электрод для электрошлакового переплава

Формула изобретения

Электрод для электрошлакового переплава сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса, отличающийся тем, что к нижнему торцу электрода прикреплена пластина из металла с температурой плавления, большей или равной температуре плавления флюса, массой, составляющей 0,8-1,2 массы флюса, и сечением, равным сечению электрода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса.

Известен металлический сплошной однородный электрод в виде прутка, используемый для электрошлакового переплава [1].

Недостатком известного электрода является следующее.

Если электрод имеет температуру плавления меньше температуры плавления флюса (при электрошлаковом переплаве, когда для наведения шлака используется твердый флюс), то в начале переплава, когда идет расплавление электрода и флюса, электрод плавится быстрее, так как флюс находится в твердом состоянии и имеет низкую электропроводность. По этой причине прохождение тока через него ограничено и разогрев за счет джоулева тепла затруднен.

Из-за действия водоохлаждаемого поддона перегрев жидкого металла быстро снимается, по этой причине на границе жидкий металл - твердый флюс последний нагревается до температуры металла, но температура металла недостаточна для расплавления флюса. Быстрая кристаллизация металла и наличие твердого флюса приводит к запутыванию флюса в металле на расстояние 40-60 мм от боковой поверхности слитка. Расстояние от низа слитка с запутавшимся флюсом составляет 1-1,5 диаметра кристаллизатора.

Известен металлический электрод для электрошлакового переплава с использованием тугоплавких флюсов, имеющий температуру плавления меньше температуры плавления флюса [2].

Недостатком известного электрода является то, что в начале переплава электрод плавится быстрее, чем расплавляется весь флюс. В результате задержка в расплавлении флюса приводит к его запутыванию в поверхности наплавляемого слитка.

Задачей изобретения является повышение выхода годного благодаря улучшению качества слитка за счет ускорения расплавления флюса в случае, когда температура плавления шлака больше температуры плавления стального электрода.

Поставленная задача решается путем прикрепления к торцу нижней части электрода металлической пластины, имеющей температуру, плавления, большую или равную температуре плавления флюса, при этом пластина выполнена сечением, равным сечению электрода, и массой 0,8-1,2 массы флюса.

В процессе электрошлакового переплава стального электрода с температурой плавления меньше температуры плавления флюса прикрепленная на нижнем торце электрода металлическая пластина, имеющая температуру плавления большую или равную температуре плавления флюса, позволяет сократить время расплавления флюса за счет того, что первоначально расплавляется прикрепленная к электроду металлическая пластина. Металлический расплав, имея температуру большую или равную температуре плавления флюса, позволяет ускорить процесс расплавления флюса в 1,5-2 раза и исключить запутывание флюса в поверхностном слое слитка в сравнении с электродом без металлической пластины. Использование пластины сечением больше, чем сечение электрода, приводит к утечке тока через боковую поверхность кристаллизатора, тем самым снижается скорость расплавления флюса. Использование пластины сечением меньше, чем сечение электрода, приводит к преждевременному оплавлению электрода, в результате возрастают затраты на электрод за счет раннего смешивания расплавов пластины и электрода, которые впоследствии удаляют в технологическую обрезь. При выборе пластины массой меньше 0,8 от массы флюса флюс не успевает полностью расплавиться до окончания плавления пластины и наблюдается его запутывание в поверхностном слое. При массе пластины более 1,2 от массы флюса эффективность ее применения не увеличивается, но может увеличиться величина технологической обрези нижней части слитка из-за разбавления химсостава.

На ОАО «Златоустовский металлургический завод» проведена работа по изготовлению слитков электрошлакового переплава стали марки 04Х14ТЗР1Ф.

Температура плавления данной марки стали составляет 1300°С. В качестве флюса использовали флюс типа АНФ-1П с температурой плавления 1340°С. Флюс в твердом виде, в количестве 100 кг, засыпали в круглый цилиндрический кристаллизатор диаметром 500 мм. Устанавливали круглый сплошной электрод диаметром 300 мм. На отдельных электродах на торец приваривали металлические пластины. Пластины изготавливали из стали марки 40ХН2МА и железа с содержанием углерода 0,03 мас.%. Температура плавления стали марки 40ХН2МА - 1500°С, железа - 1528°. Пластины имели цилиндрическую форму диаметром 300 мм, высотой 145-235 мм. После переплава электродов с поверхности слитков удалялся поверхностный слой путем обточки резцом на токарных станках. Качество слитков оценивали по наличию запутавшегося флюса в поверхностном слое слитка. Установлено, что слитки, полученные из электродов с приваренными пластинами, имели более высокое качество (см. таблицу), чем из электродов без пластин. Таким образом предложенный электрод с приваренной к нижнему торцу металлической пластиной позволяет повысить качество электрошлакового слитка и снизить донную обрезь в 2-3 раза.

Таблица
Марка стальной пластины	Отношение массы пластины к массе флюса	Высота слитка с запутавшимся флюсом (мм)	Величина обрези, (мм)	Процент обрези, %
Без пластины	-	500	500	25
Пластина на торце электрода, сталь 40ХН2МА	0,6	-	350	17,5
Пластина на торце электрода, сталь 40ХН2МА	0,8	-	200	10
Пластина на торце электрода, сталь 40ХН2МА	1,0	-	200	10
Пластина на торце электрода, железо	1,2	-	200	10
Пластина на торце электрода, железо	1,3	-	200	10

Источники информации

1. Дакуорт У., Хойл Д. Электрошлаковый переплав, М.: Металлургия, 1973, стр.7.

2. Электрошлаковые печи под редакцией Б.Е.Патона. - Киев: Наукова Думка, 1976, с.323.