появление значительных механических напряжений. Заготовка приобретает искажение формы. Это ухудшает качество наплавленной заготовки, т.к. при последующей ее горячей прокатке не исключены отслоения направленного слоя, снижается точность прокатки и плоскостность листов.

Цель предлагаемого изобретения состоит в повышении качества заготовки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе электрошлаковой наплавки на плоскую заготовку из углеродистой стали слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса, включающем подогрев заготовки и последующую наплавку одной из ее сторон, согласно предложению, подогрев осуществляют со стороны, противоположной наплавляемой, при этом подогрев ведут до температуры наплавляемой поверхности 300-450oC с ее увеличением по толщине заготовки с температурным градиентом 5,5-8,7oC/см.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Получение слоистой заготовки электрошлаковой наплавкой позволяет сформировать на слябе массой 15-20 т слой коррозионно-стойкой стали с толщиной 5-15% от толщины основы. При температуре наплавляемой поверхности сляба из углеродистой стали, равной 300-450oC, исключается образование горячих и холодных трещин, температурный градиент 5,5-8,7oC/см обеспечивает поддержание оптимальной температуры наплавляемой поверхности за счет теплоотдачи от внутренних слоев металла к наплавляемой поверхности, что компенсирует самопроизвольное охлаждение в процессе наплавки. Температурный клин по толщине сляба компенсирует неравномерность температурного поля, которую вызывает процесс электрошлаковой наплавки. Увеличение температуры по толщине заготовки, как показали эксперименты, исключает образование несплошностей в переходном слое, обусловленных разностью теплотехнических свойств углеродистой и коррозионно-стойкой сталей. Подогретую согласно предложению заготовку в процессе наплавки и после нее не "ведет", т.е. она сохраняет плоскую форму.

Благодаря высокому качеству переходного слоя предварительно подогретой с "градиентом" заготовки не наблюдается нарушение взаимосвязей слоев, неравномерности толщины, имеет место прочное сцепление слоев. Это повышает качество заготовок, и, как следствие, качество биметаллических листов и выход годного.

Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами электрошлаковой наплавки на плоскую заготовку из углеродистой стали слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса. Оба включают подогрев заготовки и последующую наплавку одной из ее сторон.

Отличия предложенного способа состоят в том, что подогрев осуществляют со стороны, противоположной наплавляемой, тогда как в известном эта операция не предусмотрена. В предложенном способе подогрев ведут до температуры наплавляемой поверхности 300-450oC с ее увеличением по толщине заготовки к противоположной поверхности с температурным градиентом 5,5-8,7oC/см, а в известном до равномерной по толщине заготовки температуры наплавки.

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков, и заключающиеся в повышении качества двухслойной заготовки. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Экспериментально установлено, что при температуре наплавляемой поверхности ниже 300oC из-за высокой скорости охлаждения наплавленного слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса в нем появляются зародыши трещин, которые развиваются в процессе последующей горячей прокатки. Помимо этого, наплавленная заготовка теряет плоскую форму. Повышение температуры наплавляемой поверхности более 450oC приводит к повышению окисленной заготовки из углеродистой стали и образованию холодных трещин в период охлаждения заготовки. В результате ухудшается качество биметаллической заготовки и снижается выход годного.

Также экспериментально установлено, что если температурный градиент по толщине сляба будет более 8,7oC/см, то термические напряжения и усадочные раковины в наплавленном слое ослабят его связь с основой, приведут к температурной деформации плоской заготовки. В приповерхностных слоях, находящихся в зоне термического влияния сварочной дуги, температура превышает оптимальную, что недопустимо. При температурном градиенте менее 5,5oC/см не обеспечивается выравнивание температурного поля заготовки; разогрев от электрической дуги будет преобладать. В результате не достигается стабилизация температуры заготовки в процессе наплавки, что ухудшает качество наплавленной заготовки и листов, полученных из нее.

Следует заметить, что рассмотренные выше параметры оптимальны для основы из углеродистой стали типа Ст2, Ст3, Ст5, Ст6, сталь 10 различных степеней раскисления и использования в качестве плавящегося электрода коррозионно-стойкой стали класса 18-10, типа 12Х18Н10.

Примеры реализации способа
Заготовку в виде сляба из углеродистой стали толщиной 200 мм и массой 25 т нагревают газовыми горелками, установленными с нижней стороны, до температуры 517oC, которую в дальнейшем поддерживают постоянной. Нагрев ведут до достижения температуры наплавки на верхней стороне сляба величины Тн 375oC. При этом градиент температуры по толщине сляба составит g 7,1oC/см.

Нагретый с температурным градиентом сляб устанавливают наклонно на наплавочный станок и осуществляют электрошлаковую наплавку слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса 12Х18Н10 толщиной 20 мм на верхнюю сторону сляба, имеющую температуру Тн 375oC. Наплавку ведут через слой шлака.

Полученная заготовка не имеет трещин и усадочных раковин в наплавленном слое, сохраняет правильную геометрическую форму.

В дальнейшем заготовку разогревают до температуры 1200oC и прокатывают на непрерывном широкополосном стане 2000 в биметаллическую полосу конечной толщиной 3,0 мм и с суммарным сжатием 98,6%
Готовая полоса имеет неплоскостность 3 мм/м, неравномерность толщины плакирующего слоя ± 5% не содержит расслоений, трещин и разрывов, что определяется высоким качеством исходной наплавленной заготовки.

Варианты реализации способа, показатели качества заготовки и полученных из нее горячекатаных листов приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа (варианты 2-4) обеспечиваются наилучшие показатели качества заготовки и, соответственно, биметаллических листов: выход годного максимален. В случае запредельных значений всех (варианты 1 и 5) или хотя бы одного (варианты 6-9) из заявленных параметров качество заготовок ухудшается, снижается выход годных биметаллических листов. При реализации способа-прототипа (вариант 10) показатели качества ухудшаются.

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что получение биметаллической заготовки путем электрошлаковой наплавки коррозионно-стойкой стали на поверхность заготовки из углеродистой стали, предварительно подогретой на наплавляемой поверхности до 300-450oC, и с ее увеличением по толщине с градиентом 5,5-8,7oC/см, обеспечивает формирование бездефектного наплавленного слоя, исключает изгибы и деформации заготовки.

За базовый объект принят способ-прототип. Рентабельность внедрения предложенного способа составляет 12%

Похожие патенты RU2076031C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВ И ПОЛОС 1993
  • Липухин Ю.В.
  • Тишков В.Я.
  • Родионова И.Г.
  • Дзарахохов К.З.
  • Губанов В.И.
  • Сергеев Е.П.
  • Голованов А.В.
  • Чернышев О.Г.
  • Сорокин В.П.
  • Рябинкова В.К.
RU2076793C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ 2004
  • Голованов А.В.
  • Зимин А.Б.
  • Скорохватов Н.Б.
  • Попов Е.С.
  • Гейер В.В.
  • Дубинин И.В.
  • Кувшинников О.А.
  • Северинец И.Ю.
  • Томин А.А.
  • Филиппов И.В.
  • Рыбкин А.Н.
  • Родионова И.Г.
  • Зац Б.С.
  • Быков А.А.
  • Зайцев В.В.
  • Алимов В.В.
  • Павлов А.А.
  • Бакланова О.Н.
  • Голованов А.В.
  • Сорокин В.П.
RU2255848C1
БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПОЛОСА, НАПРИМЕР ДЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1991
  • Липухин Ю.В.
  • Данилов Л.И.
RU2068324C1
ПЛАКИРОВАННАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКОЙ 1995
  • Родионова И.Г.
  • Фалкон В.И.
  • Тишков В.Я.
  • Яськин В.Н.
  • Осипов А.Ф.
  • Беляев В.Ф.
  • Бакланова О.Н.
  • Сорокин В.П.
  • Голованов А.В.
  • Губанов В.И.
RU2077984C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЛИТКА 2022
  • Мишнев Петр Александрович
  • Адигамов Руслан Рафкатович
  • Балашов Сергей Александрович
  • Костин Сергей Дмитриевич
  • Соболев Алексей Владимирович
  • Яковлева Полина Сергеевна
  • Павлов Александр Александрович
  • Родионова Ирина Гавриловна
  • Амежнов Андрей Владимирович
  • Бакланова Ольга Николаевна
  • Куторкина Виктория Александровна
RU2786101C1
ПЛАКИРОВАННАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ 1996
  • Франтов И.И.
  • Родионова И.Г.
  • Киреева Т.С.
  • Шаповалов Э.Т.
  • Столяров В.И.
  • Назаров А.В.
  • Бакланова О.Н.
  • Гунько Б.А.
  • Тишков В.Я.
  • Голованов А.В.
  • Губанов В.И.
  • Антипов Б.Ф.
  • Дешин В.А.
  • Кравцов Б.Л.
  • Никонов В.В.
  • Бекетов Б.И.
RU2115559C1
Способ получения коррозионностойкого биметаллического слитка 2022
  • Мишнев Петр Александрович
  • Адигамов Руслан Рафкатович
  • Балашов Сергей Александрович
  • Костин Сергей Дмитриевич
  • Соболев Алексей Владимирович
  • Яковлева Полина Сергеевна
  • Павлов Александр Александрович
  • Родионова Ирина Гавриловна
  • Амежнов Андрей Владимирович
  • Бакланова Ольга Николаевна
  • Куторкина Виктория Александровна
  • Левков Леонид Яковлевич
RU2774689C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ 2013
  • Голованов Александр Васильевич
  • Мишнев Петр Александрович
  • Шеремет Наталия Павловна
  • Родионова Ирина Гавриловна
  • Павлов Александр Александрович
  • Бакланова Ольга Николаевна
  • Амежнов Андрей Владимирович
  • Зайцев Александр Иванович
RU2534888C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЛИТКА 2000
  • Родионова И.Г.
  • Зайцев В.В.
  • Алимов В.В.
  • Сорокин В.П.
  • Быков А.А.
  • Бакланова О.Н.
  • Анциферова И.В.
  • Голованов А.В.
  • Дзарахохов К.З.
  • Луканин Ю.В.
  • Рябинкова В.К.
  • Губанов В.И.
  • Рыбкин А.Н.
  • Баклашов К.В.
  • Лебедев Ю.Н.
RU2193071C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА С ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОЙ ИЗНОСОСТОЙКОЙ СТАЛИ 2015
  • Моляров Валерий Георгиевич
  • Моляров Алексей Валерьевич
  • Калашникова Анастасия Вячеславовна
  • Бочаров Альберт Николаевич
  • Барсукова Инна Олеговна
  • Павлов Александр Александрович
  • Амежнов Андрей Владимирович
  • Родионова Ирина Гавриловна
RU2620409C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 076 031 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ

Использование: изобретение относится к области сварочного производства, в частности к технологии электрошлаковой наплавки, и может быть использовано для получения двухслойной заготовки для последующей горячей листовой прокатки. Сущность изобретения: на плоскую заготовку из углеродистой стали производят электрошлаковую наплавку слоя коррозионно-стойкой стали аустенитного класса. При этом осуществляют подогрев заготовки и последующую наплавку одной из ее сторон. Подогрев осуществляют со стороны, противоположной наплавляемой, до температуры наплавляемой поверхности 300-450oC. Создают градиент температур по толщине заготовки, 5,5-8,7oC/см. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 076 031 C1

Способ электрошлаковой наплавки на плоскую заготовку из углеродистой стали слоя коррозионностойкой стали аустенитного класса, в котором осуществляют подогрев заготовки и последующую наплавку одной из ее сторон, отличающийся тем, что подогрев заготовки осуществляют со стороны, противоположной направляемой, до температуры направляемой поверхности 300 - 450oС, при этом создают градиент температуры по толщине заготовки 5,5 - 8,7oС/см.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2076031C1

Технология электрической сварки плавлением./ Под ред
Б.Е.Патона
- М.: Машгиз, 1962, с.625-627.

RU 2 076 031 C1

Авторы

Тишков В.Я.

Сергеев Е.П.

Рябинкова В.К.

Дзарахохов К.З.

Губанов В.И.

Луканин Ю.В.

Трайно А.И.

Даты

1997-03-27Публикация

1995-02-20Подача