способ электрошлакового переплава
Классы МПК: | C22B9/18 электрошлаковая переплавка |
Автор(ы): | Дуб Владимир Семенович (RU), Дуб Алексей Владимирович (RU), Соколов Сергей Олегович (RU), Каманцев Сергей Владимирович (RU), Бессонов Александр Васильевич (RU), Левков Леонид Яковлевич (RU), Свитенко Игорь Александрович (RU), Кригер Юрий Николаевич (RU), Орлов Сергей Витальевич (RU), Нехамин Сергей Маркович (RU), Киссельман Михаил Анатольевич (RU), Деднев Александр Александрович (RU), Черняк Александр Иванович (RU), Дементьев Андрей Владимирович (RU), Семенов Виктор Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-10-18 публикация патента:
10.07.2013 |
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.
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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 =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%.
Класс C22B9/18 электрошлаковая переплавка