способ получения проволоки из труднодеформируемых сталей

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ СТАЛЕЙ, преимущественно сварочной или наплавочной, включающий размещение на поддоне кристаллизатора армирующего элемента, выплавку слитка путем расплавления расходуемого электрода, выполненного близким по массе и химическому составу материалу основы слитка, при возбуждении электрической дуги между торцами армирующего элемента и расходуемого электрода и деформацию этого слитка до получения готового изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного, армирующий элемент используют в виде тонкостенной закрытой с двух сторон крышками трубы, заполненной смесью измельченных легирующих элементов, имеющих различные температуры плавления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологических свойств электрической дуги, легирующими элементами с более высокой температурой плавления заполнена центральная часть армирующего элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения проволоки из труднодеформируемых сталей и сплавов, преимущественно сварочной или наплавочной.

Известен способ получения сварочной проволоки, включающий разливку жидкого металла в изложницы, нагрев и деформирование слитков ковкой или прокаткой до получения сорта и деформирование на волочильных станах до получения проволоки.

Недостатком данного способа является низкий выход годного, так как слитки из металла со сложнолегированным составом плохо поддаются деформации, на поверхности слитков и промежуточного проката в ходе прокатки и волочения образуется много дефектов, которые приходится удалять абразивной или иной зачисткой, при этом много металла уходит в отходы и выпадает в брак.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является техническое решение, в котором композитный слиток получают в кристаллизаторе путем расплавления расходуемого электрода на армирующий стержень.

Недостатком известного способа является то, что в этом случае поверхностные слои слитка состоят из труднодеформируемого малопластичного металла и при дальнейшем деформировании прокаткой и волочением на поверхности проката образуются дефекты типа разрывов, трещин и т.д., которые потом приходится удалять абразивной зачисткой, что приводит к снижению выхода годного при производстве сорта и проволоки.

Целью изобретения является повышение выхода годного при производстве сорта и проволоки из труднодеформируемых сталей, преимущественно сварочной или наплавочной, а также улучшение технологических свойств электрической дуги.

Это достигается тем, что в способе получения проволоки из труднодеформируемых сталей, преимущественно сварочной или наплавочной, включающем размещение на поддоне кристаллизатора армирующего элемента, выплавку слитка путем расплавления расходуемого электрода, выполненного близким по массе и химическому составу материалу основы слитка, при возбуждении электрической дуги между торцами армирующего элемента и расходуемого электрода и деформацию этого слитка до получения готового изделия, армирующий элемент используют в виде тонкостенной закрытой с двух сторон крышками трубы, заполненной смесью измельченных легирующих компонентов, имеющих различную температуру плавления.

Для улучшения технологических свойств электрической дуги легирующими элементами с более высокой температурой плавления заполнена центральная часть армирующего элемента.

В предлагаемом способе измельченные легирующие элементы в количествах, необходимых для получения нужной марки стали, смешивают, засыпают в тонкостенную трубу и приваривают к ней с обеих сторон крышки. Этим самым получают армирующий элемент, содержащий все труднодеформируемые компоненты заданной марки стали, которые как бы концентрируются в определенном месте будущего слитка. При этом армирующих элементов может быть несколько в зависимости от объема легирующих компонентов. Подготовленный таким образом армирующий элемент устанавливают вертикально на поддон кристаллизатора.

Далее из необходимого количества металла основы изготавливают верхний переплавляемый электрод, который также устанавливают в кристаллизатор. Затем между верхним торцем сердечника и нижним торцем переплавляемого электрода основы возбуждают электрическую дугу. В ходе процесса верхний электрод расплавляется и жидкий металл в виде капель и струй стекает в зазор между сердечником и стенкой кристаллизатора. В результате армирующий элемент с порошками легирующих компонентов вплавляется в металл основы, получается слиток-композит, в котором труднодеформируемые компоненты сконцентрированы в его сердечнике, а металл основы образует пластичную оболочку.

Далее слиток деформируют на прокатных станах. При этом с деформирующим инструментом контактирует пластичная оболочка слитка, которая обжимается с большими степенями обжатия без разрушения. Легирующие компоненты, находящиеся в сердечнике, внутри слитка, в ходе нагрева и деформации спекаются, уплотняются и превращаются в монолит. Затем заготовку прокатывают на мелкосортном и волочильном станах и получают композитную проволоку. Необходимый химический состав шва и его структуру получают при расплавлении проволоки-электрода в процессе сварки или наплавки.

Способ можно осуществлять и таким образом. Сначала в центр трубы помещают стержни, изготовленные из легирующих элементов с наиболее высокой температурой плавления, затем наполняют остальными легирующими элементами, закрывают крышками и устанавливают на поддон кристаллизатора. Далее изготовляют электрод из необходимого количества металла основы, который устанавливают в верхней части кристаллизатора.

Между верхним торцем сердечника и нижним торцем расплавляемого электрода основы возбуждают электрическую дугу. В ходе процесса верхний электрод расплавляется и жидкий металл в виде капель и струй стекает в зазор между сердечником и стенкой кристаллизатора. В результате получается слиток-композит, в котором труднодеформируемые компоненты сконцентрированы в сердечнике, а металл основы образует пластичную оболочку.

П р и м е р. Для оценки эффективности предлагаемого способа получают проволоку диаметром 3 мм из стали марки Св. 07Х20Н9Г7Т известным способом и по предлагаемому способу. Марочный состав этой стали имеет следующие компоненты, % : С 0,1; Мn = 5,0-8,0; Si = 0,5-1,0; Cr = =18,5-22,0; Ni = 8,0-8,7; Тi = 0,6-0,9. Имеется большой разброс в процентном содержании легирующих элементов, что также влияет на качество выплавляемой стали. Наибольшие потери металла происходят при переделе слитков на обжимном стане, поэтому выход годного проката на этом переделе выбран в качестве критерия для оценки получаемых результатов. По известному способу получают цилиндрический слиток указанной марки размерами 600х1900 мм и массой 4,51. Затем этот слиток нагревают в нагревательной печи и прокатывают на стане "850" до сечения квадрат 100 мм. Деформируемость слитков в ходе прокатки низкая. На поверхности граней наблюдаются трещины и разрывы, а по углам раската - грубые разрывы, так называемый "ерш". После охлаждения раската производят сплошную зачистку на абразивном станке с удалением поверхностного слоя. Вес блюмов после зачистки 2,88 т, т.е. выход годного 64%. Полученные блюмы прокатывают на стане "250" до проволоки диаметром 7 мм, а затем на волочильных станах до диаметра 3 мм. Вес годной проволоки 2,65 т, т.е. в брак выпадает на этих переделах 230 кг металла. Сквозной выход годного по всем переделам 56%.

По предлагаемому способу сначала получают цилиндрический композитный слиток размерами 600х1900 мм и массой 4,5 т. Для этого в трубу с наружным диаметром 350 мм, толщиной стенки 5 мм и длиной 1900 мм засыпают 1560 кг (т.е. 34,7% массы всего слитка) смеси порошкового металла, состоящего из, % : Mn 6; Si 0,7; Cr 19; Ni 8,3; и Ti 0,7. Затем трубу закрывают крышками и заваривают их. Далее изготовляют электрод для выплавления основы диаметром 580 мм, длиной 1400 мм и массой 2940 кг из пластичной стали марки Бстр1СП со следующим химическим составом, %: С = 0,06-0,11; Mn = 0,25-0,50; Si = 0,12-0,30; Ni = 0,30.

Необходимый для данной марки стали углерод содержится в материале основы, а основные компоненты основы не оказывают существенного влияния на суммарный химсостав.

Трубу (армирующий элемент) с легирующими элементами устанавливают на дно кристаллизатора диаметром 600 мм установки вакуумно-дугового переплава, сверху размещают электрод из материала основы. Между торцами сердечника и электрода основы возбуждают электрическую дугу. В ходе процесса переплава верхний электрод расплавляется и в виде капель и струй падает в зазор между стенкой кристаллизатора и сердечником, образуя композитный слиток, состоящий из оболочки из пластичного металла и легирующих компонентов, находящихся в центральной части слитка.

Полученный таким образом композитный слиток прокатывают на стане "850" на блюмы сечением 100 мм². В ходе прокатки разрывов и трещин на поверхности раската не наблюдается, так как с деформирующим инструментом контактирует пластичный слой из металла основы.

После порезки и охлаждения раската отдельные неглубокие дефекты удаляют выборочной зачисткой на абразивном станке. После этого блюмы взвешивают. Их масса 3,62 т, т.е. выход годного 89,4%. Далее полученные блюмы прокатывают на непрерывном стане "250" до проволоки диаметром 7 мм, а затем на волочильных станах до проволоки диаметром 3 мм. Деформируемость заготовок при прокатке на этих станах удовлетворительная. Во время деформации происходит уплотнение и спекание порошковых материалов внутри слитка.

Масса годной композитной проволоки 3,5 т, т.е. в брак выпадает на этих переделах 120 кг. Сквозной выход годного 77,7%.

Из проволоки, произведенной по способу-прототипу и предлагаемому способу, изготовляют сварочные электроды. При сваривании контрольного шва этими электродами выявляют идентичность швов по химсоставу и прочностным характеристикам. При изготовлении сварочной проволоки предлагаемым способом происходит увеличение выхода годного в среднем на 20%. Кроме того, результаты опытов показывают, что при наплавке отсутствует разбрызгивание жидкого металла, качество формирования наплавленного металла хорошее, отсутствуют поры, перенос металла через дугу не сопровождается коротким замыканием. По характеру осциллограмм тока и напряжения установлено, что идет процесс переноса, близкий к струйному. Об этом свидетельствует частота перехода капель, отсутствие разбрызгивания, наличие удлиненного конуса на торце электродной проволоки.

Таким образом, изготовление сварочной и наплавочной проволоки по предлагаемому способу значительно улучшает технологические свойства электрической дуги и повышает выход годного.