Способ получения биметаллического слитка

 

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, конкретно к производству биметаллов с использованием электрошлаковой технологии. Способ получения биметаллического слитка, состоящего из основного и плакирующего слоев, включает размещение в кристаллизаторе с зазором с одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка. Перед наведением шлаковой ванны электроды устанавливают в зазоре относительно заготовки на расстоянии, составляющем 0,3. . .0,5 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, нагрев шлака и плавление электродов ведут при мощности, составляющей 0,8... 0,9 рабочей расчетной мощности, до высоты слитка, равной 1,0...2,5 ширины зазора, после чего увеличивают вводимую мощность до рабочей расчетной, а расстояния от электродов до заготовки увеличивают до величины, составляющей 0,6. . . 1,1 расстояния от нижнего торца электродов до уровня металлической ванны. В кристаллизаторе помещают металлическую заготовку либо из металла основного слоя биметаллического слитка, либо их материала плакирующего слоя биметаллического слитка. Расстояние от электродов до заготовки увеличивают пропорционально текущей высоте наплавленного слоя. Использование данного способа позволит повысить выход годного и качество биметаллического слитка. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области специальной металлургии, конкретно к производству биметалла с использованием электрошлаковой технологии.

Известен способ изготовления металлической заготовки с использованием электрошлаковой технологии. Способ включает размещение металлической заготовки в охлаждаемый кристаллизатор и переплав в пространство между заготовкой и охлаждаемыми стенками кристаллизатора расходуемых электродов. Оплавление заготовки регулируют путем изменения расхода воды, подаваемой в кристаллизатор /1/.

Недостатком этого способа является неравномерность направленного слоя по высоте и ширине заготовки, что снижает качество биметалла. Кроме того, изменение расхода воды на охлаждение стенок кристаллизатора приводит лишь к увеличению тепловых потерь и расхода электроэнергии.

Известен способ получения биметаллического слитка, состоящего из основного и плакирующего слоев, включающий размещение в кристаллизаторе с зазором с одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав с ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка /2/.

Недостатком этого способа, принятого нами за прототип, является невысокий выход годного получаемой заготовки и низкое качество получаемого биметалла. Это вызвано тем, что при реализации способа отсутствуют приемы, управляющие проплавлением основного слоя, особенно по высоте слитка.

Цель изобретения повышение выхода годного и качества биметалла.

Способ включает размещение в кристаллизаторе с зазором с одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка. Согласно изобретению перед наведением шлаковой ванны электроды устанавливают в зазоре относительно заготовки на расстоянии, составляющем 0,3-0,5 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, что позволяет большую часть тока пропустить в цепи электрод -заготовка, чем достигается быстрый прогрев нижней части заготовки и улучшается сцепление слоев биметалла по всей ширине слитка. В этот период мощность, вводимая в шлак, составляет 0,7-0,9 рабочей расчетной мощности, что позволяет хорошо разогреть шлак и нижнюю часть заготовки. После наплавления слитка до высоты, равной 1,0-2,5 ширины зазора, увеличивают вводимую мощность до рабочей расчетной и изменяют расстояние от электронов до заготовки до величины, составляющей 0,6-1,1 расстояния от нижнего торца электродов до уровня металлической ванны. Этим изменяется распределение тока в шлаковой ванне и большая его часть будет протекать в цепи электрод направляемый металл поддон. Увеличение скорости переплава и удаление теплового ядра от заготовки, установленной в кристаллизаторе, позволяет исключить значительное проплавление заготовки и обеспечивает получение равномерного его оплавления по всей высоте биметаллического слитка. Заготовка, установленная в кристаллизатор, может быть выполнена как из металла основного слоя биметалла, так и из металла плакирующего слоя. Удаление электродов от заготовки может быть как разовым, так и постепенным, пропорционально высоте направляемого биметаллического слитка. Экспериментально установлено, что размещение электродов относительно заготовки ближе, чем 0,3 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, вызывает резкое увеличение тока в цепи электрод -заготовка, смещение теплового центра в сторону заготовки и удаление от стен катализатора, следствием чего является утолщение шлаковой корки со стороны катализатора, гофры на слитке и повышенная обрезь донной части слитка. Увеличение этого расстояния более чем 0,5 расстояния нижнего тора электродов до поддона привело к удалению теплового ядра от заготовки, следствием чего явилось отсутствие подплавления поверхности нижней части заготовки, расслоение биметалла при прокатке и снижение выхода годного материала. Только размещение электродов от заготовки в диапазоне 0,3-0,5 от расстояния нижнего торца электродов до поддона обеспечило качественное формирование донной части биметаллического слитка. Значение мощности при наведении шлаковой ванны и стартовом наплавлении второго слоя равны 0,7-0,9 рабочей расчетной мощности. При нагреве на меньшей мощности затягивается время нагрева шлака до рабочей температуры, переплав электродов ведется очень медленно, низ слитка в гофрах. Нагрев при более высокой мощности, чем указанный диапазон, приводит к быстрому переплаву электродов и формированию некачественного наплавленного слоя, который не сваривается с основной заготовкой. После наплавления биметаллического слитка высотой 1,0-2,5 ширины зазора изменяют положение электродов относительно заготовки и величину вводимой мощности. Изменение положения электродов и уровня мощности при высоте слитка менее указанного диапазона приводит к снижению качества биметалла. Изменение параметров при высоте слитка более верхнего предела приводило к увеличению глубины проплавления заготовки, изменению химсостава плакирующего слоя, ухудшению качества биметалла.

Примером осуществления предлагаемого способа является наплавка высоколегированной хромоникелевой стали на низколегированную кремнемарганцевую сталь. Заготовку основного металла размером 1330·300·1800 мм помещают в кристаллизатор сечением 1330·575·2000, формируя зазор между заготовкой и одной из стенок кристаллизатора шириной 110 мм. В зазор опускают электрод, выполненный из прутков диаметром 36 мм, и устанавливают его над поддоном на высоту 500 мм. Сифоном заливают в зазор шлак АНФ-6 до замыкания цепи электрод поддон. Подают на шлаковую ванну напряжение от источника питания и ведут разогрев шлаковой ванны, нагрев и плавление электродов. Контроль вводимой в шлак мощности, тока и напряжения ведут по щитовым приборам. Зазор между электродом и металлической ванной определяют расчетным путем по известным формулам. Высоту наплавленного слоя определяют с учетом сплавленной части расходуемого электрода и коэффициента заполнения. Переплав ведут при токе 15-20 кА, сопротивлении 3,0-3,2 мОм. Необходимая для переплава рабочая расчетная мощность 1000 кВт.

Результаты опытов находятся в таблице.

Как видно из данных таблицы, положительный эффект достигается только внутри указанных диапазонов, что подтверждает правильность их выбора.

Аналогично приведенному примеру ведется производство биметаллического слитка с установкой в кристаллизаторе в качестве заготовки листа из плакирующего слоя.

В кристаллизатор сечением 1300·500 мм устанавливают вплотную к одой из его широких граней лист из нержавеющей стали толщиной 40 мм. Вводят в кристаллизатор расходуемые электроды сечением 340·340 мм, выполненные из углеродистой стали, и устанавливают их так, что расстояние от электродов до заготовки составляет 40 мм, а от нижнего торца электродов до поддона 100 мм. Затем в зазор между заготовкой и стенками кристаллизатора заливают жидкий шлак и на печь подают напряжение. Разогрев шлака и наплавление нижней части слитка ведут при мощности 950-970 кВт. После наплавления слитка высотой 500-550 мм электроды отводят от заготовки на расстояние 80 мм, а вводимую мощность увеличивают до 1200 кВт, поддерживая указанный режим до конца сплавления электродов. Зазор между электродами и заготовкой увеличивали как сразу, так и постепенно по мере наплавления слитка. Полученный слиток имел равномерное сплавление слоев по всей его высоте.

Способ может быть использован в производстве листовой двухслойной коррозионностойкой стали и биметаллических заготовок. Выход годного металла может быть увеличен на 3-5% по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

1. Способ получения биметаллического слитка, состоящего из основного и плакирующего слоев, включающий размещение в кристаллизаторе с зазором от одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, установку расходуемых электродов в этом зазоре, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка, отличающийся тем, что перед наведением шлаковой ванны электроды в зазоре относительно заготовки устанавливают на расстоянии, составляющем 0,3 0,5 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, нагрев шлака и переплав расходуемых электродов ведут при мощности, составляющей 0,8 0,9 рабочей расчетной мощности, до высоты слитка, равной 1,0 2,5 ширины зазора, после чего увеличивают мощность до рабочей расчетной, а расстояние от электродов до заготовки увеличивают до величины, составляющей 0,6 1,1 расстояния от нижнего торца электродов до уровня металлической ванны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в кристаллизаторе размещают металлическую заготовку из материалов основного слоя биметаллического слитка.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в кристаллизаторе размещают металлическую заготовку из материала плакирующего слоя биметаллического слитка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2