Способ электрошлаковой выплавки заготовки типа корпус с патрубком

 

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке заготовки типа корпус с патрубком. Цель изобретения - повышение качества металла заготовки. Способ состоит в том, что при заполнении шлаком 0,1-0,25 объема патрубка кристаллизатора его перегревают на 50 - 200^oC, и при заполнении шлаком свыше 0,25 объема патрубка перегрев снижают на 40-60% и поддерживают температуру шлака неизменной до начала выхода его из патрубка, после чего температуру шлаковой ванны дополнительно понижают до температуры, соответствующей температуре при выплавке корпуса. Способ позволяет устранить дефекты типа шлаковых включений, гофры, заливины, усадочные раковины и отклонения от заданной формы. 1 табл.

Изобретение относится с спецэлектрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке заготовки типа корпус с патрубком. Целью изобретения является повышение качества металла заготовки. Способ электрошлаковой выплавки заготовки типа корпус с патрубком осуществляют следующим образом. Расходуемый электрод переплавляют в шлаковой ванне с образованием металлической ванны, кристаллизующейся в заготовку, форма которой соответствует форме кристаллизатора, причем при заполнении шлаком 0,1 0,25 объема патрубка кристаллизатора его 8-89 перегревают на 50 200^oC, а при заполнении шлаком свыше 0,25 объема патрубка перегрев снижают на 40 60% и поддерживают температуру шлака неизменной до начала выхода шлака из патрубка, после чего температуру шлаковой ванны дополнительно понижают до температуры, соответствующей температуре при выплавке корпуса. Способ может быть использован для производства корпусов заготовок с толщиной стенки 50-250 мм, выплавляемой полостью диаметром 100-600 мм, при этом длина патрубка заготовки лежит в пределах 50-400 мм, диаметр патрубка в сопрягаемой зоне с корпусом заготовки 100-700 мм, торцовая часть патрубка соответствует диаметру 50-650 мм. При заполнении шлаком менее 0,1 объема патрубка и его перегреве на 50-200^oC значительный тепловой поток переходит в металлическую ванну, вызывая увеличение ее глубины и появление усадочных раковин и шлаковых включений в стенке корпуса заготовки. При заполнении шлаком менее 0,1 объема патрубка и его перегреве менее, чем на 50^oC, на стенках патрубка кристаллизатора образуется толстая корка гарнисажа, что вызывает отклонение формы патрубка от заданной и ведет к 10 брака. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и его перегреве на 50-200^oC значительная доля тепла шлаковой ванны уносится с охладителем, циркулирующим в стенках патрубка, что вызывает образование на его поверхности гофр, шлаковых включений и наблюдаются отклонения от формы патрубка заготовки. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и его перегреве более, чем на 200^oC, наблюдается повторное расплавление шлакового гарнисажа и увеличение глубины металлической ванны с образованием усадочных раковин и шлаковых включений в стенке корпуса заготовки, заливин, гофр, трещин и шлаковых включений на поверхности патрубка и внутри него в зоне, прилегающей к стенке патрубка кристаллизатора. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и уменьшении его перегрева менее, чем на 40% на поверхности патрубка образуются гофры и шлаковые включения, а на его торцовой поверхности появляются отклонения от требуемой формы. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и уменьшении его перегрева более, чем на 60% происходит повторное подплавление гарнисажа на стенках патрубка кристаллизатора с образованием заливин, гофр и шлаковых включений на его поверхности. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и его перегреве на 50-200^oC значительная доля тепла шлаковой ванны уносится с охлаждением, циркулирующим в стенках патрубка, что вызывает образование на его поверхности гофр, шлаковых включений и наблюдаются отклонения от формы патрубка заготовки. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и его перегреве более, чем на 200^oC, наблюдается повторное расплавление шлакового гарнисажа и увеличение глубины металлической ванны с образованием усадочных раковин и шлаковых включений в стенке корпуса заготовки, заливин, гофр, трещин и шлаковых включений на поверхности патрубка и внутри него в зоне, прилегающей к стенке патрубка кристаллизатора. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и уменьшении его перегрева менее, чем на 40% происходит образование на поверхности патрубка гофр и шлаковых включений, а на его торцовой поверхности появляются отклонения от требуемой формы. При заполнении шлаком более 0,25 объема патрубка и уменьшении его перегрева более, чем на 60 происходит повторное подплавление гарнисажа на стенках патрубка кристаллизатора с образованием заливин, гофр и шлаковых включений на его поверхности. Кроме того, наблюдается увеличение глубины металлической ванны с появлением в стенке корпуса заготовки усадочных раковин. Поддержание температуры шлака неизменной до начала выхода его из патрубка после снижения перегрева на, 40-60% обеспечивает температурную стабильность шлаковой и металлической ванн с удовлетворительным качеством металла заготовки. В корпусе и патрубке, а также на их поверхности отсутствуют шлаковые включения, гофры, заливины, усадочные раковины, а форма корпуса и патрубка соответствует требуемым размерам. Дополнительное снижение температуры шлаковой ванны до уровня температуры, соответствующей температуре при выплавке корпуса, обеспечивает уменьшение глубины металлической ванны, обуславливающее отсутствие усадочных раковин в стенке корпуса и шлаковых включений в патрубке. Если дополнительное понижение температуры осуществляют раньше, чем шлак начинает выходить из патрубка крист аллизатора, то на его стенке в верхней части образуется толстая корка гарнисажа, которая искажает получаемую форму патрубка. Кроме того, верхняя часть патрубка заготовки поражается гофрами и шлаковыми включениями. Если дополнительное понижение температуры осуществляют позже, когда шлак начинает выходить из патрубка кристаллизатора, то в стенке корпуса заготовки и в сопрягаемой зоне между патрубком и корпусом образуются усадочные раковины и шлаковые включения. Способ был реализован при выплавке заготовок корпусов энергетической арматуры. Конкретный пример реализации. Выплавляли корпус заготовки с толщиной стенки 100 мм, выплавляемой полостью диаметром 200 мм, длиной патрубка 95 мм, с диаметром в сопрягаемой зоне с корпусом заготовки 540 мм и торцовой частью диаметром 470 мм. При выплавке корпусной части заготовки величина вводимой мощности составляла 636 кВА при величине тока 12 кА и напряжении 58 В. Расходуемый электрод был изготовлен из круглого проката диаметром 50 мм и закреплен на электрододержателе печи в виде шланг с зазором между ними. Кристаллизатор установили на поддон, ввели в плавильное пространство электрод и залили предварительно расплавленный шлак, после чего приступили к выплавке корпусной части заготовки с параметрами, упомянутыми ваше. Полость в корпусе заготовки формировали неподвижным дорном, установленным на поддоне. При заполнении шлаком 0,15 объема патрубка его перегревали на 75^oC, а при заполнении шлаком свыше 0,25 объема патрубка температуру перегрева шлака понижали на 35 38^oC, что составляет 46,5 50,5 величины перегрева. Эту величину перегрева поддерживали неизменной до начала выхода шлака из патрубка, после чего температуру шлака дополнительно понижали до температуры, соответствующей температуре при выплавке корпуса, которая составляла 1650^oC. На стадии экспериментальных исследований положение шлаковой ванны контролировали датчиками касания, а также температурными датчиками. В процессе экспериментов плавки проводили в широком диапазоне, превышающем упомянутые выше размеры корпуса заготовки и патрубка, а также в широком диапазоне изменяли пределы заполнения шлаковой ванной объеме патрубка, величину перегрева. Исследовали различные варианты снижения перегрева, включая и повторное дополнительное снижение, влияние на качество металла неизменности температуры до начала выхода шлаковой ванны из патрубка. Перегрев шлаковой ванны осуществляли несколькими различными методами, например дополнительным нерасходуемым электродом, закрепленным неподвижно в зоне выплавления патрубка и подключенным к дополнительному источнику тока, использовали плазменный нагрев поверхности шлаковой ванны. Однако наиболее удобной оказалась регулировка температуры шлаковой ванны с помощью электрических режимов плавки в основном за счет некоторого увеличения напряжения. Были проведены также опытные плавки в соответствии с известным техническим решением прототипом. Результаты плавок сведены в таблицу, где А толщина стенки корпуса заготовки, мм; Б диаметр полости в корпусе заготовки, мм; В длина патрубка, мм; Г диаметр патрубка в сопрягаемой зоне, мм; Д диаметр торцовой части патрубка, мм; Е относительная величина объема патрубка, заполняемого шлаковой ванной; Ж величина перегрева шлаковой ванны, ^oC; 3 относительная величина, характеризующая уменьшение перегрева шлаковой ванны, Способ в сравнении с прототипом для упомянутых выше типоразмеров заготовки повышает качество металла за счет устранения таких дефектов, как шлаковые включения, гофры, заливины, усадочные раковины и отклонения от заданной формы. Способ может быть использован для изготовления корпусов энергетической арматуры, а также соответствующих им заготовок переменного сечения: фланцев, крышек, обечаек и т.п.

Формула изобретения

Способ электрошлаковой выплавки заготовки типа корпус с патрубком, включающий переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с образованием металлической ванны, кристаллизующейся в заготовку, форма которой соответствует форме кристаллизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла заготовки, при заполнении шлаком 0,1 0,25 объема патрубка кристаллизатора его перегревают на 50 200^oС, а при заполнении шлаком свыше 0,25 объема патрубка перегрев снижают на 40 60% и поддерживают температуру шлака неизменной до начала выхода шлака из патрубка, после чего температуру шлаковой ванны дополнительно понижают до температуры, соответствующей температуре при выплавке корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1