Способ получения полой заготовки методом электрошлакового переплава с использованием порошка висмута

Изобретение относится к области электрометаллургии, а именно к специальным процессам электроплавки с использованием электрошлакового переплава (ЭШП) и получением полой заготовки с использованием порошка висмута. Способ включает вертикальную наплавку в водоохлаждаемый кристаллизатор расходуемого электрода. В жидкую шлаковую ванну в течение всего процесса переплава подают порошок висмута, который предварительно просеивают до фракции размером не более 3 мм и прокаливают при температуре 150°С в течение 3 часов, и подвергают плавке одновременно с расходуемым электродом с его кристаллизацией в центре заготовки, полученную заготовку помещают в нагревательную печь, располагают горизонтально на емкость с упорами, подвергают термической обработке при температуре 300°C в течение 2-х часов с вытеканием расплавленного висмута в процессе термообработки из заготовки с образованием полости заготовки. Изобретение позволяет получить полые заготовки методом ЭШП по упрощенной технологической цепочке с исключением дополнительного оборудования и снижением себестоимости продукции. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области электрометаллургии, а именно к специальным процессам электроплавки.

Известен способ получения полой заготовки методом электрошлаковой прошивки (Электрошлаковый переплав / Клюев М.М., Волков С.Е. – М.: Издательство «Металлургия», 1984, 208 с., с.22).

В качестве ближайшего аналога выбран способ получения полого слитка (заготовки) электрошлаковым переплавом (ЭШП) с вращением электрода относительно своей оси (RU 2413016, С22В 9/18, опубл. 27.02.2011).

В способе осуществляют вертикальную наплавку в водоохлаждаемый кристаллизатор расходуемого электрода с одновременной подачей прошивающего дорна через отверстие в поддоне. Расходуемый электрод на протяжении всего процесса переплава вращают вокруг своей оси со скоростью, обеспечивающей доставку капель электродного металла по радиальной траектории на периферию шлаковой и жидкометаллической ванн за пределы подэлектродной зоны. Изобретение позволяет повысить качество получаемых полых слитков за счет исключения попадания в металл неметаллических частиц и исключения износа прошивающего дорна.

Недостатком данного способа является сложность и дороговизна изготавливаемой конструкции, так как реализация данного метода осуществляется благодаря использованию медных водоохлаждаемых элементов, а именно поддона и прошивающего дорна. Вторым минусом предлагаемого способа является то, что использование механизма подъема прошивающего дорна и механизма вращения электрода без увеличения размеров станины, по которой перемещается каретка с электрододержателем, повлечет за собой уменьшение длины переплавляемого электрода, что впоследствии повлияет и на размеры конечного слитка. Увеличение длины станины не всегда возможно вследствие ограниченной высоты помещения. Кроме конструктивных минусов, к минусам также можно отнести сложность вычисления зависимостей скоростей вращения двигателей, отвечающих за подъем прошивающего дорна, опускание переплавляемого электрода и скорости вращения электрода при переходе на другой типоразмер переплавляемого электрода. Также переход на другой типоразмер электрода повлечет за собой и внесение изменений в конструкцию прошивающего дорна.

Задачей изобретения является снижение сложности технологического процесса и себестоимости продукции за счет получения полой заготовки путем подачи порошка висмута, который обладает более высокой плотностью и более низкой температурой плавления относительно переплавляемого металла, в ванну расплавленного шлака с последующим удалением данного элемента из полой заготовки в нагревательной печи.

Указанная задача решается тем, что во время проведения процесса электрошлакового переплава в жидкую шлаковую ванну подают порошок висмута. Данный порошок предварительно просеивают до фракции размером не более 3 мм, что позволяет избежать попадания крупных кусков в ванну жидкого шлака. Также порошок перед подачей предварительно прокаливают при температуре 150°С, в течение 3-х часов, что позволяет полностью избежать попадания влаги в ванну жидкого шлака, а также снизить градиент температур, при снижении температуры прокаливания не произойдет полного удаления влаги, а при повышении температуры может произойти частичное расплавление порошка висмута.

В процессе проведения электрошлакового переплава порошок оплавляется вместе с электродом, подача порошка осуществляется в ходе всего процесса переплава, однако благодаря тому, что висмут обладает более высокой плотностью относительно переплавляемого металла, он осаждается в центре заготовки под действием сил гравитации, а высокая скорость кристаллизации жидкого металла при электрошлаковом переплаве не позволяет ему распространиться по всему телу слитка. После завершения процесса плавки заготовка помещается в нагревательную печь, и подвергается термической обработке при температуре 300°С в течение 2-х часов, и охлаждается с печью. Предварительно на подину нагревательной печи устанавливается емкость с упорами, на которой заготовка располагается горизонтально. В процессе проведения термической обработки при данной температуре места скопления висмута расплавляются, висмут вытекает из заготовки в емкость, образуя полость с крупной пористостью внутри тела заготовки. Однако после проведения данной термообработки, отожженная заготовка легче подвергается механической обработке, а крупная пористость способствует механической обработке внутренней стенки получаемой заготовки без больших потерь металла.

Сущность данного способа иллюстрируется схемой (фиг.), где 1 – ванна жидкого шлака, 2 – закристаллизовавшаяся легкоплавкая фаза, 3 – порошок висмута, 4 – переплавляемый электрод, 5 – кристаллизатор.

Пример осуществления способа

Процесс получения полой заготовки проводился на установке А 550. В качестве переплавляемого металла использовалась ст.20. Длина сплавляемой части переплавляемого электрода – 72 см, а его диаметр - 40 мм. Порошок висмута был просеян до фракции размером не более 3 мм и прокален при температуре 150°С в течение трех часов, что позволило полностью удалить влагу и не привело к расплавлению порошка висмута. Подача порошка висмута осуществлялась после образования жидкой ванны металла на протяжении всей плавки равными порциями, общее количество поданного порошка висмута составило 0,8 кг.

Процесс электрошлакового переплава проводили с использованием флюса АНФ-6 в количестве 0,9 кг. Флюс предварительно подвергался прокаливанию при температуре 400°С в течение 3-х часов для удаления из него остаточной влаги.

Плавка проводилась на токе (1,2 кА), что способствует меньшему угару висмута. Продолжительность плавки составила 11 минут. Длина полученной заготовки составила 140 мм, а его диаметр 90 мм. После того как заготовка была изъята из кристаллизатора, она была подвергнута термической обработке при температуре 300°C в течение 2-х часов, в ходе которой была удалена легкоплавкая фаза. После проведения всех этапов данной технологии наблюдается крупная пористость в центре заготовки, что является положительным фактором для механической обработки при изготовлении полых заготовок.

Предлагаемый способ позволяет упростить технологический процесс получения полых заготовок методом электрошлакового переплава за счет использования легкоплавкой фазы, в роли которой выступает порошок висмута без использования дополнительного оборудования, и тем самым снизить себестоимость продукции.

Способ получения полой заготовки методом электрошлакового переплава с использованием порошка висмута, включающий вертикальную наплавку в водоохлаждаемый кристаллизатор расходуемого электрода, отличающийся тем, что в жидкую шлаковую ванну в течение всего процесса переплава подают порошок висмута, который предварительно просеивают до фракции размером не более 3 мм и прокаливают при температуре 150°С в течение 3 часов, и подвергают плавке одновременно с расходуемым электродом с его кристаллизацией в центре заготовки, полученную заготовку помещают в нагревательную печь, располагают горизонтально на емкость с упорами, подвергают термической обработке при температуре 300°C в течение 2-х часов с вытеканием расплавленного висмута в процессе термообработки из заготовки с образованием полости заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрошлаковому переплаву и может найти применение при выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей для изготовления шестигранных труб устройств хранения отработанного ядерного топлива.

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к электрошлаковым печам (ЭШП) для плавки металла. Установка ЭШП содержит колонну, каретку электрододержателя с кронштейном, соединенные тросом через систему блоков и систему натяжения с контргрузом и барабаном привода перемещения каретки, отличается тем, что она снабжена зажимами и тензодатчиком, выполненным с возможностью контроля усилий, воспринимаемых тросом, при этом барабан привода перемещения каретки расположен у основания колонны, имеет двухстороннюю намотку и соединен с кареткой посредством замкнутого троса, один конец которого проходит через систему блоков, расположенную в верхней части колонны, и соединен с зажимом, расположенным с передней стороны каретки электрододержателя, а второй конец троса соединен с зажимом, расположенным на каретке с противоположной стороны колонны, при этом тензодатчик установлен на зажиме с передней стороны каретки.

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к электрошлаковым печам (ЭШП) для плавки металла. Установка ЭШП содержит колонну, каретку электрододержателя с кронштейном, соединенные тросом через систему блоков и систему натяжения с контргрузом и барабаном привода перемещения каретки, отличается тем, что она снабжена зажимами и тензодатчиком, выполненным с возможностью контроля усилий, воспринимаемых тросом, при этом барабан привода перемещения каретки расположен у основания колонны, имеет двухстороннюю намотку и соединен с кареткой посредством замкнутого троса, один конец которого проходит через систему блоков, расположенную в верхней части колонны, и соединен с зажимом, расположенным с передней стороны каретки электрододержателя, а второй конец троса соединен с зажимом, расположенным на каретке с противоположной стороны колонны, при этом тензодатчик установлен на зажиме с передней стороны каретки.

Изобретение относится к металлургии, а именно к электрошлаковому переплаву, и может быть использовано при производстве сортовой заготовки ЭШП демонтированного изношенного железнодорожного рельса, а также заготовки для сортового и шаропрокатного производства.Способ включает пропускание электрического тока через разнополюсные электроды, частично помещенные в токопроводный расплавленный шлак в печи с металлическими охлаждаемыми стенками с гарнисажным слоем шлака, поступательное погружение по мере оплавления в расплавленном шлаке, предварительно нагретого в проходном индукторе железнодорожного рельса, кристаллизацию и формирование слитка сортовой заготовки в водоохлаждаемом кристаллизаторе, при этом температуру расплавленного токопроводящего шлака устанавливают на 250÷450°С выше температуры плавления стали железнодорожного рельса.

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных, полых и фасонных заготовок из высоколегированных сталей с низким содержанием кислорода, в частности роторов среднего и высокого давления, трубопроводов острого пара, изделий запорной и регулирующей арматуры для энергетического и газо-нефтехимического машиностроения.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении расходуемых электродов для электрошлаковой или электродуговой переплавки для изготовления отливок из циркониевых сплавов.

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам для электрошлаковых технологий, для сталелитейного производства и для рафинирования и модифицирования сталей.

Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве отработанных изделий из различных металлов и сплавов в слитки.

Изобретение относится к области спецэлектрометаллургии, в частности к печам электрошлакового переплава, и может быть использовано при переплаве отходов металлообрабатывающих производств в виде стружки легированных сталей.
Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к изготовлению электрошлаковым переплавом заготовки корпуса запорной арматуры для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении быстрорежущей стали из кусковых отходов изношенного режущего инструмента и штамповой оснастки методом электрошлакового переплава.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к электрошлаковому литью охлаждающего поддона металлургической печи. В способе осуществляют изготовление заготовки поддона электрошлаковым переплавом медного электрода при температуре 1200-1350°С в неохлаждаемый стальной кристаллизатор, внутренние размеры которого соответствуют размерам и форме изготавливаемого поддона, получают заготовку в виде биметаллической отливки со стальным покрытием на двух взаимно параллельных поверхностях большего размера и трех поверхностях меньшего размера, после чего снимают стальное покрытие с одной из параллельных поверхностей большего размера упомянутой отливки с получением медной горизонтальной поверхности рабочей части поддона, предназначенной для размещения внутри печи, а на противоположной ей горизонтальной поверхности со стальным покрытием, используемой в качестве наружной части поддона, фрезеруют канавки, формирующие в нем канал для охлаждающей жидкости, после чего накрывают наружную часть поддона стальным листом и осуществляют последующую его приварку по образующей кромке листа.
Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к изготовлению электрошлаковым переплавом заготовки корпуса запорной арматуры для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара.
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками.
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 электрометаллургии, а именно к специальным процессам электроплавки с использованием электрошлакового переплава и получением полой заготовки с использованием порошка висмута. Способ включает вертикальную наплавку в водоохлаждаемый кристаллизатор расходуемого электрода. В жидкую шлаковую ванну в течение всего процесса переплава подают порошок висмута, который предварительно просеивают до фракции размером не более 3 мм и прокаливают при температуре 150°С в течение 3 часов, и подвергают плавке одновременно с расходуемым электродом с его кристаллизацией в центре заготовки, полученную заготовку помещают в нагревательную печь, располагают горизонтально на емкость с упорами, подвергают термической обработке при температуре 300°C в течение 2-х часов с вытеканием расплавленного висмута в процессе термообработки из заготовки с образованием полости заготовки. Изобретение позволяет получить полые заготовки методом ЭШП по упрощенной технологической цепочке с исключением дополнительного оборудования и снижением себестоимости продукции. 1 ил., 1 пр.

Наверх