Способ производства слитков электрошлаковым переплавом

 

Сущность изобретения: после наплавления слитка на высоту 0,8-2,0 величины его наименьшего поперечного размера проводят циклическое вертикальное перемещение кристаллизатора вверх относительно слитка со скоростью, составляющей 2,1 ...4,3 скорости наплавления слитка, на высоту, составляющую (3,5-9) -10 наименьшего его поперечного размера с интервалом между перемещениями, составляющим (5-9) 10 от временного периода плавления электродов . Способ позволяет повысить производительность печи и качество слитка. 1 табл сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 22 В 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ C) 4 О (21) 4862141/02 (22) 13.07,90 (46) 15.06.92, Бюл, М 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) B.А,Медведев, В.И.Буслов, М.В.Поспелов, B.Â.ÀëòóõoB, А,Г.Шалимов, А,А.Шарапов, P.ß.Ïîïîâ, С.С.Попов, В,В.Ляшенко.

В.Я.Желиба, А.А.Галушка, M.Þ.Ôåäoðîâ.

А.А.Никулин и В.Н.Курлыкин (53) 669.187(088.8) (56) Латаш Ю.В., Патях В.Н, Современные способы производства слитков особо высокого качества. Киев; Наукова думка, 1987,. с,142 — 145, рис.64, в.

Там же, рис. 64, а.

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, конкретнее к способу производс ва слитков на печах электрошлакового переплава, Известен способ электрошлакового переплава, включающий сплавление расходуемых электродов и формирование слитка в кристаллизаторе, перемещаемом по ходу плавки относительно слитка со скоростью, равной скорости формирования слитка.

Недостатком этого способа является низкое качество поверхности слитка, требование флюса определенного состава, обеспечивающего в большом интервале температур его пластичность.

Известен способ производства слитков на печи ЭШП, включающий переплав расходуемых электродов, формирование слитков

БЫ 1740470 А1 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЛИТКОВ

ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫМ ПЕРЕПЛАВОМ (57) Сущность изобретения: после наплавления слитка на высоту 0,8 — 2,0 величины его наименьшего поперечного размера проводят циклическое вертикальное перемещение кристаллизатора вверх относительно слитка со скоростью, составляющей 2,1...4,3 скорости наплавления слитка, на высоту, составляющую (3,5 — 9) .10 з наименьшего его поперечного размера с интервалом между перемещениями, составляющим (5 — 9) 10 от временного периода плавления электродов, Способ позволяет повысить производительность печи и качество слитка. 1 табл, в стационарном кристаллизаторе и переме- а щение кристаллизатора относительно слит- с ка при его раздевании.

Данный способ имеет следующие недостатки. При использовании способа не представляется возможным получить без переоборудования печи и изготовления нового кристаллизатора слитка большей массы, чем максимальная масса слитка. формируемого в данном кристаллизаторе.

Кроме того, ограничены производительность печи, определяемая массой наплавляемого слитка и существующей технологией.

Целью изобретения является повышение производственных возможностей печи и ее производительности при высоком качестве наплавляемых слитков, 1740470

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства слитков на печи

ЭЩП, включающем переплав расходуемых электродов, формирование слитка в стационарном кристаллизаторе и перемещение кристаллизатора относительно слитка, согласно изобретению после наплавления слитка на высоту 0,8...2,0 величины его наименьшего поперечного размера проводят циклическое вертикальное перемещение кристаллизатора вверх относительно слитка со скоростью, составляющей 2,1...4,3 скорости наплавления слитка, на высоту, составляющую (3,5...9) .10 наименьшего поперечного размера слитка, с интервалом между перемещениями, составляющим (5...9) 10 от общего времени периода плавления электродов.

Приведенные диапазоны величин начала перемещения кристаллизатора, скорости перемещения, высоту одного переме- щения и интервала времени между последующими перемещениями выбраны на основании экспериментальных данных, полученных при выплавке прямоугольных слитков сечением 1900х580 мм, 1900х350 и

1600х480 мм на печах типа ЭШП вЂ” 20Вà — И2.

При выплавке слитков в кристаллизатор сечением 1900х580 мм переплав вели по бифилярной схеме двух пар электродов, подключенных к двум однофазным источникам питания, Скорость наплавления слитка

3,6 мм/мин, что соответствует массовой скорости 1860 кг/ч, В процессе переплава изменяли от плавки к плавке и фиксировали следующие параметры, высоту наплавленной части слитка на момент начала перемещения кристаллизатора относительно слитка, высоту одноразового перемещения и временной интервал между перемещениями. Полученные слитки подвергали визуальному осмотру, взвешивали и отправляли на передел согласно существующей на заводе технологии, По каждому фиксированному режиму проведено по 2 — 3 плавки, Результаты экспериментов приведены в таблице.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Перемещение кристаллизатора при наплавке слитка высотой менее 0,8 его наименьшего поперечного размера привело к зависанию слитка в кристаллизаторе и к его отрыву от поддона (пример 1). Это связано с незначительной массой наплавленного слитка и его заклиниванием в кристаллизаторе вследствие перекоса.

При наплавлении слитка высотой 0,8 его наименьшего поперечного размера его мас5

55 са и высота боковых граней достаточны для ровного, свободного его перемещения относительно кристаллизатора, Поверхность слитка нормальная без заливин и гофр (пример 2), Дальнейшее увеличение высоты и массы наплавляемого слитка до момента перемещения кристаллизатора до высоты 2,0 его наименьшего поперечного размера обеспечивало нормальное перемещение кристаллизатора и хорошее качество наплавляемых слитков (примеры 3, 4).

Увеличение высоты наплавленного слитка до высоты более 2,0 высот наименьшего размера слитка (пример 5) привело к заклиниванию слитка в кристаллизаторе вследствие переохлаждения нижней его части и разрушения горнисажа, В таблице представлены результаты электрошлакового переплава расходуемых электродов в кристаллизатор сечением

1900х580 мм (AxB) со скоростью наплавления слитка V< = 3,6 мм/мин, время переплава гпл= 14,0 ч.

Таким образом, оптимальным диапазоном величин наплавленной части слитка, при которой возможно начинать его перемещение, является 0,8...2,0 величины наименьшего поперечного размера слитка, При скорости перемещения кристаллизатора менее 2,1 скорости наплавления слитка происходит заклинивание кристаллизатора (пример 6), Увеличение скорости до 2,1 от скорости наплавления слитка позволило исключить заклинивание, что обеспечило нормальное перемещение кристаллизатора и хорошую поверхность слитка (пример 7), Дальнейшее увеличение скорости перемещения кристаллизатора относительно слитка до величины, составляющей 4,3 от скорости наплавления слитка, не изменило характера формирования поверхности слитка (примеры 8, 9).

Превышение скорости перемещения кристаллизатора величины 4,3 скорости наплавления слитка привело к образованию заливин металла на поверхности слитка, что потребовало зачистки поверхности.

Таким образом, оптимальным диапазоном скорости перемещения кристаллизатора относительно слитка является 2,10...4,3 от скорости наплавления слитка.

При перемещении кристаллизатора на высоту менее 3,5 10 наименьшего попе-з речного размера слитка происходили его перекосы и заедания и увеличение массы слитка было незначительным (пример 4).

1740470

При перемещении, составляющем 3,5

10 наименьшего поперечного размера слитка, получен нормальный слиток без нарушений в процессе перемещения кристаллизатора (пример 12). Дальнейшее увеличение высоты подъема до величины, составляющей 9. 10 наименьшего поперечного

-з размера слитка, не повлияло на процесс формирования слитка (примеры 13, 14).

При перемещении больше 9 10 наименьшего поперечного разреза слитка появились заливины на слитке, что потребовало его зачистки (пример 15), Таким образом, оптимальной величиной одноразового перемещения.кристаллизатора является диапазон (3,5...9,0) 10 наименьшего поперечного размера слитка.

Пои интервале, составляющем менее

5 10 времени периода плавления электродов, наблюдались заливины на поверхности слитка, что требовало его зачистки (пример

16).

При интервале между перемещениями, составляющем 5 10 от времени периода плавления электродов, процесс перемещения проходил нормально, поверхностьслитка была хорошей (пример 17), Дальнейшее увеличение интервала между перемещениями включительно до 9

-з

«10 от общего времени переплава не вызывало осложнений в проведении процесса и качестве поверхности слитка (примеры 18, 19), Превышение интервала в 9 10 от общего времени периода плавления привело к заклиниванию кристаллизатора вследствие переохлаждения и растрескивания гарнисажа (пример 20).

Таким образом, оптимальным временным интервалом между последующими перемещениями кристаллизатора является диапазон (5...9) 10 от времени периода плавления электродов.

Сравнение предложенного способа с прототипом (пример 21) выявило его значительные преимущества и подтвердило целесообразность его применения.

Предлагаемый способ реализуется, например, следующим образом.

Плавку ведут на печи ЭШП-20ВГ в кристаллизатор сечением 1900х580. Переплавляют четыре расходуемых электрода сечением 800х160 мм. Каждая пара электродов соединена по бифилярной схеме электрод— электрод и подключена к источнику питания мощностью 5000 кВ.А. После установки электродов 6 кристаллизаторе на расстоянии 200 мм от поддона заливают жидкий шлак АНФ вЂ” 6 в количестве 800 кг. Плавку

55 ведут по заданной программе со средней скоростью наплавления слитка 3,6 мм/мин, что соответствует массовой скорости 1860 кг/ч, После сплавления восьми 100 мм рисок электродов, что соответствует наплавлению слитка высотой 700 мм, в процессе переплава проводят цикличное перемещение кристаллизатора относительно слитка, При этом скорость перемещения криоталлизатора поддерживалась в течение всего времени переплава в пределах 100 ммlмин.

Высота одного перемещения 4 — 5 мм.

Временной интервал между перемещениями 5 — 6 мин. Перед выведением усадочной раковины перемещения кристаллизатора прекращали. После выведения усадочной раковины источник питания отключили и слиток выдержали в кристаллизаторе до полного застывания шлаковой шапки. Затем кристаллизатор подняли, слиток выкатили на тележке из-под электрододержателя печи, осмотрели, взвесили и отправили на термообработку.

По сравнению с выплавкой слитка в глухом кристаллизаторе высотой 3000 мм на флюсе типа АНФ вЂ” 6 слиток имел высоту на

500 мм большую (3000 мм вместо 2500), Масса слитка была увеличена с 20 до 24 т. Слиток имел ровную гладкую поверхность без заливин и гофр.

Промышленная реализация предложенного способа не требует дополнительных капитальных затрат на изготовление новых кристаллизаторов и печей ЭШП, позволяет увеличить массу слитка с 20 до 30 т, что на

15 — 20% увеличит производительность печи за счет снижения непроизводственных простоев, связанных с подготовкой печи к плавке, охлаждением шлаковой шапки, разведением флюса. Экономический эффект только от увеличения производительности печи с учетом уровня условно-постоянных затрат 25 руб/т составит: Эг = 25

100000 0,2 = 50 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ производства слитков электрошлаковым переплавом, включающий переплав расходуемых электродов, формирование слитка в стационарном кристаллизаторе и перемешение кристаллизатора относительно слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и улучшения качества выплавляемых слитков, после наплавления слитка на высоту 0,8..2,0 величины его наименьшего поперечного размера проводят циклическое вертикальное перемещение кристаллизатора вверх относительно слитка со скоростью, составляющей 2,1 — 4,3 скорости наплавления слитка, на высоту, 1740470 щую 3,5 — 9 10- наименьшего поперечного мещениями, составляющим (5...9) .10 з от размера слитка, с интервалом между пере- времени периода плавления электродов, Пр:и ".-..„

Усговия переплава

Примеры

Время мемВысота наплавленного слитка в момент на435(0,753) 5,0

Наплывы на поверхности слитка, зависание слитка

5,0

10,0

Поверхность слитка но1хлальная, без зэливин и га0р

5,0

5 О

464(0,80) 10,0

5,0

То не

5,0

5,0

Заклинивание кристаллиэатора вследствие перекоса

;,0

6 580

5,0

Порча пгн ое геремещение, поверхность слитка хорошая

5,0

5,0

Нормальное перемещение, поверхность слитка хоровая

10,8(3,00 ) 5,0

То ые

Заливы на поверхности слитка

5,0

5,0

5,С

Перекосы кристэллиэатора, езнэчительно увеличение массы слитка

2л03(3л53 111 з) 5,0

12 5оО

ipauocc нормальный слиток хорощий

5,С

То ще

10 н

5,0

15 580

10

Слиток хороший. Процесс идет юрчально

17

То же

5,0

i О.

5оО

5,0

19

Зьклиннвьнче кристаллиэатора вследствие рэск1эщивэннч гаонисьиэ

5,0

580

20

1500 (прото- 3,6 т,.n

lie«p рывл о

50

Составитель Т,Морозова

Редактор О.Спесивых Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И,Муска

Заказ 2053 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101 чала перемещения кристаллиэатора, мм

580(1,03)

li60(2,00)

1218 (2, 103) 7 580

8 580

9 580

)C 580 l 1 580

13 580

14 580

58С

58ll

Скорость переслещения кристаллизаторэ, нм/мин

10,0

10,0

10,0

7,2(2ч )

7,5612 1Чс) 15,48(4,30с}

15,84(4 40,)

Высота одного перемецения кристаллиэатора, мм

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

1,74(3 43 l C э) 3,48(63 .10 )

5,22(9В 1С э)

5 51(9 5"-1С э) 5,0

5,0 ду перемещениями, мин

5,0

3, 36(4льь " )

4,2(5Ч .10 э) 5,88(7л„„l С "э)

7,56(9л 1О.e)

8,4 (1СФь„.10 э) Поверхность слитка нормальная.

Заклинивание кристьллизатора вследствие разрушения гарнисакэ

Заливины на поверхности слитка

Заливины на слитке

В начале процесса эакгчнивание кристалл.jэатора,в конце залчвины на поььрхности сг 1 «а,