Способ электрошлакового переплава

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2487182:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. В способе используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают в шлаковой ванне под углом к оси расходуемого электрода, причем при переплаве расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и затравками поддерживают в пределах 1,5-2,5 высоты затравки, а расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и поверхностью шлаковой ванны поддерживают в пределах 0,5-1,5 высоты затравки. Изобретение позволяет повысить эффективность использования затрачиваемой электрической энергии при плавлении расходуемого электрода и качество выплавляемого металла за счет снижения дефектов внутри слитка и на его поверхности в виде микропор, трещин, раковин и шлаковых включений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов.

Известен способ переплава расходуемых электродов в охлаждаемом кристаллизаторе, включающем пропускание электрического тока через расходуемый электрод, шлаковую ванну, выплавляемый слиток и поддон.

(«Электрошлаковые печи», под ред. Б.Е.Патона и Б.И.Медовара, Киев, изд. «Наукова думка», 1976, с.42-52)

Недостатком известного способа является то, что непосредственно на плавление расходуемого электрода расходуется до 50% подводимой мощности. Кроме того, для получения слитка с мелкозернистой структуры, с низким уровнем газонасыщенности и инородных включений необходимо затрачивать дополнительную энергию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ электрошлакового переплава расходуемого электрода из меди в кристаллизатор на поддоне, в котором электрический ток протекает через затравки в виде дисков из стали, установленных на поддоне.

В результате рассредоточения электрического контакта «слиток-поддон» получают слиток с однородной мелкозернистой структурой, без инородных включений и с низким уровнем газонасыщенности.

(RU 2247162, С22В 9/18, С22В 15/00, опубликовано 27.02.2005)

Однако известный способ радикально не уменьшает потери электрической мощности при плавлении расходуемого электрода. Кроме того, осуществление известного способа для переплава стальных расходуемых электродов мало отражается на качестве слитка и не снижает его стоимости.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования затрачиваемой электрической энергии при плавлении расходуемого электрода, повышение качества выплавляемого металла в виде снижения дефектов внутри слитка и на его поверхности в виде микропор, трещин, раковин и шлаковых включений.

Технический результат достигается тем, что способ электрошлакового переплава включает переплав расходуемого электрода при пропускании электрического тока между расходуемым электродом и затравкой из металла, при этом используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают в шлаковой ванне под углом к оси расходуемого электрода, причем при переплаве расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и затравками поддерживают в пределах 1,5-2,5 высоты затравки, а расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и поверхностью шлаковой ванны поддерживают в пределах 0,5-1,5 высоты затравки.

Технический результат также достигается тем, что затравку (ось затравки) размещают под углом 90-100° к оси расходуемого электрода.

Реализацию способа по изобретения можно проиллюстрировать следующим примером и фиг.1.

Для выплавки слитка (1) использовали расходуемые литые стальные цилиндрические электроды (2) диаметром 100 мм. Четыре затравки (3) - водоохлаждаемые стальные цилиндры диаметром 20 мм - были равномерно размещены в зоне шлаковой ванны (4) по окружности уширенной части кристаллизатора диаметром 250 мм и изолированы керамическими вставками от корпуса кристаллизатора. Затравки были размещены под углом α=90° к оси расходуемого электрода. Кристаллизатор был снабжен датчиками уровня поверхности шлаковой ванны и расположения торца расходуемого электрода. Плавильную зону снизу перекрывал охлаждаемый поддон, снабженный механизмом вертикального перемещения, который опускал поддон вниз по мере кристаллизации слитка. Электрический ток пропускали между расходуемым электродом (2) и затравками (3).

Начало процесса переплава осуществляли с использованием расплавленного шлака, который заливали в кристаллизатор сверху.

В стационарном режиме процесс электрошлакового переплава требуемое расстояние в верхней части шлаковой ванны (4) между нижним торцом расходуемого электрода (2) и затравками (3) в пределах 2,0±0,3 высоты затравки (4) поддерживали вертикальным перемещением расходуемого электрода (2). Расстояние между нижним торцом расходуемого электрода (2) и поверхностью шлаковой ванны (4) в пределах 1,0±0,2 высоты затравки поддерживали добавлением шлака.

Изменение токораспределения с осевого (известного) на преимущественно горизонтальное, направленное поперек шлаковой ванны, вызывает сильное движение шлака, повышающее температуру на периферии ванны, и образование тонкого гарнисажа, обеспечивающее более равномерный перенос тепла в слиток.

При осуществлении способа по изобретению увеличивается количество тепла, расходуемого на подогрев и расплавление электрода, а также его перегрев при прохождении через шлак капель расплавленного металла. Уменьшенный уровень погружения расходуемого электрода значительно снижает потерю тепла, связанного с его уносом через охлаждаемый водой кристаллизатор. Полученный характер распределения тепла в ванне обеспечивает получение более плоской формы ванны расплавленного металла.

В результате осуществления способа по изобретению был получен слиток без видимых дефектов в виде пор, трещин, раковин, шлаковых включений и гофров с равномерным распределением легирующих элементов и мелкозернистой структурой. При этом энергетические затраты на получение слитка были снижены на 15%.

1. Способ электрошлакового переплава, включающий переплав расходуемого электрода при пропускании электрического тока между расходуемым электродом и металлической затравкой, отличающийся тем, что используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают в шлаковой ванне под углом к оси расходуемого электрода, причем при переплаве расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и затравками поддерживают в пределах 1,5-2,5 высоты затравки, а расстояние между нижним торцом расходуемого электрода и поверхностью шлаковой ванны поддерживают в пределах 0,5-1,5 высоты затравки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что затравки размещают под углом 90-100° к оси расходуемого электрода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к электрошлаковому переплаву металлосодержащих отходов. .

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к электрошлаковому переплаву стали. .

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к области специальной электрометаллургии, а именно к производству биметаллических слитков с использованием электрошлаковой технологии.

Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к печам электрошлакового переплава металлосодержащих отходов с применением нерасходуемых электродов.
Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано при изготовлении слитка стали электрошлаковым переплавом расходуемого электрода. .
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. .

Изобретение относится к производству электрошлакового металла и может быть использовано для электрошлаковой сварки металла, электрошлаковой наплавки. .

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой выплавки крупных полых слитков с толщиной стенки более 300 мм и сплошных слитков с диаметром больше 300 мм.

Изобретение относится к области спецэлектрометаллургии и может быть использовано при конструировании электрошлаковой печи для выплавки слитков

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода для выплавления слитка. Датчики уровня шлаковой ванны размещают в стенке кристаллизатора, а переплав осуществляют с использованием дополнительного источника питания и двух затравок для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, размещенных горизонтально напротив друг друга в стенке кристаллизатора вблизи торцов расходуемых электродов, при этом дополнительный источник питания включают параллельно относительно упомянутого источника питания с образованием двух независимых электрических контуров, каждый из которых включает один из расходуемых электродов, шлаковую ванну, размещенные в поддоне затравки и затравки для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, причем в период приплавления размещенных в поддоне затравок к нижней части выплавляемого слитка отключают электрический контур между шлаковой ванной и затравками для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, а при получении сигнала от датчиков уровня шлаковой ванны о наличии разбаланса в скоростях плавления расходуемых электродов увеличивают скорость плавления электрода с меньшим заглублением в шлаковую ванну при одновременном уменьшении скорости плавления электрода с большим заглублением до устранения разбаланса. Изобретение позволяет быстро устранить разбаланс при переплаве расходуемых электродов, улучшить качество выплавляемого металла. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода для выплавления слитка. Датчики уровня шлаковой ванны размещают в стенке кристаллизатора, а переплав осуществляют с использованием дополнительного источника питания и двух затравок для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, размещенных горизонтально напротив друг друга в стенке кристаллизатора вблизи торцов расходуемых электродов, при этом дополнительный источник питания включают параллельно относительно упомянутого источника питания с образованием двух независимых электрических контуров, каждый из которых включает один из расходуемых электродов, шлаковую ванну, размещенные в поддоне затравки и затравки для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, причем в период приплавления размещенных в поддоне затравок к нижней части выплавляемого слитка отключают электрический контур между шлаковой ванной и затравками для обогрева периферийной зоны шлаковой ванны, а при получении сигнала от датчиков уровня шлаковой ванны о наличии разбаланса в скоростях плавления расходуемых электродов увеличивают скорость плавления электрода с меньшим заглублением в шлаковую ванну при одновременном уменьшении скорости плавления электрода с большим заглублением до устранения разбаланса. Изобретение позволяет быстро устранить разбаланс при переплаве расходуемых электродов, улучшить качество выплавляемого металла. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к литью крутоизогнутых отводов с использованием электрошлаковой технологии. Трубный отвод формируют электрошлаковым переплавом полого расходуемого электрода, диаметр которого соответствует диаметру трубного отвода. Электрошлаковый металл накапливают в кольцевом пространстве между составным внешним и внутренним кристаллизатором. Формирование трубного отвода осуществляют за несколько операций, каждая из которых включает установку очередной секции составного внешнего кристаллизатора после заполнения шлаком кольцевого пространства между внутренним кристаллизатором и предыдущей секцией составного внешнего кристаллизатора. Перемещение кристаллизаторов после установки очередной секции внешнего кристаллизатора осуществляют встречно, при этом внутренний кристаллизатор перемещают вертикально вверх внутри полого расходуемого электрода, а внешний составной - опускают по заданному радиусу трубного отвода вниз до достижения жидким металлом краев очередной секции. Изобретение позволяет получать трубные отводы любой толщины из металла, обладающего высокой свариваемостью, за счет использования электрошлакового литья. 3 ил.
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками. Переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением вводимой в нее электрической мощности во время выплавки патрубков. До начала выплавки патрубков кристаллизатор в зоне их формирования дополнительно подогревают горячей водой, а затем увеличивают вводимую в шлаковую ванну электрическую мощность на 11-16%, которую с завершением выплавления патрубков плавно уменьшают на 28-35% до режима обогрева и поддерживают в течение 0,4-0,7 общего времени выплавления упомянутой заготовки, после чего осуществляют плавное увеличение вводимой электрической мощности до рабочего значения с обеспечиванием выплавления оставшейся части корпуса и поддерживают ее неизменной до начала вывода усадочной раковины перед завершением процесса выплавки. Изобретение позволяет повысить качество металла выплавляемых патрубков и металла в зоне сопряжения патрубков с корпусом.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке стали для получения литых полых слитков. Осуществляют переплав в кристаллизаторе с охлаждаемым дорном расходуемых металлических электродов на основном и добавочном флюсах. При этом используют расходуемые вращающиеся металлические электроды с осевыми отверстиями, через которые в процессе переплава на шлаковую ванну подают добавочный флюс, осуществляют непрерывное определение температуры шлака и металла в кристаллизаторе, концентрации кислорода и содержания углерода в металле, положения границы раздела шлак-металл с помощью датчика контроля температуры и датчика с электрохимическим элементом, и осуществляют переплав упомянутых электродов с обеспечением оптимальной температуры шлакометаллического расплава. Изобретение позволяет поддерживать оптимальный состав жидкого шлака по ходу кристаллизации полого слитка, а использование датчика температуры и датчика с электрохимическим элементом способствует повышению качества выплавляемых слитков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а конкретнее, к печам электрошлаковой выплавки стали для получения полых слитков. Печь выполнена с возможностью непрерывного измерения по ходу переплава расходуемых металлических электродов температуры шлака и металла в кристаллизаторе, концентрации кислорода и углерода в металле и контроля положения уровня границы раздела шлак-металл, и снабжена системой контроля уровня заглубления торцов упомянутых электродов в шлакометаллический расплав в кристаллизаторе, связанной с компьютерной системой с интерфейсом, обеспечивающей управление процессом переплава электродов в печи с учетом упомянутых измеренных данных, при этом расходуемые металлические электроды выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси и с осевыми отверстиями по всей длине, посредством которых соединены с патрубками устройства для подачи раскислителей и шлакообразующих сыпучих материалов в зону переплава торцов упомянутых электродов. Изобретение позволяет осуществлять электрошлаковую выплавку стали для получения качественных полых слитков с подачей через осевые отверстия полых электродов добавочного флюса и других сыпучих материалов, что позволяет поддерживать оптимальный состав жидкого шлака по ходу кристаллизации полого слитка, а использование датчика температуры и датчика с электрохимическим элементом позволяет по ходу процесса контролировать температуру и окисленность металла для повышения качества полых слитков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве сталей с низким содержанием кислорода. Способ включает расплавление расходуемого электрода, замер активности кислорода и последующее раскисление шлаковой ванны смесью для раскисления, содержащей, мас.%: алюминий 8-12, кальций 19-23 и железо 74-69, которую принудительно подают на границу раздела шлаковой и металлической ванн в потоке нейтрального газа, причем количество оксида железа в расплавленном шлаке поддерживают не более 0,55 мас.%, а скорость подачи упомянутой смеси для раскисления составляет 0,9-1,1 скорости заполнения объема металлической ванны жидким металлом расходуемого электрода. Изобретение позволяет снизить содержание кислорода в металле выплавляемого слитка, а также уменьшить число необходимых замеров активности кислорода и угар раскислителя.

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для получения методом электрошлакового переплава (ЭШП) слитков из трещиночувствительной стали. Расходуемый электрод содержит инвентарную головку и сплавляемую часть, состоящую из верхней и нижней стальных частей разного состава. Верхняя часть выполнена из инструментальной трещиночувствительной стали. Нижняя часть выполнена из низкоуглеродистой нелегированной стали и ее масса составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка. При ЭШП расходуемого электрода получают слиток из инструментальной трещиночувствительной стали требуемого химического состава без трещин и с меньшим расходом дорогостоящей инструментальной стали. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве нержавеющей мартенситной стали. Перед этапом электрошлакового переплава слиток подвергают дегазации в вакууме в состоянии жидкого металла в течение времени, достаточного для получения содержания водорода в упомянутом слитке после упомянутого этапа электрошлакового переплава менее чем 3 ppm. Изобретение позволяет уменьшить разброс усталостного поведения нержавеющих мартенситных сталей и улучшить их среднее усталостное состояние. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Наверх