Электрошлаковый переплав

Электрошлаковый переплав

Технология электрошлакового переплава (ЭШП) разработана Институтом электросварки АН СССР им. Е. О. Патона. В основу ЭШП положен процесс плавления расходуемого электрода в слое перегретого шлака в металлическом водоохлаждаемом кристаллизаторе. Здесь сочетается активное рафинирующее воздействие на металл шлака с последовательно направленной кристаллизацией слитка. На рис. 70 показана схема электрошлакового переплава расходуемого электрода.

Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработаны конструкции печей электрошлакового переплава, позволяющих получать крупные слябы с применением новых методов ведения плавки.

Печь ЭШП-40 предназначена для производства крупногабаритных слябов и листовых слитков из конструкционных и коррозионпостойких сталей массой до 40 т.

Техническая характеристика печи ЭШП-40 приведена ниже:
Тип печи . . . . . . Однофазная

бифиллярная

Максимальная масса слитка, т . 40

Мощность трансформатора, кВ-А 2X 5000

Число расходуемых электродов . . 2; 4; 6

Максимальный размер слитка, мм ... . 500 x2500 x 4200

Размер расходуемых электродов для слитка массой 40 т (четырехэлектродная схема), мм 200x1050 x 7000

При электрошлаковом процессе плавящийся металл с электрода переносится через ванну в металлическую ванну в виде капель. Частота отрыва капель от электрода, их средний размер, длина пути, который они проходят прежде, чем попасть в металлическую ванну, зависят от параметров процесса плавки: величины тока

и напряжения, состава и количества шлака, состава переплавляемого металла, рода и полярности тока [14].

Достигаемое при ЭШП повышение качества металла и его служебных свойств в основном обеспечивается условиями кристаллизации слитка — постепенным направленным снизу вверх затвердеванием металла с непрерывным поступлением в металлическую ванну новых порций электродного металла. В условиях ЭШП обеспечивается направленная кристаллизация слитка в связи с образованием между слитком и стенкой кристаллизатора шлаковой корочки (гарнисажа), уменьшающей отвод тепла в радиальном направлении. Образование на слитке шлаковой пленки обеспечивает получение слитка с гладкой поверхностью, не требующей механической обработки перед прокаткой или ковкой.

Особенностями процесса кристаллизации слитка при ЭШП являются: 1) усиленный теплоотвод через поддон, обусловливающий перераспределение тепловых потоков с приближением их к осевому направлению; 2) непрерывный подвод к верхней части слитка тепла, вносимого расплавленным и перегретым электродным металлом и передаваемого шлаковой ванной за счет теплопроводности; 3) замедление охлаждения боковой поверхности слитка из-за теплоизолирующего слоя шлака между кристаллизатором и слитком; 4) наличие над жидким металлом шлаковой ванны, являющейся как бы тепловой надставкой.

Направленный теплоотвод способствует образованию в электрошлаковом слитке столбчатых кристаллов. Наружная зона мелких равноосных кристаллов, как правило, отсутствует.

Слитки ЭШП при нормальном протекании процесса переплава не имеют усадочной раковины, им также не свойственна осевая и внецентренная рыхлость. Для минимального развития пористости ванна жидкой стали в кристаллизаторе должна иметь небольшую глубину.

Шлаковая ванна и шлаковый гарнисаж являются одной из главных причин более плотной макро- и микро- структуры электрошлаковых слитков. Наряду с выполнением роли тепловой надставки шлаковая ванна препятствует бурным колебаниям металлической ванны, способствующим запутыванию газовых пузырьков между ветвями растущих дендритов.

Качество переплавленного металла во многом зависит от состава шлака, поэтому на металлургических заводах, кроме стандартных шлакообразующих материалов флюсов, таких какАНФ-6 (25—35 % А120з, 10 % СаО, остальное CaF2), имеется производство своих флюсов с другими составляющими. Получаемый из них шлак определяет удельный расход электроэнергии, производительность процесса и качество слитка.

Себестоимость электрошлаковой стали во многом определяется стоимостью расходуемых электродов, которая в свою очередь зависит от себестоимости исходного металла, выплавленного в обычных сталеплавильных печах, и расходов по изготовлению электродов.

На заводах качественной металлургии электроды изготовляют, как правило, на крупносортных прокатных станах. На ряде заводов применяют также кованые электроды и электроды, отливаемые на установках непрерывной и полунепрерывной разливки стали или в специальные изложницы.

Сравнение расходов на производство электродов показывает, что при их выплавке в малотоннажных печах и последующей полунепрерывной разливке кованые оказываются дешевле, хотя должно быть наоборот.

В некоторых случаях, когда требуется получить металл особо высокого качества, его подвергают двукратному переплаву с использованием различных шлаков. В переплавленном металле в зависимости от состава флюса можно удалить в среднем 20—40 % азота; значительно понижается содержание неметаллических включений.

Производство специальных сталей и сплавов методом ЭШП освоено практически всеми заводами качественной •металлургии СССР, а также рядом машиностроительных заводов. Методом ЭШП производятся в основном шарикоподшипниковые, нержавеющие и высокопрочные конструкционные стали, а также различные сплавы.

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