Способ обработки поверхности металлических заготовок

 

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, в частности к способам обработки поверхности металлических заготовок с использованием электрошлакового процесса, и может быть применено в металлургии для ремонта слябов, полученных способом непрерывной разливки. Сущность изобретения: переплав дефектной поверхности заготовки, расположенной горизонтально, ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух и более шлаковых ванных, причем, в передних шлаковых ваннах осуществляют оплавление поверхности нерасходуемыми электродами, а в задней - образование общей металлической ванны с помощью расходуемых электродов, при этом формирование переплавленного металла осуществляют только задним формирующим кристаллизатором. Способ позволяет получать отремонтированную заготовку с бездефектным поверхностным слоем толщиной 3/2h - 3 h, где h - глубина оплавления дефектного слоя, что приводит к увеличению исходной массы заготовки и значительному возрастанию выхода годного металла. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, в частности к способам обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии, и может быть применено в металлургии для ремонта заготовок, например слитков, получаемых непрерывной разливкой стали.

Известен способ обработки поверхности заготовки, заключающийся в наплавке ручным дуговым способом покрытыми электродами износостойкой поверхности в местах ее износа, например, поверхности зубьев ковшей экскаваторов. Недостатком известного способа является то, что он малопроизводителен.

Известен способ обработки поверхности металлических заготовок, принятый за прототип, заключающийся в применении ЭШН для ремонта изношенного металлорежущего и металлургического инструмента и прокатных валов. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет проплавлять ремонтируемую заготовку на большую глубину (глубина залегания дефектов у слитков, полученных непрерывным литьем, достигает 30 мм). Кроме того, оплавление заготовки по ее поверхности неравномерно из-за вертикального расположения заготовки, так как известно, что в процессе электрошлаковой наплавки в вертикальном положении глубина металлической ванны непрерывно растет.

Технической задачей изобретения является повышение производительности процесса обработки, исключение трещин в переплавляемом слое и увеличение выхода годного металла.

Сущность изобретения состоит в том, что переплав дефектной поверхности заготовки, расположенной горизонтально, ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух и более шлаковых расплавах, причем в первых по ходу шлаковых ваннах осуществляют оплавление поверхности нерасходуемыми электродами, а в последней образование общей металлической ванны с помощью расходуемых электродов. Для устранения кристаллизации металла под передними кристаллизаторами ширина поверхности кристаллизаторов, прилегающая к заготовке, меньше, чем соответствующая им ширина металлической ванны, образующейся впереди кристаллизаторов.

Для интенсификации расплавления поверхности заготовки в первых по ходу процесса шлаковых ваннах целесообразно применять шлаковые расплавы, имеющие высокое электросопротивление, а для защиты расплавленного металла от окисления эти расплавы должны быть неокисляющими (например, флюс марки АНФ-11). Для обеспечения марочного состава заготовки (после ее обработки) расходуемые электроды имеют аналогичный состав, что и металл заготовки, при этом, при наличии в заготовке легкоокисляющихся элементов, через расходуемые электроды производят подлегирование этими элементами переплавленного металла до величины их содержания в металле заготовки.

Для обеспечения защиты расплавленного металла от окружающей среды он на всем своем протяжении защищается расплавленным шлаком за счет перекрытия шлаком пространства между кристаллизаторами. Таким образом, одновременно проходящие процессы расплавления дефектного слоя заготовки под передними шлаковыми расплавами с помощью нерасходуемых электродов, образование общей металлической ванны и в последнем шлаковом расплаве с помощью расходуемых электродов и ее кристаллизация только под задним формирующим кристаллизатором, защита расплавленного металла на всем протяжении зоны расплавления шлаком обеспечивают: повышение производительности процесса обработки; отсутствие трещин в переплавленном металле; увеличение выхода годного (масса заготовки после ее обработки возрастает).

На чертеже приведено схематично поперечное сечение устройства для осуществления способа, вид сбоку.

При горизонтальном расположении заготовки 1 над ее поверхностью устанавливают формирующий кристаллизатор 2 и с зазором, учитывающим расплавление расходуемых электродов 3 (боковые кристаллизаторы для удержания шлаковых и металлических ванн не показаны). После этого на поверхность заготовки устанавливают один или более передних водоохлаждаемых кристаллизаторов 4. В плавильные пространства заливают шлаковые расплавы 5 и 6, погружают в них расходуемые в 3 и нерасходуемые 7 электроды и производят процесс обработки поверхности металлической заготовки, используя электрошлаковую технологию. Начало и конец процесса производят в водном и выводном карманах (не показаны).

Расплавленный металл заготовки, постепенно увеличиваясь в объеме за счет последовательного оплавления ее поверхности с помощью нерасходуемых электродов 7 по мере перемещения заготовки 1 (кристаллизаторы 3 и 4 остаются неподвижными), со скоростью наплавки попадает в последнюю шлаковую ванну 5, где совместно с расплавленным металлом расходуемых электродов образует металлическую ванну 8, которая кристаллизуясь под формирующим кристаллизатором 2, образует переплавленный слой 9 бездефектного металла, имеющий толщину, равную от 3/2h до 3h, где h глубина оплавленого слоя. Нижний и верхний пределы толщины переплавленного слоя 9 обусловлены: нижний возможностью формирования бездефектного слоя, при этом его минимальная толщина, достигнутая в настоящее время, не может быть ниже 30 мм, что в пересчете на глубину оплавления дает 20 мм, что совпадает со средней глубиной зачистки поверхности слябов абразивным кругом (которую производят на ЧерМК для ремонта слябов, полученных НРС), а верхний возможностью удержания металлической ванны 8 под формирующим кристаллизатором 2, так как при его превышении металлическая ванна 8, в средней ее части, может выходить за пределы формирующего кристаллизатора 2, прожигать верхний закристаллизовавшийся слой и вытекать незакристаллизовавшись (при максимальной глубине зачистки абразивным кругом, осуществляемой на ЧерМК, равной 30 мм, толщина переплавленного слоя равна 30х3 90 мм, выше этого значения может происходить утечка (см. выше).

Таким образом, в процессе обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии, заявленной в предлагаемом способе, по сравнению с другими известными техническими решениями (на Череповецком металлургическом комбинате дефектный слой удаляют абразивной зачисткой), масса слитка увеличивается, что приводит к значительному увеличению выхода годного металла.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК, преимущественно слитков, полученных непрерывной разливкой, включающий оплавление дефектного слоя электрошлаковым переплавом при горизонтальном расположении заготовки, отличающийся тем, что обработку ведут одновременно в последовательно расположенных и изолированных между собой двух или более шлаковых ваннах, при этом в первых шлаковых ваннах оплавляют поверхность заготовки с помощью нерасходуемых электродов, а в последней формируют общую металлическую ванну с помощью расходуемых электродов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлаковые ванны изолируют посредством водоохлаждаемых кристаллизаторов с закругленной нижней передней частью и с шириной поверхности, прилегающей к заготовке, меньше ширины металлической ванны.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что расходуемые электроды имеют химический состав, аналогичный составу металла заготовки.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что через расходуемые электроды осуществляют подлегирование переплавляемого металла элементами, окисляющимися в процессе переплава, до величины их содержания в заготовке.

5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что толщина сформированного переплавного слоя равна 3/2h 3h, где h глубина оплавленного слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1