способ получения расходуемых электродов

Формула изобретения

Способ получения расходуемых электродов, включающий заливку твердой металлической составляющей жидким металлом, отличающийся тем, что в качестве твердой металлической составляющей используют металлизованные окатыши, подаваемые в изложницу одновременно с жидким металлом в соотношении (2,7-3,3):1 со скоростью подачи металлизованных окатышей 3-5 кг/с и жидкого металла 1-2 кг/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к получению расходуемых электродов для электрошлакового переплава.

Известен способ получения расходуемых электродов, при котором методом изостатического прессования металлизованных окатышей средним диаметром 1,2 см при давлении 559 МПа с добавками и без добавок легирующих присадок изготовляются стержни размером 5525 см. Расходуемый электрод состоит из трех сваренных встык стержней массой по 3,2 кг каждый. Углеродосодержащие добавки, например карбид кремния, карбид титана или их смесь, вводятся либо сразу в состав переплавляемых электродов перед прессованием, либо даются на шлак [1].

Недостатком данного способа является то, что наблюдаются повышенное содержание углерода и кремния в слитке после переплава, неравномерное распределение углерода по высоте слитка (содержание его в нижней части значительно больше, чем в верхней), неодинаковая степень обжатия, приводящая впоследствии к недостаточной механической прочности, что затрудняет получение расходуемых электродов большого диаметра.

Известен способ получения расходуемых электродов, включающий прессование засыпанных шихтовых материалов порциями в матрицу и при этом в первую порцию шихтовых материалов вводятся лигатурные добавки в количестве 30-70% [2].

Недостатком данного способа является то, что наблюдается неравномерное распределение лигатурных добавок по высоте получаемого расходуемого электрода, содержание их в нижнем слое расходуемого электрода выше, чем в последующих выше лежащих слоях, в процессе прессования наблюдается неодинаковая степень обжатия, а также недостаточная механическая прочность, что затрудняет получение расходуемых электродов большого диаметра.

В качестве прототипа принят способ получения расходуемых электродов с заливкой твердых шихтовых отходов, которые вводятся в количестве 5-55% от веса электрода, жидким металлом, перегретым над точкой ликвидуса на 40-200С. В связи с этим металлические шихтовые отходы, предварительно отсортированные по размерности и химическому составу, закладываются в изложницы или в специальные формы и заливаются жидким перегретым расплавом того же химического (марочного) состава. При этом может быть применена сифонная разливка или разливка металла сверху. Отходы (мелкогабаритные) задаются в формы в процессе их заполнения жидким металлом или после заполнения. Количество (процентное содержание) твердых отходов в общем весе отливки изменяется в зависимости от температуры перегрева жидкого металла [3].

Недостатком данного способа получения расходуемых электродов является то, что в процессе производства возможно возникновение проблемы в одновременной подборке шихтовых отходов и жидкого перегретого расплава того же химического (марочного) состава, что приводит к увеличению себестоимости получаемого расходуемого электрода и ограниченности применения данного способа в условиях реального производства. К тому же необходимо применять шихтовые материалы, удовлетворяющие требованиям химического состава получаемого металла по вредным примесям, не удаляемым в процессе ЭШП. Предварительное задание шихтовых отходов в изложницы или в специальные формы, а затем заливка их жидким перегретым расплавом может привести к неравномерному распределению шихтовых отходов по высоте получаемого расходуемого электрода, а последующая корректировка мелкогабаритными отходами в процессе их заполнения жидким металлом или после заполнения в значительной степени усложняет технологический процесс и приводит к химической неоднородности по высоте получаемого расходуемого электрода.

Задачей изобретения является получение расходуемого электрода с повышенной химической однородностью по высоте, при сохранении высокой механической прочности и одновременном снижении затрат на изготовление расходуемого электрода для электрошлакового переплава, при повышении качества готового слитка.

Задача решается тем, что в способе получения расходуемых электродов, включающем заливку твердой металлической составляющей жидким металлом, согласно изобретению в качестве твердой металлической составляющей используют металлизованные окатыши, подаваемые в изложницу одновременно с жидким металлом в соотношении (2,7-3,3):1, со скоростью подачи металлизованных окатышей 3...5 кг/с и жидкого металла 1...2 кг/с.

Использование окатышей в качестве твердой металлической составляющей, дает возможность получения расходуемого электрода с повышенной химической однородностью, достигаемой в результате того, что металлизованные окатыши, имеющие сферическую форму и постоянство гранулометрического состава, обеспечивают тем самым равномерное распределение их в объеме получаемого расходуемого электрода в отличие от металлических шихтовых отходов и позволяют получить достаточную механическую прочность, а также низкое содержание вредных примесей, не удаляемых в процессе электрошлакового переплава.

Одновременная подача металлизованных окатышей и жидкого металла дает возможность регулирования скорости подачи металлизованных окатышей и жидкого металла, а также равномерного распределения окатышей в объеме жидкого металла.

Использование жидкого металла в качестве жидкой металлической составляющей позволяет получать заданный химический состав получаемого расходуемого электрода, а также является основным связующим веществом.

Способ проиллюстрирован фотографиями под №1-3, где приводится срез (средняя часть) получаемого расходуемого электрода.

При соотношении металлизованных окатышей и жидкого металла (2,7-3,3):1 и скорости подачи 3...5 кг/с, 1...2 кг/с металлизованных окатышей и жидкого металла соответственно получаемый расходуемый электрод имеет равномерное распределение металлизованных окатышей в объеме жидкого металла (m_{окатышей}/m_{металла}), сохраняя при этом высокую механическую прочность, и обеспечивает в результате электрошлакового переплава получение качественного готового слитка, с наиболее низкой себестоимостью, что полностью удовлетворяет требованиям поставленной выше задачи (см. фиг. 1).

При соотношении металлизованных окатышей и жидкого металла < 2,7:1 и скорости подачи <3 кг/с, <1 кг/с металлизованных окатышей и жидкого металла соответственно наблюдается неравномерное распределение металлизованных окатышей в объеме жидкого металла (m_{окатышей}/m_{металла}), что впоследствии приводит к получению в результате электрошлакового переплава слитка с химической неоднородностью (см. фиг. 2).

При соотношении металлизованных окатышей и жидкого металла >3,3:1 и скорости подачи >5 кг/с, >2 кг/с металлизованных окатышей и жидкого металла соответственно наблюдаются неравномерное распределение металлизованных окатышей в объеме жидкого металла (m_{окатышей}/m_{металла}), что впоследствии приводит к получению в результате электрошлакового переплава слитка с химической неоднородностью, а также недостаточная механическая прочность получаемого расходуемого электрода, затрудняющая его дальнейший передел на установке электрошлакового переплава (см. фиг. 3).

Пример конкретного выполнения способа.

Промышленные исследования проводились на ОАО “Златоустовском металлургическом комбинате” в ЭСПЦ №3.

Получение расходуемого электрода включает в себя следующие технологические операции: в изложницу, имеющую форму готового расходуемого электрода, одновременно подают жидкий металл, выплавленный в дуговой сталеплавильной печи, и через шнековый механизм осуществляют подачу металлизованных окатышей. В качестве жидкого металла для связки металлизованных окатышей использовали следующие марки стали: 07Х17Н6, ЭП56, 20Х23Н18, 40Х13.

Полученные расходуемые электроды подвергали электрошлаковому переплаву на установке А-550 в кристаллизатор диаметром 120 мм и высотой 500 мм под флюсом АНФ-6 в количестве 2,5 кг на плавку. С целью увеличения сплавляемой части к переплавляемым расходуемым электродам приваривали инвертарные головки. Разводку процесса осуществляли на токе 2 кА, при напряжении 55 В. Основной период плавки проходил на токе 2,5 кА и напряжении 60 В. Вывод усадки не производился. Процесс переплава протекал достаточно устойчиво, имело место вспенивание шлака. Значительные скачки тока отсутствовали. Пылевыделение при протекании процесса было незначительным. Результаты проведенных опробований представлены в таблице.

Исследование качества металла после электрошлакового переплава позволило констатировать наличие плотной бездефектной структуры, при достаточно хорошей поверхности слитка, а также однородность химического состава по высоте слитка в случаях, когда скорость подачи металлизованных окатышей и жидкого металла находилась в интервале 3...5 кг/с, 1...2 кг/с, при выбранных в ходе эксперимента соотношениях металлизованных окатышей и жидкого металла (2,7-3,3):1.

В результате предлагаемого способа получения при соотношении металлизованных окатышей и жидкого металла (2,7-3,3):1 и скорости подачи 3...5 кг/с, 1...2 кг/с соответственно расходуемый электрод имел наиболее низкую себестоимость по сравнению с прототипом.

Промышленная применимость

Предлагаемый способ может быть использован в единичном и массовом производстве, при изготовлении расходуемых электродов для электрошлакового переплава.

Список источников

1. Пат. США кл. 75-10R, (С 22 В 4/00, В 22 Д 27/02), №3997332.

2. Баранов В.А. Пат. 2083326, МПК6 В 22 F 3/02, опубл. 10.07.97 г. Патентообладатель Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение.

3. Бакуменко С.П., Якушев О.С., Шатов В.М. Авт. св. СССР, кл. В 22 d 7/00, С 21 с 5/56, №427778, заявл. 18.04.72, опубл. 29.01.75.