Кокиль для электрошлаковой сварки

 

О П И С А Н И Е „740446

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.08.77 (21) 2564537/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) П)эиоритет— (51) М. Кл.

В 23 К 25/00

Государственный комитет

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22 (53) УДК 621.791

793 037 (088 8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 25.06.80

1О. П. Петрухин, Л. А. Волохонский, Г. А. Воронин, В. Н. Курлыкин, Я. И. Власов, В. М. Катаев, М. К. Шурыгин и В М Бушмелев (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) КОКИЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОй СВАРКИ

Изобретение относится к сварке, конкретнее к вспомогательным устройствам, применяемым при соединении элементов металлургического производства методом электрошлаковой сварки.

Известно устройство для сварки расходуемых электродов, выполненное из металлических охлаждаемых кокилей и ползунов, состоящих из металлических охлаждаемых панелей (1) .

Применение охлаждаемых панелей приводит к резкому охлаждению сварного соединения и нагреваемого при сварке участка.

Это явление терпимо при соединении электрошлаковой сваркой низкоуглеродистых сталей. Однако при сварке легированных марок сталей резкое охлаждение приводит к образованию малопластических структур.

Кроме того, могут образовываться зоны, характеризующиеся отсутствием сплавления между основным металлом и металлом сварочной ванны по периметру, а иногда и в самом сварном шве. Это вызвано тем, что при сильном охлаждении пленка расплавленного металла, покрывающая поверхность основного металла, к моменту заполнения ванны жидким металлом успевает затвердеть, а запас теплоты, накопленный в сварной ванне, недостаточен для повторного расплавления основного металла;.смачивание металлом сварочной ванны основного металла не происходит и образуется зона несплавления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является кокиль для электрошлаковой сварки, состоящий из подвижгр ных формирующих сварной шов графитовых панелей, выполненных с пазами по оси (2).

Однако его графитовые панели непрочные, особенно в области сварного шва.

Целью изобретения является увеличение срока службы кокиля.

Поставленная цель достигается за счет того, что кокиль снабжен экранирующими вставками, установленными в пазах графитовых панелей и выполненными в виде водоохлаждаемых медных пластин.

Ширина кессонов составляет 0,15 — 0,3 длины, а толщина — 0,3 — 0,6 толщины графитовых панелей.

740446

Размеры охлаждаемых пластин и, соотвественно, пазов в панелях выбраны с учетом наиболее оптимального режима охлаждения сварного шва и прилегающего основкого металла, а также прочности графитовых панелей. Зти величины проверялись экспериментальным путем. В результате испытаний установлено, что при уменьшении ширины медных пластин меньше 0,15 длины панелей наблюдалось разрушение графитовых панелей в местах, прилегающих к пластинам.

При увеличении ширины пластин свыше 0,30 длины панелей имели место случаи растрескивания околошовного свариваемого металла за счет переохлаждения.

Выполнение толщины пластин меньше чем 0,3 толщины панелей практически невозможно конструктивно, а увеличение толщины пластин свыше 0,6 толщины графитовых панелей приводит к ослаблению прочности графитовых панелей.

На фиг. 1 изображен кокиль в рабочем положении, верт1 кальный разрез; на фиг. 2кокиль с соединяемыми электродами, вид сверху (шлак и электрод для сварки удале((ы) .

Кокиль для электрошлаковой сварки расходуемых электродов (в данном случае, для сварки электродов прямоугольного сечения) состоит из двух боковых 1 и одной нижней 2 графитовых пакелей и снабжен медными водоохлаждаемыми пластинами 3, установленными в пазах, выполненных в панелях 1 и 2.

Пазы выполнены соосно с поперечной осью з6 симметрии панелей по всей высоте боковых панелей 1 и по всей ширине нижней панели 2.

В кокиль устанавливаются свариваемые расходуемые электроды 4, торцы которых вместе с панелями образуют сварную ванну, в которой образуется сварной шов 5 из материала свариваемых электродов 4 и материала подаваемого в шлаковую ванну 6 электрода 7.

При соединении расходуемых электродов с различным поперечным сечением приме- а няются соответственно и панели другой формы, чем описанные выше, но место установки и размеры пластин остаются в указанных пределах.

Пример. А — 550. Сварку расходуемых электродов из стали 40X2HNA проводят, нап- 4> ример, следующим образом.

Предлагаемый кокиль закрепляют на стеллаже установки А — 550 в рабочей зоне и на стеллажи кладут свариваемые электроды 4 таким образом, чтобы свариваемые 6 торцы электродов находились во внутре@ней полости, образуемой двумя боковыми 1 и одной нижней 2 графитовыми панелями, снабженными медными водоохлаждаемыми пластинами 3, установленными в пазах панелей 1 и 2 предлагаемого кокиля так, как по- >> казано на фиг. 1. В образованную торцами свариваемых расходуемых электродов 4 и графитовыми панелями в полость помещают экзотермическую смесь и с помощью привода электрода установки А 550 прижимают к водоохлаждаемой пластине 3 нижней графнтовой панели 2 для создания надежного электрического контакта. После этого в эту же полость засыпают необходимое количество рабочего флюса и включают установку.

Злектрический ток, проходя через пров = .ящую экзотермическую смесь, воспламеняет ее. (епло, выделяемое этой смесь(о и проходящим электрическим током, расплавляет рабочий флюс. Образуемая таким образом шлаковая ванна 6 затем црогревается током до

-600 -1800 Ñ и, в свою очередь, начинает

Оплавлять торцы свариваемых расходуе аых электродов 4 и электрода 7. Расплавленный металл электрода ?, проходя через н:;.аковую ванну 6, постепенно, по ме(е за" .7(",å ;. :-:п;::олости, соединяет между собой торцы электродов 4 сварным шьОм 5.

ПО Окончании сварки Отклю-!Яют рабсчий ток установки, остаток электрода 7 выводят из jJJ чаковот вянвы g и 37 oÿ полож ("-(и выдерживают некоторое время для Остывания шва.

После охлаждения сварного шва 5 полученный расходуемый 37 t KTpo j Освобождают от боковых и нижней панелей 1 и 2 кокиля, очигцают область шва электрода от затвердевшего шлака и убира.от его со стеллажей установки, а кокиль = íîâü собирают для следующей сварки. Подготовка кокиля к сварке заключается в его очистке от затвердевшего флюса, зачистке нагара на водоохлаждаемых пластинах для создания надежного электрического контакта между. свариваемыми расходуемыми электродами 4 и пластинами 3. Затем подлежащие сварке электроды устанавливают на стеллаж устаНоВКН с определенными технологическими зазорами между их торцами и, перемещая панели 1 и 2, плотно обжимают электроды.

Сплавленный электрод 7 заменяют новым.

Применение кокиля предлагаемой конструкции позволит значительно увеличить стойкость графитовых панелей и гговысить качество сварного шва расходуемых электродов. Так, при сварке расходуемых электродов из стали марки 4ОХ2НМА используемые в настоящее время кокили из графитовых панелей имеют стойкость не более 10 соединений расходуемых электродов. После чего панели выходят из строя и заменяются новыми. Стоимость этих панелей, выполняемых из высококачественного графита, высока, что сказывается на себестоимости металла, аыплавляемого на установках ЗШП.

Стойкость же предлагаемого кокиля 8 несколько раз выше стойкости применяемого а настоящее время и определяется, в основном, износом медных водоохлаждаемых пластин. Причем качество сварного шва, полученного при применении кокиля с водоохлаждаемыми пластинами, не отличается от

740446

ФОО Щло ызобрвтвн1«я

Составитель Н. Рощупкнн

Техред К. Шуфрнч Корректор В. Синицкая

Тираж 1160 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 1

Редактор Н. Внрко

Заказ 3093/13 каческва шва, формируемого в графитовом кокиле. Увеличение стойкости кокиля для

ЭКС не только снизит себестоимость выплавляемого,леталла, но позволит уменьшить необходимый запас графитовых панелей для кокиля и снизить тем самым площади под складские помещения в производственном. цехе.

Кокиль для электрошлаковой сварки, преи .:уц„:ественно расходуемых электродов, состояи1ий из подвижных формирующих сварной шов графитовых панелей, выполненных с пазами по оси, отличающийся тем, что. с целью увеличения срока службы кокиль снабжен экранирующими вставками, установленными в пазах графитовых панелей и выполненными в виде водоохлаждаемых медных рластин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Медовар Б. И. и др. Электрошлаковые печи. К., «Наукова думка», 1976, с. 354 — 355.

2. Технология электрическо" сварки металлов и сплавов плавлением (под ред, Б. Е. Патона). М., «Машиностроение», 1974, с. 441.