способ получения и заливки шлака и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения и заливки шлака в основной кристаллизатор для ведения электрошлакового процесса, при котором осуществляют жидкий старт путем образования жидкого шлакового расплава в емкости, ограниченной стенками дополнительного кристаллизатора и подвижной изолирующей стенкой, а слив шлакового расплава в основной кристаллизатор осуществляют при поднятии подвижной изолирующей стенки, отличающийся тем, что при электрошлаковой наплавке заготовки, осуществленной под углом к горизонту, емкость для получения жидкого расплава образуют на поверхности наплавляемой заготовки впереди рабочего пространства основного кристаллизатора и производят слив шлака в рабочее пространство основного кристаллизатора по поверхности заготовки.

2. Устройство для получения и заливки шлака в основной кристаллизатор, содержащее емкость для получения жидкого расплава, образованную стенками дополнительного кристаллизатора и подвижной изолирующей стенкой, отделяющей дополнительный кристаллизатор от основного, отличающееся тем, что стенки дополнительного кристаллизатора смонтированы на поверхности наплавляемой заготовки, образующей дно упомянутой емкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спецметаллургии, в частности к способам получения и заливки шлака, и может быть применено в металлургии для получения слойных заготовок.

Известен способ жидкого старта процесса ЭШП и устройство для его осуществления, заключающееся в приготовлении жидкого шлака непосредственно в кристаллизаторе. Для этого применяют дополнительно к электропечам различные приставки либо комбинированный электрод, состоящий из расходуемой и нерасходуемой частей [1]

Однако в случае применения этого способа для электрошлаковой наплавки в первом случае необходимо перемещать кристаллизатор в обратном направлении (по отношению и направлению наплавки), что приведет к разгерметизации плавильного пространства и проливу расплавленного шлака; во втором к остыванию сравнительно небольшого объема расплавленного шлака (по сравнению с процессом ЭШП), так как необходимо время для отделения нерасходуемой части электрода от расходуемой, что приведет к несплавлению наплавляемого металла с загрузкой в начале процесса ЭШП.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ жидкого старта процесса ЭШП и устройство для его осуществления. Согласно этому способу образование жидкого расплава ведут в емкости, ограниченной поверхностью, на которую заливается металл, а также боковыми поверхностями основного кристаллизатора и изолирующим элементом, которым перекрывают стенку кристаллизатора после заливки шлака в рабочее пространство, слив шлакового расплава в основной кристаллизатор осуществляют при поднятии подвижной изолирующей стенки [2]

Недостатками этого способа и устройства для его осуществления являются необходимость применения дополнительного металлоемкого, энергоемкого и дефицитного (дорогостоящего) материала (флюсоплавильная печь, тигель-ковш, кантователь, приспособление для заливки шлака в рабочее плавильное пространство и др.), а также транспортировки железного шлака мостовым краном на сравнительно большое расстояние, что, во-первых, приводит к его остыванию, а во-вторых, ухудшает технику безопасности производства работ, так как в процессе транспортировки возможны нарушение герметичности тигель-ковша (прожог корпуса) и разбрызгивание шлака как во время транспортировки, так и во время его залива в рабочее плавильное пространство. Кроме того, в тигель-ковше остается значительное количество шлака, что приводит к перерасходу флюса.

Целью изобретения является улучшение техники безопасности, упрощение и удешевление процесса ЭШН.

Цель достигается тем, что в способе получения и заливки шлака в основной кристаллизатор для введения электрошлакового процесса, при котором осуществляется жидкий старт путем образования жидкого шлакового расплава в емкости, ограниченной стенками дополнительного кристаллизатора и подвижной изолирующей стенкой, а слив шлакового расплава в основной кристаллизатор осуществляется при поднятии подвижной изолирующей стенки, при электрошлаковой наплавке заготовки, осуществленной под углом к горизонту, емкость для образования жидкого расплава образуют на поверхности наплавляемой заготовки впереди рабочего пространства основного кристаллизатора и производят слив шлака в рабочее пространство основного кристаллизатора на поверхности заготовки. В устройстве для получения и заливки шлака в основной кристаллизатор, содержащем емкость для получения жидкого расплава, образованную стенками дополнительного кристаллизатора и подвижной изолирующей стенкой, отделяющей дополнительный кристаллизатор от основного, стенки дополнительного кристаллизатора смонтированы на поверхности наплавляемой заготовки, образующей дно упомянутой емкости.

Этим достигаются во-первых, улучшение техники безопасности, так как отпадает необходимость транспортировки шлакового расплава к рабочему плавильному пространству (например, мостовым краном) и слива расплава через дополнительные устройства в это пространство; во-вторых, упрощение и удешевление процесса ЭШН, так как нет необходимости в дополнительном оборудовании для расплавления флюса (флюсоплавильная печь, тигель-ковш, кантователь и приспособление для заливки шлака в рабочее плавильное пространство).

Жидкий расплав получают непосредственно на поверхности наплавляемой заготовки вне рабочей зоны жидкого старта, а точнее перед ней, что способствует предварительному подогреву наплавляемой поверхности, а следовательно, и гарантированному сплавлению наплавленного металла с поверхностью в зоне жидкого старта.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, вид сбоку, момент наведения шлакового расплава; на фиг. 2 то же, после слива шлакового расплава в рабочее плавильное пространство процесса ЭШН.

Способ осуществляют следующим образом.

На подвижные направляющие 1, жестко соединенные с боковыми поверхностями наплавляемой заготовки 2, устанавливают боковые кристаллизаторы 3, на которые устанавливают формирующий кристаллизатор 4 с зазором, необходимым для наплавки слоя металла. Впритык к передней поверхности боковых кристаллизаторов 3 устанавливают соответствующие им боковые кристаллизаторы 5, между которыми устанавливают без зазоров изолирующий продольный кристаллизатор 6, прилегающий к наплавленной поверхности 7 заготовки 2. В образованное плавильное пространство 8 отпускают нерасходуемый электрод (электроды) 9 до касания его (их) поверхности металла, засыпают твердый флюс, включают электропитание (можно использовать как источник питания, обеспечивающий электрошлаковую наплавку, так и независимый источник питания), отрывают электрод (электроды) 9 от поверхности металла, зажигают электрический дуговой разряд и производят оплавление флюса до образования шлакового расплава 10. После этого поднимают нерасходуемый электрод (электроды) 9, затем поднимают изолирующий продольный кристаллизатор 6 на высоту h, меньшую величины притыкания h₁, при этом шлаковый расплав 10 сливается вниз по поверхности 7 заготовки 2 и попадает в рабочее плавильное пространство 11, образованное поверхностью 7 заготовки 2 и формирующим 4 и боковыми 3 кристаллизаторами. В жидкую шлаковую ванну 12 опускают расходуемые электроды 13 и производят жидкий старт процесса электрошлаковой наплавки заготовки 2, при движении заготовки 2 вниз при неподвижных кристаллизаторах 4 и 3 и отжатых кристаллизаторах 5 и 6 производят процесс ЭШН с образованием наплавленного слоя 14.

Преимуществами предлагаемого способа жидкого старта процесса электрошлаковой наплавки и устройства для его осуществления по сравнению с известными техническими решениями и способом-прототипом являются

повышение техники безопасности за счет отсутствия операций транспортировки жидкого расплава и его слива с помощью дополнительных устройств (в данном способе транспортировка и слив производятся под действием силы тяжести на минимально возможное расстояние);

упрощение процесса электрошлаковой наплавки (нет тигель-ковшей и дополнительного оборудования печного расплавления флюса, отсутствуют транспортные средства доставки жидкого расплава, нет дополнительного оборудования для залива жидкого расплава);

удешевление процесса электрошлаковой наплавки;

подогрев наплавляемой поверхности в начале процесса ЭШН, что способствует получению сплавления наплавленного слоя с поверхностью наплавляемой заготовки в начале процесса, так как заготовка разогревается только после некоторого времени осуществления процесса под действием термического цикла наплавки.