Способ наплавления слитков в кристаллизаторах электропечей спецэлектрометаллургии

Изобретение относится к области специальной металлургии, а именно к электрошлаковому или вакуумно-дуговому переплаву металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков из никелевых и титановых сплавов. В процессе переплава электрода в кристаллизатор на нижний торец выплавляемого слитка вдоль его оси подают ультразвуковой сигнал, с помощью которого определяют реальную глубину жидкой металлической ванны, значение которой вводят в регулятор АСУ электропечи в качестве сигнала регулирования, и осуществляют контроль глубины и формы жидкой металлической ванны путем сравнения реальных данных, полученных от датчиков, установленных в зоне поддона кристаллизатора, и заданных параметров, вводимых в регулятор АСУ, при этом в случае отклонения формы жидкой металлической ванны от симметричной относительно продольной оси выплавляемого слитка электрод смещают в противоположную сторону до устранения данного отклонения. Изобретение позволяет напрямую контролировать глубину и форму жидкой металлической ванны, что позволяет улучшить качество поверхности выплавляемого слитка.

 

Изобретение относится к области специальной металлургии, а именно к переплаву металлов и сплавов в кристаллизаторах, и может быть использовано при выплавке слитков из никелевых и титановых сплавов.

Известен способ электрошлакового переплава расходуемых электродов под слоем шлака в глухом или подвижном кристаллизаторе, при котором в процессе плавки контролируют значения тока печи и сравнивают его в автоматическом регуляторе с заданным значением, поддерживая тем самым необходимую скорость плавки («Электрошлаковые печи» под редакцией Б.Е. Патона, Б.И. Медовара, Киев, изд. «Наукова думка». 1976 г., стр. 158-159).

Однако, использование этого способа управления процессом переплава не позволяет обеспечить поддержание требуемой скорости плавки от которой во многом зависит качество получаемого метала, а как известно этот параметр является основным.

Более современным способом электрошлакового переплава, выбранным нами в качестве прототипа, является способ, при котором в процессе плавки автоматический регулятор контролирует два параметра: сопротивление шлаковой ванны и скорость плавки, и сопоставляет их с заданными значениями, поддерживая их требуемую величину («Электрооборудование и автоматика электротермических установок» (справочник). Авторы: Альтгаузен А.П., Бершицкий И.М., Бершицкий М.Д. и др. Издательство «Энергия», 1978 год, стр. 282-283).

Однако и этот способ имеет недостаток - это связано с тем, что качество металла зависит как от количества поступающего в жидкую металлическую ванную металла, так и от распределения капель по ее зеркалу, а также от условий охлаждения: скорости и температуры воды, толщины шлакового гарниссажа, зазора между слитком и кристаллизаторов и многих других факторов.

А именно геометрия ванной является основным параметром, определяющая как внутреннюю структуру, так и качество поверхности выплавляемого слитка.

Аналогичные недостатки наблюдаются и при вакуумно-дуговом переплаве.

Предлагаемый способ наплавления слитков в кристаллизаторах электропечей спецэлектрометаллургии включает поддержание параметров процесса переплава электрода - скорости плавки и мощности по заданному графику с помощью автоматической системой управления (АСУ), при этом в процессе переплава электрода в кристаллизатор на нижний торец наплавляемого слитка вдоль его оси подают ультразвуковой сигнал, с помощью которого определяют реальную глубину жидкой металлической ванны, значение которой вводят в регулятор АСУ печи в качестве сигнала регулирования, и осуществляют контроль глубины и формы жидкой металлической ванны путем сравнения реальных данных, полученных от датчиков, установленных в зоне поддона кристаллизатора, и заданных параметров, вводимых в регулятор АСУ, при этом в случае отклонения формы жидкой металлической ванны от симметричной относительно продольной оси наплавляемого слитка электрод смещают в противоположную сторону до устранения данного нарушения.

Предлагаемый способ лишен указанных выше недостатков, так как он позволяет напрямую контролировать глубину и форму жидкой металлической ванны, путем сравнения реальных данный, полученных от датчиков, установленных в зоне поддона и заданных параметров, вводимых в регулятор.

Так при низкой глубине жидкой металлической ванны увеличивают подаваемую в печь мощность, а следовательно - скорость плавки. А при большой - уменьшают. В том случае, если в результате смещения зоны каплепадения форма жидкой металлической ванны отличается от симметричной, электрод перемещают в противоположную сторону до устранения данного нарушения.

Способ управления выплавкой слитков из никелевых и титановых сплавов в кристаллизаторе электропечи, включающий поддержание параметров процесса переплава электрода - скорости плавки и мощности по заданному графику с помощью автоматической системы управления (АСУ), отличающийся тем, что в процессе переплава электрода в кристаллизатор на нижний торец выплавляемого слитка вдоль его оси подают ультразвуковой сигнал, с помощью которого определяют реальную глубину жидкой металлической ванны, значение которой вводят в регулятор АСУ электропечи в качестве сигнала регулирования, и осуществляют контроль глубины и формы жидкой металлической ванны путем сравнения реальных данных, полученных от датчиков, установленных в зоне поддона кристаллизатора, и заданных параметров, вводимых в регулятор АСУ, при этом в случае отклонения формы жидкой металлической ванны от симметричной относительно продольной оси выплавляемого слитка электрод смещают в противоположную сторону до устранения данного отклонения.