Способ электрошлаковой выплавки стального слитка

 

Использование: получение слитков электрошлаковым переплавом. Сущность изобретения: способ предусматривает поочередный электрошлаковый переплав электродов в кристаллизаторе с коэффициентом заполнения менее 0,5. При этом переплав оставшейся длины предыдущего электрода, определяемой из выражения (6,6-13,2)×10⁴/D_эл, мм, ведут со скоростью, в 1,3-1,6 раза превышающей среднюю скорость переплава. Начальный переплав последующего электрода длиной, равной (2,4-4,8)·10⁴/D_эл, мм, осуществляют со скоростью 0,5 - 0,7 средней скорости переплава. Способ обеспечивает лучшую "подпитку" центральной зоны кристаллизующегося металла в период замены электродов, создает необходимый запас теплоемкости для подавления процесса формирования гарнисажного пояса и увеличивает время на расплавление образовавшегося гарнисажного слоя, а также препятствует преждевременному поступлению металла электрода в металлическую ванну и заливке жидким металлом нерасплавившегося гарнисажного слоя с образованием пояска на слитке. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для применения при получении стальных слитков поочередным переплавом расходуемых электродов в кристаллизаторе при коэффициенте заполнения менее 0,5. Известен способ электрошлакового переплава металлов и сплавов, включающий наплавление слитка в водоохлаждаемом кристаллизаторе поочередным переплавом двух или более электродов и перегрев шлаковой ванны перед сменой электродов на 20-200^оС. Известен также способ электрошлаковой выплавки слитка, включающий поочередное расплавление электродов в кристаллизаторе, перегрев шлаковой ванны и дополнительное введение шлаковой смеси перед перегревом в количестве, равном 1/3-1/6 ее первоначальной массы. При коэффициенте заполнения менее 0,5 из-за увеличенной площади зеркала шлаковой ванны перегрева последней практически не происходит и увеличение тепловой емкости шлаковой ванны перед сменой электродов идет только за счет увеличения массы шлака, что не позволяет повысить уровень механических свойств металла слитка в зоне смены электродов (ударная вязкость на 5-10% меньше в зоне смены электродов, чем по остальной длине слитка). Целью изобретения является улучшение качества слитка. Для этого в способе электрошлаковой выплавки стального слитка, включающем поочередный переплав электродов в кристаллизаторе с коэффициентом заполнения менее 0,5, переплав оставшейся длины предыдущего электрода, определяемой из выражения мм, ведут со скоростью, в 1,3-1,6 раза превышающей среднюю скорость переплава, а начальный переплав последующего электрода длиной, определяемой из выражения , мм, осуществляют со скоростью 0,5-0,7 средней скорости переплава, где D_эл - диаметр электрода, мм. Переплав , мм, оставшейся длины предыдущего электрода с повышенной скоростью позволяет увеличить глубину жидкой металлической ванны, что обеспечивает необходимый запас теплоемкости для подавления процесса формирования гарнисажного пояска на границе шлак-металл-кристаллизатор. Начальный переплав , мм, длины последующего электрода с пониженной скоростью позволяет, во-первых, увеличить время на расплавление образовавшегося гарнисажного слоя на указанной границе, во-вторых, препятствует преждевременному поступлению металла электрода в металлическую ванну и заливке жидким металлом нерасплавившегося гарнисажного слоя с образованием впоследствии гарнисажного пояска на слитке. Опробование предлагаемого способа проводили при выплавке конического слитка высотой 2,6 м в стационарном кристаллизаторе сечением ⊘460/380 мм путем электрошлакового переплава составного по длине электрода из двух частей размерами: нижняя часть (первый электрод) 240 мм, длина 5500 мм, верхняя (второй электрод) ⊘240 мм, длина 2500 мм, сваренных между собой по периметру торцов с помощью металлических пластин размерами 120х90х8 мм. В качестве заготовок электрода использовали отработавшие ресурс дорны пильгерстанов из стали 24Х2М1Ф. Переплав вели под флюсом АНФ-35 в количестве 60 кг. При переплаве оставшейся длины первого электрода, равной 275-550 мм, при токе 8-9 кА и напряжении 62-68 В увеличивали скорость переплава, в 1,3-1,6 раза превышающую среднюю скорость переплава, путем увеличения тока до 10 кА и напряжения до 70 В. После сплавления указанной длины первого электрода печь отключали, поднимали электрод до верхнего среза кристаллизатора, перекрывали кристаллизатор, срезали газокислородной горелкой "огарок", убирали его и осуществляли переплав второго электрода. Время перерыва процесса при смене электрода составляло 4-5 мин. Начальный переплав указанной длины второго электрода вели при токе 4,5-6 кА и напряжении 68-75 В, чем обеспечивали пониженную скорость переплава этого участка электрода, составляющую 0,5-0,7 средней скорости переплава. Затем изменяли ток и напряжение до значений 8 кА и 60-62 В и вели переплав второго электрода до периода выведения усадочной раковины. Кроме того, были выплавлены слитки из составных электродов с технологическими параметрами, выходящими за заявляемые пределы, а также слитки - по технологии аналогов. Из полученных слитков на радиально-ковочной машине ковали заготовки ⊘255 мм. От поковок отрезали темплеты для контроля макроструктуры из зоны, соответствующей перерыву процесса. После этого из темплетов вырезали образцы для определения механических свойств по ГОСТ 1497-84, подвергавшиеся термообработке (нормализации при 1050^оС, нормализации при 950^оС, отпуску при 650^оС). Результаты опробования приведены в таблице. Результаты опробования показывают, что применение данного способа (варианты 1-3) позволяет повысить ударную вязкость и исключить наличие гарнисажного пояска на поверхности слитков, что повышает качество металла слитков. Проведение способа в вариантах, предусматривающих переплав частей электродов, а также скорости их переплава, выходящие за заявляемые пределы, приводит к снижению ударной вязкости (варианты 4-15, 17-19, 21 и 22) с наличием гарнисажного пояска (варианты 4, 5, 8, 14-22), осевой пористости, приводящей к браку слитков (варианты 6, 9-13). Кроме того, наблюдается неустойчивый (дуговой) режим переплава начала последующего (второго) электрода, приводящий к появлению азота в металле и наличию нитридных неметаллических включений (варианты 10, 14, 19 и 21), что снижает качество металла слитков.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ВЫПЛАВКИ СТАЛЬНОГО СЛИТКА, включающий поочередный переплав электродов в кристаллизаторе с коэффициентом заполнения менее 0,5, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитка, переплав оставшейся длины предыдущего электрода, определяемой из выражения мм, ведут со скоростью, в 1,3 - 1,6 раза превышающей среднюю скорость переплава, а начальный переплав последующего электрода длиной, определяемой из выражения мм, осуществляют со скоростью 0,5-0,7 средней скорости переплава, где D_эл - диаметр электрода, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.01.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004

Извещение опубликовано: 10.05.2004        

---