Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком


 


Владельцы патента RU 2506142:

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

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 электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками.

Известен способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком включающий переплав расходуемого электрода 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 перегревают на 50-200°C, 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.

(SU 1462820, C22B 9/18, опубликовано 20.03.1997).

Наиболее близким по технической сущности является способ электрошлаковой выплавки заготовки корпус с патрубком, включающий переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с увеличением вводимой в нее мощности до 30% в процессе выплавки патрубка, причем в процессе выплавки патрубка в период уменьшения высоты шлаковой ванны до 0,8 ее высоты при выплавке корпуса мощность увеличивают на 1-5% за счет повышения напряжения, а в период уменьшения высоты шлаковой ванны от 0,7 до 0,5 упомянутой величины дальнейшее увеличение мощности производят за счет увеличения тока на 10-15% и дополнительного повышения напряженности на 3,5-5% по сравнению с величиной напряжения при выплавке корпуса.

(SU 1387461, C22B 9/18, опубликовано 27.01.1997).

Недостатком известных технических решений является низкое качество металла выплавляемого патрубка и зоны сопряжения патрубка с корпусом.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение качества металла выплавляемого патрубка и металла в зоне сопряжения патрубка с корпусом.

Технический результат достигается тем, что способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком включает переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с увеличением вводимой в нее мощности во время выплавки патрубка, причем до начала времени выплавки патрубка кристаллизатор в зоне формирования патрубка дополнительно подогревают горячей водой, а с начала выплавки патрубка увеличивают вводимую электрическую мощность на 11-16%, которую с завершением выплавления патрубка плавно уменьшают на 28-35% до режима обогрева и поддерживают в течение 0,4-0,7 общего времени выплавления заготовки корпуса с патрубком, после чего плавно увеличивают до величины, обеспечивающей выплавление оставшейся части корпуса и поддерживают ее неизменной до начала вывода усадочной раковины перед завершением процесса выплавки.

Известно, что кристаллизация слитка при электрошлаковом переплаве характеризуется динамическим равновесием между теплом, вводимым в металлическую ванну, и теплом, отводимым в затвердевшую часть слитка и в стенки кристаллизатора.

Увеличение мощности, описываемое в известном способе, нарушает упомянутое динамическое равновесие и является причиной образования слоистой ликвации из-за периодического изменения скорости кристаллизации, влекущей за собой изменение состава слоев металла, закристаллизовавшихся с различными скоростями.

Кроме того, при резких изменениях температурных режимов плавки обычно наблюдается в зоне изменения скорости кристаллизации грубые кристаллизационные полосы, загрязненные цепочками сульфидов.

В зоне выплавления патрубка, ось которого расположена горизонтально, происходит уменьшение шлаковой и металлической ванн и одновременно появляется дополнительная зона охлаждения со стороны стенок кристаллизатора, формирующих патрубок, при этом подпитка зоны патрубка расплавляемым металлом расходуемого электрода осуществляется менее нагретым металлом из-за удаления его от подэлектродной зоны - места ввода тепла в расплав.

Все это приводит к различию в скорости кристаллизации металла в корпусе и патрубке, что вызывает внеосевую ликвацию - пятнистую ликвацию и ликвационные полосы в зоне сопряжения корпуса с патрубком.

Предложенное техническое решение значительно улучшает качество металла в выплавляемом патрубке и зоне сопряжения корпуса с патрубком.

Увеличение мощности в период выплавления осевой зоны патрубка сдвигает образование ликвационных зон в его осевую часть, где они удаляются при механической расточке полости в патрубке.

Уменьшение мощности до режима обогрева после выплавления патрубка позволяет вывести усадочную раковину из сопрягаемой зоны корпуса и патрубка, которая появляется вследствие разной глубины металлической ванны в корпусе и патрубке, кроме того, обогрев способствует выведению запутавшегося в жидком металле шлака из зоны патрубка и исключает образование мостов при усадке.

Обогрев зоны формирования патрубка горячей водой до начала его заполнения расплавом шлака и металла уменьшает отвод тепла из зоны выплавления патрубка и способствует уменьшению образованию гофр и шлаковых включений на поверхности выплавляемого патрубка.

Опытные плавки проводились на экспериментальной установке ЭШП в НПО ЦНИИТМАШ. Выплавляли корпус фонтанной арматуры массой 175 кг. В качестве расходуемого электрода для переплава в шлаковой ванне использовали непрерывно литую заготовку ϕ 100 мм из коррозионно-стойкой стали 04X13H4M. Заготовка корпуса фонтанной арматуры представлял собой цилиндр с двумя фланцами на концах, снабженный двумя патрубками под углом 90°, размещенными в середине корпуса на одной оси.

При осуществлении способа формировали вертикально размещенный корпус с фланцами и горизонтально размещенные патрубки. Процесс электрошлаковой выплавки начинали с выплавки нижнего фланца корпуса с рабочей величиной вводимой мощностью выплавки 133 кВт при токе 3,5 кА и напряжении 38,0 В от источника электрической энергии.

До начала времени выплавки горизонтально формируемых патрубков кристаллизатор в зоне формирования патрубков дополнительной подогревали горячей водой с температурой 90-95°C, циркулирующей в теплообменниках, размещенных на корпусе кристаллизатора.

С начала выплавки патрубка вводимую электрическую мощность увеличивали на 12,7% до 150 кВт при токе 4,0 кА и напряжении 37,5 В.

После завершения выплавления патрубков вводимую электрическую мощность плавно уменьшали на 32,8% до режима обогрева 100,8 кВт при токе 2,8 кА и напряжении 36,0 В и поддерживали этот режим в течении 22 минут, что составляет 0,48 времени выплавления заготовки, затем плавно увеличивали мощность на до рабочего значения 133 кВт при токе 3,5 кА и напряжении 38,0 В (увеличение на 30-35%), обеспечивающей выплавление оставшейся части корпуса, поддерживают ее неизменной до начала вывода усадочной раковины перед завершением процесса выплавки. Общее время выплавки заготовки корпуса с патрубками составило 45 минут.

Для исследования качества металла и химического состава из патрубка, а также корпуса в области его сопряжения с патрубком, вырезали осевые темплеты. Проведенный анализ показал однородность химического состава металла во всех исследованных областях заготовки корпуса с патрубком. Металл по всему сечению темплетов плотный, без рыхлот и пористости, а внеосевая, пятнистая и слоистая ликвации в зоне сопряжения корпуса с патрубком отсутствуют.

Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса фонтанной арматуры с патрубками, включающий переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением вводимой в нее электрической мощности во время выплавки патрубков, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литью крутоизогнутых отводов с использованием электрошлаковой технологии. Трубный отвод формируют электрошлаковым переплавом полого расходуемого электрода, диаметр которого соответствует диаметру трубного отвода.

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

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

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 для электрошлаковой выплавки крупных полых слитков с толщиной стенки более 300 мм и сплошных слитков с диаметром больше 300 мм.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления сложных по геометрии штамповых вставок и элементов пресс-форм из литых заготовок, получаемых методом электрошлакового кокильного литья (ЭКЛ).
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок из сталей. .

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при выплавке крупных полых заготовок с толщиной стенки больше 100 мм. .

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве котельных и паропроводных труб методом электрошлакового переплава.

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных высокопрочных корпусов с использованием электрошлаковой технологии получения стальных трубных заготовок с тонкой стенкой.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к области специальных видов литья, а именно к способам электрошлакового литья трубных заготовок из сталей различных классов для изделий ответственного назначения, и может быть использовано в различных областях техники, например ракетной, авиационной, а также в нефтегазохимической и энергетической промышленности, использующих трубные заготовки ответственного назначения.

Изобретение относится к области специальных видов литья, а именно к способам электрошлакового литья (ЭШЛ) трубных заготовок из железоуглеродистых сплавов для изделий ответственного назначения, которые можно использовать в заготовительном производстве машиностроения, а также в нефтегазохимической и энергетической отраслях промышленности.

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.
Наверх