Устройство для электрошлакового переплава

 

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к устройствам для электрошлакового переплава. Цель изобретения - снижение величины донной обрези слитка за счет снижения радиального теплоотвода. Устройство содержит принудительно охлаждаемые поддон 1 с кристаллизатором 5, шайбу 2, расположенную между поддоном и кристаллизатором , и теплоизоляционную прокладку 3, расположенную между шайбой и кристаллизатором. Между поддоном и шайбой установлена дополнительная теплоизоляционная прокладка 4. Оптимальное отношение наружного диаметра шайбы 2 к диаметру ее отверстия равно 3,5-4. Шайба может быть выполнена из меди. Изобретение позволяет в 1,5-2 раза снизить величину донной обрезки слитка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)5 С 22 В 9/193

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818660/02 (22) 16,01,90 (46) 23.11,91, Бюл, ¹ 43 (71) Тульский научно-исследовательский технологический институт (72) В.И.Савенков, Г.И.Наумов и Э.Л.Гринберг (53) 669.187.26(088.8) (56) Заявка Японии № 52-120901, кл. В 22 027/02, 1977.

Патент Великобритании № 1385674, кл. В 22 D 23/06, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА (57) Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к устройЯ2 1693102 А1 ствам для электрошлакового переплава.

Цель изобретения — снижение величины донной обрези слитка за счет снижения радиального теплоотвода. Устройство содержит принудительно охлаждаемые поддон 1 с кристаллизатором 5, шайбу 2, расположенную между поддоном и кристаллизатором, и теплоиэоляционную прокладку 3, расположенную между шайбой и кристаллизатором. Между поддоном и шайбой установлена дополнительная теплоиэоляционная прокладка 4. Оптимальное отношение наружного диаметра шайбы 2 к диаметру ее отверстия равно 3,5-4. Шайба может быть выполнена из меди. Изобретение позволяет в 1,5-2 раза снизить величину донной обрезки слитка. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1693102

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и предназначено для использования в промышленных установках электрошлакового переплава.

Известен способ старта процесса электрошлакового переплава, при котором в установленном на поддоне принудительно охлаждаемом кристаллизаторе по технологии холодного старта ведут процесс выплав,ки слитка с использованием на стартовой стадии стартового стержня малого сечения, ;облегчающего проведение с начала процесса в условиях дефицита тепловой энергии, Недостатком известной технологии и конструкции является повышенная величина донной обрезки металла выплавляемого слитка, обусловленная дефицитом тепловой энергии, в частности, за счет радиального теплоотвода на принудительно охлаждае.мый кристаллизатор, Наиболее близким к предлагаемому является способ и устройство для получения отливок, при котором в нижней части кристаллизатора через термоизоляционную прокладку установлена графитовая шайба, нагреваемая на стартовой стадии процесса токами высокой частоты с помощью индуктора, При этом снижается интенсивность тепловых потерь на радиальный теплоотвод, снижается дефицит тепловой энергии и величина донной обрезки металла выплавляемого слитка.

Недостатком известного способа является невозможность нагрева шайбы до высоких температур во избежание приварки слитка к шайбе и, главным образом, существенное усложнение конструкции в связи с использованием индуктора и генератора токов высокой частоты.

Целью изобретения является снижение величины донной обрезки металла выплавляемого слитка за счет снижения радиального теплоотвода.

Указанная цель достигается тем, что медная шайба дополнительно теплоизолирована от поддона прокладкой, а отношение ее наружного диаметра к диаметру отверстия равно 3,5-4.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным состоит в том, что нагрев элементов оснастки осуществляется не с помощью применения дополнительного сложного оборудования, а за счет тепловой энергии собственно процесса ранее теряемой радиальным теплоотводом, а теперь полезно используемой для нагрева специальных элементов конструкции — медной шайбы, установленной между поддоном и кристаллизатором и отделенной от них теплоизоляционными прокладками, 20

При этом наибольший достигаемый эффект на стартовой стадии процесса соответствует оптимальному отношению наружного диаметра шайбы и диаметру ее внутреннего отверстия, равному 3,5-4.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для электрошлакового переплава состоит из установленных на поддоне

1 медной шайбы 2, теплоэлектроизолирующих асбестовых прокладок 3 и 4 кристаллизатора 5. Прокладка 3 установлена одна между поддоном 1 и шайбой 2, прокладка 4 — между шайбой 2 и кристаллизатором 5. На верхней торцовой поверхности шайбы 2 со стороны рабочего пространства выполнен центрирующий бурт, а на нижней торцовой поверхности кристаллизатора 5 со стороны его рабочего пространства — центрирующая расточка. Центрирующий бурт расположен в центрирующей расточке. Рабочие поверхности прокладки 4, расположенной между поддоном 1 и шайбой 2, шайбы 2 и кристаллизатора 5 имеют общую образующую. В рабочем пространстве устройства концентрично ему располагаются расходуемый электрод 6, слиток 7, Оплавляемый конец расходуемого электрода расположен в ванне расплавленного шлака 8, Расходуемый электрод электрически подключен к одному из полюсов источника 9 электропитания, к второму полюсу которого электрически подключен поддон 1. Медная шайба 2 имеет внешний диаметр ф, диаметр внутреннего отверстия d и высоту, кристаллизатор 5 и поддон 1 выполнены с принудительным охлаждением водой.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом процесса выплавки слитка в рабочее пространство устройства на поддон 1 устанавлива о» затравку, вводят оплавляемый конец расходуемого электрода 6 и устанавливают его с технологическим зазором над затравкой и включают источ- ник 9 электропитания. Стартовую стадию процесса начинают йли по технологии холодного старта с засыпкой в кристаллизатор гранулированного флюса, зажиганием электрической дуги между оплавляемым концом расходуемого электрода 6 и затравкой и наведением ванн расплавленного металла и шлака оплавляемым концом расходуемого электрода, или по технологии жидкого старта с заливкой предварительно расплавленного шлака s рабочее пространство устройства. На стартовой стадии процесса выплавки слитка имеет место значительный дефицит тепловой энергии, во многом определяемый радиальным теплоотводом на ра1693102

Составитель В.Кагерманьян

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

° 6

Редактор Н.Рогулич

Заказ 4054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 бочие стенки устройства. Шайба 2. теплоизолированная прокладками 3, 4 нагревается быстро. Радиальный теплоотвод, определяемый градиентом температур в направлении теплоотвода, снижается с повышением температуры металла шайбы 2, При этом снижается дефицит тепловой энергии, уменьшается величина донной обрези металла выплавляемого слитка. Максимальная температура нагрева шайбы 2 определяется соотношением диаметров4и d. Диаметр d является характеристикой источника нагрева шайбы 2. Основным источником нагрева при этом является охлаждаемая и кристаллиэующаяся часть металла выплавляемого слитка 7, масса и теплосодержание которой полностью зависят от диаметра d и высоты шайбы L, Диаметр @ определяется максимально допустимой температурой нагрева шайбы 2 и для меди больше d в 3,5 — 4 раза.

При этом максимальная температура нагрева шайбы 2 составит 500 — 700 С, что допустимо для меди. Высота L шайбы 2 равна или соизмерима с величиной дон ной обрези металла выплавляемого слитка. После нагрева ванны расплавленного шлака 8 до требуемой технологической температуры и завершения ста ртовой стадии высота закристаллизовавшейся части слитка такова, чта фронт кристаллизации располагается выше шайбы 2 на уровне нижней части ра бочей поверхности кристаллизатора 5. В дальнейшем процесс выплавки слитка ведется в рабочем пространстве кристаллизатора и особенностей не имеет. Для снижения степени окисления на всю поверхность медной шайбы 2 нанесено защитное гальваническое покрытие, например хромовое, Расчет диаметра,ф ведется по известным формулам с учетом множества технологических особенностей проведения стартовой стадии процесса, в том числе: технологического варианта проведения старта (холодный старт, жидкий старт), скорость подачи расходуемого электрода на переплав, напряжения и силы тока источника электропитания, темпа подачи охлаждающей жидкости в рубашки охлаждения кри5 сталлизатора и поддона и т.п.

Учитывается также тепловая энергия, выделяющаяся при охлаждении ванны расплавленного металла, кристаллизации и охлаждении металла слитка. С уменьшением

10 отношения диаметров а и d возрастает температура нагрева. шайбы 2 и достигаемый положительный эффект, но снижается срок службы гильзы 2 из-за ускоренного окалинообразования. При черезмерном уменьшении

15 этого соотношения, например, до 1,5 — 2 воз- можно расплавление медной шайбы 2. При увеличении отношения диаметров и б достигаемый положительный эффект снижается, а при отношении, равном 6-8 и более

20 вначале сводится к нулю, а затем становится отрицательным. Оптимальное отношение равно 3,5 — 4..

Применение предлагаемого устройства позволяет в 1;5 — 2 раза снизить величину

25 донной обрези металла выплавляемого слитка, повысить производительность процесса, облегчает проведение стартовой стадии процесса выплавки слитка по технологии холодного и жидкого старта.

30 Формула изобретения

1. Устройство для электрошлакового переплава, содержащее принудительно охлаждаемые поддон с кристаллизатором, шайбу, расположенную между поддоном и

35 кристаллизатором, и теплоизоляционную прокладку, расположенную между шайбой и кристаллизатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения величины донной об рези слитка за счет снижения радиального.

40 теплоотвода, оно снабжено дополнительо ной теплоизоляционной прокладкой, установленной между поддоном и шайбой, при этом отношение наружного диаметра шайбы к диаметру ее отверстия равно 3,5 — 4,0, 45 2. Устройство по п.1, отл и чаю щеес я тем, что шайба выполнена из меди.