Установка электрошлакового переплава

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для обработкивибрацией отливок при электрошлаковом переплаве. Цель изобретения - повышение качества и выхода годного*металла. Установка содержит кристаллизатор, поддон и устройство для вибрационного воздействия на жидкую металлимескую ванну, которое выполнено в виде неэлектропроводной воронки, Б днище которой выполнено отверс-* тие диаметром 0,03-0,07 диаметра по- ' лучаемой отливки, при этом воронка устакозлена в кристаллизаторе в зоне нахождения шлаковой ваНны. Установка позволяет сэкономить металл на 7-8%, снизить количество неметаллических включений на 10-15%, за счет этого повысить долговечность работы деталей, получить качественные слитки'' с минимальным содержанием вредных примесей и однородной структурой металла по всей высоте слитка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g С 22 В 9/187

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4747704/02 (22) 07.08.89 (46) 30.01.92, Бюл. М 4 (71) Институт проблем литья AH УССР (72) В.К.Погорский, О.О.Бялик и В.Л,Рейтер (53) 669.187.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 884851, кл. В 22 9 27/02, 1979.

Патон Б,Е., Иедовар Б.И. и др.

Исследование механизма виброимпульсного воздействи1я на процесс формирования структуры слитка ЭШП.

° Специальная электрометаллургия.

Киев - И., 1978; и 35, с. 73-?6. (54) УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА (57) Изобретение относится к металлургии и литейному произвоцству и может быть использовано цля обработки

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и литейному производству и может быть использовано цля получения высококачественных отливок.

Цель изобретения - повышение ка 1чества и выхоца годного металла путем глубокого его рафинирования при кристаллизации отливок в условиях равномерной вибрационной обработки.

На чертеже изображена схема кбнструкции предлагаемого устройства.

Установка содержит два расходуемых электрода 1, погруженных в шла-.

2 вибрацией отливок при электрошлаковом переплаве. Цель изобретения " повышение качества и выхода годного металла. Установка содержит кристаллизатор, поццон и устройство для вибрационного воздействия на жидкую металлииескую ванну, которое выполнено в виде неэлектропроводной воронки, в днище которой выполнено отверс" тие диаметром 0,03-0,07 диаметра по лучаемой отливки, при этом воронка установлена в кристаллизаторе в зоне нахождения шлаковой ванны. Установка позволяет сэкономить металл на 7-83, снизить количество неметаллических включений на 10-154, за счет этого повысить долговечность работы дета/ лей, получит ь качественные слитки с минимальным содержанием вредных примесей и однородной структурой металла по всей высоте слитка. 1 ил. ковую зону 2 кристаллизатора 3. Меж" ду расходуемыми электродами 1 и жид-, ким металлом 4 кристаллизующегося слитка 5 установлена неэлектропроводная воронка 6. В днище воронки выполнено отверстие 7, диаметр которого равен 0,03-0,07 диаметра слитка.

Нижний электроц 8 прикреплен к валу

9 механизма вытяжки слитка ° На расходуемые электроды 1 и нижний электрод 8 подается напряжение от источника 10 питания °

Установка работает следующим образом.

1708898

В кристаллизатор с воронкой наводят слой шлака, в который опускают расходуемые электроцы. На последние и нижний электрод кристаллизатора подают напряжение от источника питания, При этом в цепи возникает электрический ток, текущий между дву. мя расходуемыми электродами, который разогревает шлак, что обеспе- 10 чивает плавление этих электродов.

Капли металла стекают по стенке воронки и через отверстие поступают в кристаллизатор, гце жидкий металл формируется в слиток. Капля жидкого металла, проходя через отверстие в воронке, резко уменьшает сопротивление на участке межцу расходуемыми и нижними электродами. В результате на этом участке возрастает электри- 20 ческий ток, поц действием которого ,расплав в отверстии воронки снима. ется. Происходит разрыв жицкой среды электрической цепи. Это приводит возникновению ударной волны и виб- 25 рации жицкости. Скорость плавления расхоцуемых электродов и частота вибрации может регулироваться независимо путем изменения тока межцу расходуемыми электродами, а также между верхними и нижними электродами. Под действием ударной волны капля жидкого металла в отверстии деформируется и разбивается. Это приводит к значительному увеличению по35 верхности взаимодействия между металлом и шлаком, в результате чего цостигается более глубокая очистка металла от вредных примесей. Этому способствует дополнительный нагрев шлака и металла на участке разрыва электрической цепи, где возникает электрическая дуга и выцеляется значительное количество тепла. Глубокое рафинирование металла позволяет по- 45 лучить весьма качественный с минимальным количеством неметаллических . включений слиток.

Кроме того, получение слитка высокого качества в установке обеспечивается путем равномерного воздействия вибрации по высоте слитка. Это достигается за счет постоянного расстояния между источником упругих колебаний (отверстие в дне воронки) и фронтом кристаллизации слитка ° Это расстояние подперживается за счет вытяжки слитка из полости кристаллизатора во время кристаллизации металла. Обоснование выбора граничных размеров диаметра отверстий в воронке заключается в следующем.

Ток плавления при ЭШП обычно принимают в пределах

I = (20-40) D „> 1ОзА, где D с - диаметр слитка, Высота столба шлака составляет

0,3 м.

При плотности шлака 3,5 х 1Рзкг/мз статическое давление равно

Pñò = 3,5 х10З х 9,8 х 0,3„

1 х 104- Н/м .

В предлагаемом устройстве нижний электрод подключен синфазно с oqним из верхних электродов. При этом образуется две параллельные цепочки: одна - между верхними электоодами, другая - между верхним и нижним элект родами .

Сопротивление первой цепочки равно < Вш+ 1 ме.

Сопротивление второй цепочки равно

Rg = Rg+ Ro + R®< где Р11 - сопротивление шлака,"

R — сопротивление шлака в отб верстии

R |- сопротивление металла.

Ввицу большого сопротивления отверстия со шлаком в отсутствие капли металла в отверстии ток в этой цепочке ниже тока межцу верхними электродами. При попацании капли жидкого металла в отверстие сопротивление двух участков цепи выравнивается (R < = R<). По цвум цепочкам с равными сопротивлениями течет одинаковой ток.

Таким образом, при попадании капли в отверстие по этой цепи течет ток, равный по величине половине тока, необходимого для плавления верхних электродов, т.е.

1/2 = (10 20) Dсих 10 А.

Находим соотношение d /D „, где и — диаметр отверстия в воронке, D<> - циаметр слитка.

Дпя нижнего прец ела тока

10D х10З А

1708898

Из условия Р „= Р, получим

Р о / I о Рот (0(10 Dch 10 ) /И do = Р

Я 10

d /D сй ф Р

d /D„= О 034.

Цля верхнего предела тока о = 20 DñAõ103 А, Соглас но при веценному расч ет у в предлагаемом устройстве соотношение

d

0103 < с1о®сь < О 07

/2=310З А, -2

1,О 10 м.

d о

В этом случае do/DcA = 1,0-10 /

-2

/0,3 0,033.

2. Цля верхнего предела тока печи

I = 12 кА.

Эти прецелы привецены в Формуле изобретения устройства цля обработки жицкого металла.

Пример расчета do лля устройства на базе печи У-360 с диаметром кристаллизатора 0 = 300 мм, ток печи

I=6-12кА.

Опрецеление диа метра от верстия (d ) в воронке.

1. Для нижнего предела тока печи

I = 6 кА. л2 2 ЦТ /и с1 = Р— 6.10З А, 2,1 1О м. (6 1О ) / и 1 10 с1 /И д= 2,1 ° 10 /

В этом случае

/0,3 = 0,07.

Слецоват ельно, новки для данной уста"

0,033 do/Dch Ов 07ю что лежит в пределах d = (0,03

0,07) О« .

Установка позволяет получить каче15 ственные слитки с минимальным coqepжанием вредных примесей и однороцной структурой металла по всей высоте слитка.

Экономич вский эФФект изобр ет ения достигается за счет снижения неметаллических включений на 10-153, экономии металла на 7-84, а также долговечности работы деталей.

Фор мула и зобр ет ения

Установка электрошлакового переплава, содержащая кристаллизатор, З0 .поддон и устройство для вибрационногo возцействия на жицкую металлическуюванну, отлича ющаяся тем, что, с целью повышения качества и выхоца гоцного металла, устройство цля вибрационного возцействия выполнено в вице неэлектропровоцной воронки, в днище которой выполнено отверстие диаметром 0,03-0,7 .циаметра получае" мой отливки, при этом воронка уста40 новлена в кристаллизаторе в зоне нахождения шлаковой ванны.

iyo8888

Составитель Н.Власов

Редактор И.Петрова Texpeq А.КравчукI КорРектоР Л.Пилипенко

Заказ 406 Тираж Под лис ное

В(КИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мо(ква Н-35) Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент11, и. Ужгород, ул. Гагарина, 30 I