СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНОГО СЛИТКА Российский патент 1997 года по МПК C22B9/20 

Изобретение относится к вакуумной металлургии, в частности, к способам получения вакуумной дуговой плавкой крупногабаритных слитков, в том числе, плоских слитков, из сплавов на основе титана, никеля, тугоплавких металлов, а также сталей.

Известен способ получения крупногабаритных слитков-слябов прямоугольного сечения для проката на плиты и лист [1] согласно которому слябы титановых сплавов для проката получают из слитков круглого сечения осадкой или прессованием в штампах на вертикальных гидравлических прессах.

Недостатком известного способа является низкий выход годного, не более 80% при этом, для получения сляба используют большое количество (до 10 единиц) разнообразного энергоемкого электротермического, прессового и обдирочного оборудования, для функционирования которого заняты значительные производственные площади и транспортные средства.

Известен способ получения крупногабаритного слитка в глуходонные и сквозные кристаллизаторы при плавлении электрической дугой двух горизонтально расположенных над кристаллизатором расходуемых электродов. При вращении глуходонных неохлаждаемых изложниц (кристаллизаторов) капли расплавленного металла за счет центробежных сил равномерно растекаются по торцу слитка одновременно с плавлением расходуемых электродов [2]
Недостатком этого способа является невозможность получения крупногабаритного, особенно плоского слитка, т.к. ограничена возможность подачи в зону плавления, за один цикл плавки, без перерыва процесса плавления, более двух расходуемых электродов, всегда связанных друг с другом электрической дугой, причем расплав из под которой лишь тогда равномерно распределяется по торцу слитка, когда кристаллизатор вращается. Вращать прямоугольный кристаллизатор, причем при вытягивании из кристаллизатора плоского слитка, затруднено. Кроме того, по рассматриваемому способу предусматривается подача в зону плавки лишь прямолинейных, прочных, т.е. литых расходуемых электродов. Подавать горизонтально в зону плавки расходуемые электроды, изготовленные, например, из титановой губки и отходов, прочность которых недостаточно высокая, практически невозможно. При подготовке к подачи в зону плавления очередных расходуемых электродов происходит вынужденный перерыв подачи электроэнергии, захолаживание первой части слитка, а возобновление плавильного процесса проявится в виде глубоких неслитен, что приведет к ухудшению поверхности, к снижению выхода годного.

Предлагается способ получения крупногабаритного, в том числе, плоского слитка, включающий электродуговую плавку нескольких расходуемых электродов в тиглях, подачу расплава в проходной кристаллизатор с равномерным распределением расплава по всей площади кристаллизатора одновременно с плавлением электродов и сливом расплава из тиглей с последующим подогревом и поддержанием периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии.

Предлагаемый способ получения крупногабаритного, в том числе, плоского слитка отличается от прототипа тем, что дополнительно осуществляет подогрев и поддержание периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии, при этом плавку расходуемых электродов осуществляют в тиглях, а подачу расплава в кристаллизатор сливом его из тиглей.

Техническим результатом является получение крупногабаритных, в том числе и плоских слитков с равномерной поверхностью, без усадочных раковин, что позволяет исключить механическую обработку слитка, повышая выход годного.

Предлагаемый способ позволяет вести одновременную плавку группы электродов, (независимо от их количества) каждого в свой тигель, сливая расплав на них в проходной кристаллизатор и обеспечивая в нем равномерное распределение расплава и оплавление поверхности слитка, исключая получение на ней усадочных раковин и дополнительную механическую обработку, тем самым повышая выход годного.

Пример. Получали слитки из титана типа ВТ 1-0 размером 175 х 450 х 1400 мм. массой по 500 кг.

В качестве расходуемых электродов использовали для плавки по два слитка диаметром 280 мм. Расходуемые электроды плавили одновременно, каждый на токе 15-17 кА, при одновременном сливе расплава в один проходной кристаллизатор с суммарной скоростью 25-30 кг/мин. Расплав в кристаллизатор рассредотачивали по его площади перемещением тиглей во время плавления в пределах 55-60 мм по продольной оси кристаллизатора, при этом расплав подогревали у периферии кристаллизатора до температуры плавления 1725^oC независимым источником тепла, обеспечивая жидкотекучесть расплава на формируемом торце сляба. В конце плавки, в течение 15-17 минут осуществляли выведение усадочной раковины снижением скорости плавления и слива металла до 14-15 кг/мин при увеличении мощности на подогрев поверхности расплава на 30-35% Выплавленные слитки имели удовлетворительную поверхность с волнистостью 1,5-2,0 мм. Усадочная раковина находились практически на поверхности литника и не превышала 2,1-2,3% от общей массы слитка. После оплавления поверхности слитка выход годного составил 97%
Пример 2. Получали слитки из стали 45 размером 175х450х1400 мм.

В качестве металла использовали по два расходуемых электрода, набранных из прутков различного сечения, но в целом, не превышающих диаметр 280 мм. Расходуемые электроды плавили в свои тигли, выполненные из Ст. 45 и, одновременно с плавлением, расплав сливали в водоохлаждаемый кристаллизатор. Расплав рассредотачивали на поверхности формируемого слитка путем перемещения тиглей в пределах 35-50 мм по продольной оси кристаллизатора с одновременным подогревом расплава у его периферии независимым источником тепла до температуры плавления металла, до 1400^oC, обеспечивая жидкотекучесть расплава. Выплавленный слиток имел удовлетворительную поверхность с волнистостью до 1,5 мм. Усадочная раковина находилась на поверхности литниковой части слитка. После оплавления в инертной среде поверхность слитка оказалась практически равной. Выход годного составил 97%
Таким образом, предлагаемый способ позволяет только при выплавке плоских крупногабаритных титановых слитков для проката на плиты и лист повысить выход на 35-38% а при создании новых производств снизить капитальные затраты, исключив из процесса дорогостоящее энергоемкое энерготермическое, прессовое и фрезерное оборудование, а также значительно уменьшить производственные площади, которые использовались под оборудование, применявшееся для получения и обработки крупногабаритных плоских слитков по прежней технологии.

Использование: вакуумная металлургия, в частности, в способах получения вакуумной дуговой плавкой крупногабаритных слитков, в том числе, плоских слитков, из сплавов на основе титана, никеля, тугоплавких металлов, а также сталей. Сущность: способ включает электродуговую плавку нескольких расходуемых электродов, подачу расплава в проходной кристаллизатор с равномерным распределением расплава по всей площади кристаллизатора одновременно с плавлением электродов, при этом дополнительно осуществляют подогрев и поддержание периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии, плавку расходуемых электродов осуществляют в тиглях, а подачу расплава в кристаллизатор - сливом из тиглей.

Способ получения крупногабаритного слитка, включающий электродуговую плавку нескольких расходуемых электродов, подачу расплава в проходной кристаллизатор с равномерным распределением расплава по всей площади кристаллизатора одновременно с плавлением электродов, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют подогрев и поддержание периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии, при этом плавку расходуемых электродов осуществляют в тиглях, а подачу расплава в кристаллизатор сливом из тиглей.