Электрошлаковая разливка стали

Электрошлаковая разливка стали

Институтом электросварки АН СССР им. Е. О. Патона совместно с металлургическими заводами разработана электрошлаковая разливка стали.

Электрошлаковая разливка (ЭШР) сталей и сплавов через слой жидкого шлака в водоохлаждаемом кристаллизаторе позволяет совместить достоинство обработки металла жидкими синтетическими шлаками и электро-шлакового переплава. Процесс ЭШР сводится к наведению жидкой шлаковой ванны в кристаллизаторе, заливке металла в кристаллизатор через слой шлака и выведению усадки путем электротермического прогрева верхней части слитка расходуемым или обогреваемым электродом (рис. 70).

Рис. 70. Принципиальная схема установки для электрошлаковой разливки и электрошлакового переплава;

1 — токоподводящий поддон; 2 —-слиток; 3 — охлаждаемый кристаллизатор; 4 — металлический расплав; 5 — шлак; 6 — расплавляемый электрод; 7 — контактный держатель

По схеме Челябинского металлургического комбината (ЧМК) в медном или стальном водоохлаждаемом кристаллизаторе, установленном на медном водоохлаждаемом поддоне, с помощью полого графитового электрода наводят восстановительную шлаковую ванну.

Жидкую сталь через полый электрод из сталеразливочного ковша заливают в течение 5—20 мин на шлак, предварительно нагретый до 1700—1850°С. По мере заполнения кристаллизатора электрод поднимается при постоянной глубине погружения в жидкий шлак. После заливки 5—7 т стали в течение 40—120 мин проводят обогрев.

Схема электрошлаковой разливки Электростальскогс завода тяжелого машиностроения (ЭЗТМ) несколько отличается от схемы ЧМК, однако сущность процесса та же. На ЭЗТМ отливают кузнечные слитки массой 7—15 т.

На установках ЭШР отливают слитки инструментальных сталей (У7А, У8А), углеродистых, легированных (ШХ15, 9Х, 9ХМФ,

38ХМЮА) и низкоуглеродистых высоколегированных (ХН77ТЮР) с содержанием углерода 0,05 % (12Х18Н9Т. 11ЮА, 18Х2Н4ВА).

При электрошлаковой разливке поверхность слитков получается гладкой без трещин и других дефектов. Слитки можно прокатывать без предварительной зачистки. По технологической пластичности слитки ЭШР заметно превосходят слитки обычного производства В процессе ковки слитков стали 9Х и 9ХМФ даже при более высоких обжатиях, чем при ковке обычных слитков, трещин не образуется.

При электрошлаковой разливке за счет ассимиляции примесей жидким шлаком значительно снижается содержание в стали серы, газов и неметаллических включений по сравнению с ковшевой пробой этой стали, а также снижается анизотропия механических свойств в продольных и поперечных образцах. При этом легко окисляющиеся элементы (титан, алюминий, кремний) не окисляются. Несмотря на использование графитовых электродов, науглероживание металла при ЭШР не обнаружено даже в слитках низкоуглеродистых и нержавеющих сталей. Последнее зависит от свойств выбранного флюса (табл. 20).

Благодаря устранению усадки в головной части слитка выход годного увеличивается на 10—15%-Нужда в производстве крупных слитков массой 200— 300 т и более для получения крупных поковок тяжелого и энергетического машиностроения привела к созданию процесса порционной отливки слитков.

Суть нового способа, который осуществляется на установках электрошлаковой разливки, заключается в следующем. В водоохлаждаемом кристаллизаторе с помощью расходуемых электродов расплавляется смесь шлакообразующих компонентов. Состав шлака применяют тот же, что и при электрошлаковой разливке.

В кристаллизатор через слой шлака заливают первую порцию стали — одну плавку (или часть ее), выплавленную в каком-либо сталеплавильном агрегате, емкость которого меньше емкости кристаллизатора. В процессе заливки металла погруженные в шлак электроды автоматически поднимаются.

После заливки первой порции металла ведут электрошлаковый обогрев зеркала металла при электрической мощности, обеспечивающей поддержание его в жидком состоянии по всему сечению кристаллизатора. При этом залитый металл постепенно затвердевает снизу вверх, так что к моменту заливки следующей порции
(плавки) металла под слоем жидкого шлака остается небольшое количество жидкого металла.

За время кристаллизации основной массы металла первой порции (плавки) в печи выплавляется вторая плавка, которую аналогично первой заливают в кристаллизатор. Такие циклы повторяются несколько раз до полного заполнения всего кристаллизатора.

После заливки последней порции (плавки) металла электрическую мощность, подводимую к шлаковой ванне, снижают постепенно, что исключает образование уса дочной раковины в головной части слитка. Сквозной выход годного от жидкого металла до поковки при этом получается около 90%, тогда как при переделе обычного слитка 50—70 % [26].

содержание .. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 ..