Способ получения слитков и отливок электрошлаковым переплавом Советский патент 1993 года по МПК C22B9/18 

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при получении слитков и отливок неограниченных размеров электрошлаковым переплавом.

Цель изобретения - повышение качества металла.

На фиг.1 представлена схема осуществления способа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

В кристаллизатор 1, внутренняя часть которого выполнена по форме и размерам требуемых слитков или отливок, устанавливают,неподвижно электрод 2, имеющий также форму слитка или отливки, но с размерами, обеспечивающими необходимый зазор между поверхностью электрода 2 и кристаллизатором 1.

В электроде 2 по вертикальной оси предусмотрено отверстие 3, в которое устанавливают плавящийся трубчатый элемент 4, электрически изолированный от электрода 2. После заливки шлака в кристаллизатор 1 через шлаковый канал 5 и начала плавления электрода 2 через трубчатый элемент 4 в шлаковую ванну подают присадочный материал, например, в виде стальных проволок 6 или жидкого металла. К стальным проволокам 6 через токоподводящие мундштуки 7 подается ток величиной, обеспечивающей их нагрев как в промежутке между мундштуком и ванной, так и в шлаковой ванне до требуемой температуры, например, до температуры солидуса материала проволок. Скорость подачи проволок или истечения жидкого металла устанавливают в зависимости от заданной производительности плавки. Повышение качества слитков или

00

ы

Os Јv

о

Ьь

отливок, имеющих крупные поперечные сечения, достигается путем подачи в центральную часть жидкой металлической ванны холодных проволок чераз трубки 8, Отбор тепла из центральной части жидкой ванны холодными проволоками уменьшает глубину металлической ванны и улучшает процесс кристаллизации металла.

Тепловой баланс плавки можно изменять за счет дозирования электроэнергии, подаваемой к стильным проволокам, поступающим через трубчатый элемент 3, а также за счет скорости подачи прозолок - холодильников, их диаметра и количества. При этом в зависимости от требований можно осуществлять отбор тепла из центральной части взнны с полным расплавлением присадочного материала или частичным вплав- лением в жидкую металлическую ванну

нерасплавленных проволок.

По мере сокращения в процессе переплава расстояния между токоподводящмм мундштуком 7 и шлаковой ванной происходит уменьшение электрического сопротивления и соответственно увеличение тока,

Для поддержания постоянных значений электрической мощности необходимо по мере увеличения тока соответственно снижать напряжение.

Количество присадочного материале в виде проволок или жидкого металла, подаваемого через центральное отверстие направляющего канала, должно быть не более 0,7Gn/, где бпл - общая производительность электрошлаковой плавки, т/ч,

Условие при котором количество сводимого материала больше 0,7 от общей производительности плавки соответствует повышенным зазорам между электродом и кристаллизатором или относительно больше- му диаметру осевого отверстия в электроде. В первом случае возникают предпосылки к образованию поверхностных дефектов в слитке или отлиаке.

В обоих случаях снижается зкономиче- екая целесообразность выполнения плавки указанным способом.

Тепловая мощность, выделяемая в проволоке, подаваемой в жидкую ванну под напряжением, в основном выделяется на участке между токоподводящим мундштуком и шлаковой ванной, обеспечивая тем самым минимальное теп/юеложение в металлическую ванну. Поэтому с целью исключения прохождения тока через трубчатый элемент при соприкосновении с ним проволок, находящихся под напряжением, сам элемент или его внутренняя поверхность должны быть незлектропроводны, Например покрыты шлакообразующей обмазкой,

При этом направляющий канал не должен ухудшать свойств шлаковой ванны и металла при своем расплавлении.

Количество металла холодильников, вводимых в жидкую ванну, должно быть не более 0,4 СПл, где: бпл - общая производительность плавки т/ч.

В случае если количество холодильников будет больше 0,4 от производительности плавки, то возникнет опасность ззшлакования металлической ванны и несплавления холодильников с жидким металлом. С целью исключения неоплавления холодильников с металлической.ванной скорость подачи проволочных холодильников

должна быть не более

0,2 Ь + 0,07 D

d

см/с,

где d - диаметр проволочных холодильников, см; D -диаметр с/гитка в см; h -глубина шлаковой ванны, см.,

Указанный способ позволяет получать любые по размерам высококачественные слитки и отливки, в частности производить переплав отработанных валковДпрокатных станов с получением литых заготовок валков с минимальными припусками.

Способ обладает высокой экологической чистотой, благодаря возможности полной изоляции плавильного пространства от воздушной среды.

Способ реализуется следующим образом. .

Электрод, в данном случае отработанный валок длиной 3 м, диаметром бочки 920 мм и шеек 460 мм, имеющий по центральной оси отверстия диаметром 80 мм, с предварительно приваренным удлинителем 9, устанавливают неподвижно и закрепляют в токоподводящих частях 10 установки электрошлакового переплава. В отверстие электрода - валка помещают изолировано of электрода трубчатый элемент и также за- крепляют неподвижно в зажимах 11 установки. В центральное отверстие направляющего канала 3 через токоподво- дяа1ие мундштуки 7: заправляют четыре стальных проволоки диаметром б мм. Одиннадцать стальных проволок - холодильников диаметром по 6 мм заправляются в трубчатые каналы 8, изолированнее 6тэлектрода и трубчатого элемента 4, lir;;

Устанавливают элементы кристаллизатора, состоящие из двух половин с разъемом по вертикальной оси, имеющие диаметр внутренних поверхностей; бочки - 1080 мм, шеек - 580 мм. Возможно использование неразъемных цилиндрических элементов кристаллизатора. 8 этом случае вначале становятся в последовательности элементы 12, 13, 14, 15. Элементы 16 и 17 насаживаются

на электрод 2 и устанавливается вместе с ним.

Скорость переплава принимается - 0,6 м/ч. Процесс плавления начинают заливкой шлака через отверстие 5 в кристаллизаторе и подачей напряжения на электрод 2. После снижения тока со стартовых значений до уровня нормального плавления электрода подают в проволоки через трубчатый элемент 4. Скорость подачи поо- волок при плавлении шейки валка -550 м/ч, напряжение 85 В. Это обеспечивает тепловой баланс необходимый для самоплавления проволок.

После стабилизации электрических параметров процесса переплава включается подача 2-проволочных холодильников диаметром 6 мм со скоростью 270 м/ч.

К концу плавления шейки напряжение на проволоках 6 снижают до 73 В. При подходе металлической ванны к большему диаметру кристаллизатора для поддержания необходимой глубины шлаковой ванны производится долив шлака. По мере возрастания тока на электроде, означающего начало плавления бочки, увеличивают количество подаваемых проволок до 4-х и повышают скорость их подачи до 611 м/ч, а напряжение на токоподводящих мундштуках поднимается до 76 В. Количество проволочных холодильников увеличивается до 11. К концу плавления бочки напряжение снижается до 62 В. При подходе металлической ванны к верхней части кристаллизатора с меньшим диаметром скорость подачи проволок через центральный канал снижается до 550 м/час, а количество проволок - холодильников до 2-х. Напряжение устанавливают на проволоках 58 В и постепенно снижают к концу плавки до 43 В. При этом избытки шлака сливают через верхний шлаковый канал 5. После окончания переплава и снятия кристаллизаторов выплавленную заготовку валка передают на термообработ-, ку. Формула изобретения

1.Способ полумения слитков или отливок электрошлаковым переплавом, включающий переплав неподвижного расходуемого электрода в стационарном

кристаллизаторе, конфигурация которого соответствует конфигурации электрода, отличающийся тем. что, с целью повышения качества металла, переплавляют расходуемый электрод с осевой полостью, в которой размещен плавящийся трубчатый элемент, через который подают в шлаковую ванну присадочный материал в виде проволок или жидкого металла в количестве не более 0,7 Спл. где Спл - производительность плавки, т/ч.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что к проволокам, подаваемым через трубчатый элемент в электроде, подводят электрический ток величиной, необходимой

для нагрева мх до температуры, обеспечивающей их сплавление с жидким металлом слитка.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что через осевую полость электрода

вводят проволочные холодильники в количестве не более 0.4 Спл со скоростью подачи 0,2 h 4- 0,070

не более

см/с, где d - диаметр холодильника, см; D - диаметр слитка, см; h - глубина шлаковой ванны, см.

4. Способ по п.1,отличающийся тем, что в случае подачи проволок под напряжением трубчатый элемент или его внут- ренняя поверхность выполнены из неэлектропроводного плавящегося материала.

vwwv

n

Использование: получение слитков или отливок электрошлаковым переплавом. Сущность изобретения: в неподвижном кристаллизаторе переплавляют неподвижный расходуемый электрод, в котором выполнено осевое отверстие и установлен в нем трубчатый плавящийся элемент. Через осевое отверстие в электроде в процессе переплава подают присадочный материал в виде проволоки или жидкого металла в количестве не более 0,7 6пл„ где Gnn. - производительность плавки, т/ч. К проволокам может быть подведен электрический ток величиной, необходимой для нагрева их до температуры, обеспечивающей сплавление с жидким металлом. Через осевую полость электрода вводят проволочные холодильники в количестве не более 0,4 СПл. со скоростью подачи не более 0,2 h + 0,07 D/d, где d - диаметр холодильника, см, D - диаметр слитка, см: . h - глубина шлаковой ванны, см. Трубчатый элемент или его внутренняя поверхность выполнены из неэлектропроводного плавящегося материала, например шлзкообразу- ющего материала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

fptfojФиг. г