Расходуемый электрод для выплавки слитков из инструментальной трещиночувствительной стали методом электрошлакового переплава


 


Владельцы патента RU 2549024:

Публичное акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" (RU)

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 электрометаллургии и предназначено для получения методом электрошлакового переплава (ЭШП) слитков из трещиночувствительной стали, например, для оправок непрерывных трубопрокатных станов.

Известен расходуемый электрод, используемый при реализации способа электрошлакового переплава (пат. RU №2332471, МПК C22B 9/18 (2006.01), опубл. 2008 г.), сплавляемая часть которого выполнена из однородного материала, соответствующего материалу выплавляемого слитка.

Во время ЭШП такого расходуемого электрода при охлаждении нижней части слитка температура металла опускается ниже точки мартенситного превращения, что при выплавке слитков из инструментальной трещиночувствительной стали приводит к образованию поверхностных трещин.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является расходуемый электрод, используемый при реализации способа получения слоистых слитков методом электрошлакового переплава (пат. RU №2432406, МПК C22B 9/18 (2006.01), опубл. 2011 г.), сплавляемая часть которого состоит из верхней и нижней стальных частей разного состава. Состав расходуемого электрода регулируют по длине в зависимости от химического состава слитка по высоте, и осуществляют в процессе ЭШП модуляцию теплового потока, направленного из шлаковой ванны через фронт кристаллизации в тело слитка.

Использование такого расходуемого электрода позволяет получить слоистый слиток требуемого состава.

Однако при ЭШП такого расходуемого электрода нельзя получить качественный слиток из инструментальной трещиночувствительной стали, например, для оправок непрерывных трубопрокатных станов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание расходуемого электрода для выплавки качественного (без трещин и требуемого химического состава) слитка из инструментальной трещиночувствительной стали, например, для оправок трубопрокатных станов.

Поставленная задача решается усовершенствованием расходуемого электрода для выплавки слитков методом ЭШП, сплавляемая часть которого состоит из верхней и нижней стальных частей разного состава.

Это усовершенствование заключается в том, что верхняя часть сплавляемой части выполнена из инструментальной трещиночувствительной стали, а нижняя - из низкоуглеродистой нелегированной стали и ее масса составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка.

Такая конструкция расходуемого электрода позволяет при ЭШП поддерживать в инструментальной трещиночувствительной стали температуру выше точки мартенситного превращения (300°C), и за счет этого исключить образование трещин при охлаждении нижней части в процессе ЭШП. При этом за счет того, что масса части из низкоуглеродистой нелегированной стали составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка, в оставшейся после обрези заготовке, используемой для дальнейшей переработки, обеспечивается требуемый химический состав. При массе части из низкоуглеродистой нелегированной стали меньше 35% массы технологической обрези в слитке образуются трещины из-за снижения температуры ниже точки мартенситного превращения. При массе части из низкоуглеродистой нелегированной стали больше 50% массы технологической обрези низа слитка в оставшейся после обрези заготовке, используемой для дальнейшей переработки, не обеспечивается требуемый химический состав.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый расходуемый электрод.

Расходуемый электрод для выплавки слитков методом ЭШП содержит инвентарную головку 1 и сплавляемую часть, состоящую из верхней 2 и нижней 3 стальных частей разного состава. Верхняя часть 2 выполнена из инструментальной трещиночувствительной стали. В приведенном примере для части 2 использовали отработанные оправки трубопрокатного стана диаметром 167 мм в виде пучка четырех оправок из стали "X35CrMoV05KU-UNI 2955-68 Std" (аналог стали 4Х5МФС ГОСТ 5950-73). Нижняя часть 3 выполнена из низкоуглеродистой нелегированной стали, в качестве которой использовали пластины (обрезь проката) из стали Ст3, и ее масса составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка.

Выплавку слитков производили на печах ЭШП У552М под флюсом АНФ-35, используя 5 расходуемых электродов с массой нижней части из низкоуглеродистой нелегированной стали Ст3, приведенной в таблице 1:

Таблица 1
№ расходуемого электрода 1 2 3 4 5
масса Ст3, кг 65 77 100 ПО 122
% от массы технологической обрези 30 35 45 50 55

При ЭШП охлаждению подвергалась нижняя часть 3, состоящая из низкоуглеродистой стали, а в инструментальной трещиночувствительной стали поддерживалась температура выше точки мартенситного превращения, что исключило образование трещин в процессе ЭШП. При этом за счет того, что масса части 3 из низкоуглеродистой стали составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка, в оставшейся после обрези заготовке, которая используется для дальнейшей обработки, обеспечивается требуемый химический состав.

После окончания ЭШП через 3-8 минут снимали кристаллизатор со слитков и выдерживали их на поддоне 8-10 минут, убирали шлаковый гарниссаж с нижней части слитка на высоту 150-250 мм и замеряли температуру слитков в точках, соответствующих 30%, 35%, 45%, 50%, 55% массы технологической обрези.

Усредненные результаты замеров температуры приведены в таблице 2:

Таблица 2
№ расходуемого электрода 1 2 3 4 5
% от массы технологической обрези 30 35 45 50 55
температура слитка, °C 280 310 330 360 400

Выплавленные ЭШП слитки накапливались в отапливаемом кессоне при температуре 800-900°C, после чего отгружались в кузнечный цех под футерованными колпаками. Из слитков отковали заготовки диаметром 400 мм, и со стороны низа слитка производили обрезь в соответствии с требованиями техпроцесса валовой технологии производства поковок из слитков 600 мм. Откованные заготовки подвергались отжигу и последующему визуальному и магнитопорошковому контролю поверхности.

Как видно из таблицы 2, у слитка, полученного ЭШП расходуемого электрода №1, в точке, соответствующей 30% массы технологической обрези, температура ниже точки мартенситного превращения, что привело к трещинам протяженностью 30-50 мм от нижнего торца заготовок. У слитков, полученных ЭШП расходуемых электродов №2, 3, 4 и 5, в точках, соответствующих 35%, 45%, 50% и 55% массы технологической обрези, температура выше точки мартенситного превращения, и не обнаружено трещин ни в полученной заготовке из инструментальной трещиночувствительной стали, ни в технологической обрези.

Химический состав у нижнего торца заготовок, полученных после удаления технологической обрези, усредненный состав у верхнего торца заготовок и состав отработанных оправок для части 2 расходуемого электрода приведен в таблице 3:

Таблица 3
Заготовка Химический состав, %
C Si Mn Mo Cr V S P
отработанные оправки 0,36 1,05 0,50 1,30 4,80 0,90 0,008 0,012
из слитка 1 у нижнего торца 0,36 0,98 0,51 1,29 4,80 0,91 0,007 0,013
из слитка 2 у нижнего торца 0,36 0,99 0,48 1,28 4,78 0,89 0,007 0,013
из слитка 3 у нижнего торца 0,35 0,95 0,43 1,26 4,75 0,88 0,008 0,013
из слитка 4 у нижнего торца 0,34 0,94 0,43 1,25 4,73 0,85 0,007 0,013
из слитка 5 у нижнего торца 0,34 0,93 0,43 1,25 4,65 0,85 0,006 0,015
усредненный состав из слитков 1-5 у верхнего торца 0,36 0,88 0,49 1,29 4,81 0,89 0,005 0,013

Как видно из таблицы 3, химический состав нижней части слитков, полученных ЭШП заявляемого расходуемого электрода, соответствует требованиям, предъявляемым к марке X35CrMoV05KU-UN1 2955-68 Std Общей спецификации NP0206 В ″Производство и контроль оправок для трубного стана″.

Таким образом, использование предлагаемого расходуемого электрода для выплавки слитков методом ЭШП позволяет получить слиток из инструментальной трещиночувствительной стали требуемого химического состава без трещин и снизить расход дорогостоящей стали за счет снижения доли расходуемой дорогостоящей инструментальной стали в технологической обрези от низа слитка на 35-50%. Например, при выплавке слитков диаметром 600 мм и массой 4800 кг снижение потерь составит 75-110 кг.

Расходуемый электрод для выплавки слитков из инструментальной трещиночувствительной стали методом электрошлакового переплава, характеризующийся тем, что верхняя сплавляемая часть электрода выполнена из инструментальной трещиночувствительной стали, а нижняя - из низкоуглеродистой нелегированной стали, причем масса нижней части составляет 35-50% массы технологической обрези низа слитка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении расходуемого электрода для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, в вакуумной дуговой электропечи.

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к расходуемым электродам для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава, а также к способу изготовления указанных электродов.

Изобретение относится к специальной области электротехники и может быть использовано при вакуумном дуговом переплаве высокореакционных металлов и сплавов, например титановых.

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к конструкции расходуемого электрода, используемого при электрошлаковом переплаве титаносодержащей шихты.

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к изготовлению прессованных расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, для последующего переплава.
Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса.

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к получению расходуемых электродов для электрошлакового переплава. .

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, в т.ч. .

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к получению расходуемых электродов для электрошлакового переплава. .
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 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 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.
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками.

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 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