RU2086688C1 - Consumed electrode for electroslag remelting - Google Patents
Consumed electrode for electroslag remelting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2086688C1 RU2086688C1 RU95107830A RU95107830A RU2086688C1 RU 2086688 C1 RU2086688 C1 RU 2086688C1 RU 95107830 A RU95107830 A RU 95107830A RU 95107830 A RU95107830 A RU 95107830A RU 2086688 C1 RU2086688 C1 RU 2086688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- head
- slag
- metal
- electrode
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 241000256602 Isoptera Species 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003832 thermite Substances 0.000 abstract 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 20
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100070529 Xenopus laevis hesx1-b gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к электрошлаковому переплаву (ЭШП) сталей и сплавов. The invention relates to a special electrometallurgy, namely, electroslag remelting (ESR) of steels and alloys.
Широкое распространение получил переплав расходуемого составного электрода с приваренной инвентарной головной [1] Использование такого электрода облегчает его захват для транспортировки краном в вертикальном положении и обеспечивает зажим в электрододержателе на печи ЭШП. The remelting of a consumable composite electrode with a welded inventory head was widespread [1]. The use of such an electrode facilitates its capture for transportation by a crane in a vertical position and provides clamping in the electrode holder on the ESR furnace.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции расходуемого электрода является конструкция, состоящая из следующих элементов: инвентарной головки (огарка), приваренной сварным швом к слитку или литой (кованой) заготовке. Такой расходуемый электрод изготавливают при внепечной приварке головке к слитку [2] При внепечной приварке головки под слоем шлака из сварочных флюсов типа АНФ-48; АНФ-6, АНФ-1 и других, после зажигания дуги и наплавления достаточного количества металла головку опускают до упора, ток выключают, соединение разбирают и удаляют остатки шлака с электрода. Сварной шов фактически представляет собой закристаллизовавшуюся смесь металла инвентарной головки и слитка. Во время формирования шва при "вмораживании" инвентарной головки в металлическую ванну на слитке происходит выдавливание жидкого шлака из зоны шва. Жидкий шлак из известных сварочных флюсов в 2,5-3 раза легче металла и практически не смачивает металл. В этом случае сварка может быть выполнена более качественно чем при ручном варианте. Однако, кроме удобства транспортировки и крепежа электрода на печи ЭШП каких-либо других технологических преимуществ в регулировании электрического режима плавки, в особенности, при наплавлении головной части электрошлакового слитка в охлаждаемом кристаллизаторе, известная конструкция составного расходуемого электрода не дает по сравнению с цельнолитым или кованым электродом. Более того, чтобы не допустить оплавления нижней части инвентарной головки, как правило; осуществляют визуальный контроль длины переплавляемого составного электрода; что является неудобным при автоматическом режиме выведения усадочной раковины в головной части получаемого электрошлакового слитка. Это приводит к повышению обрези при переделе металла электрошлакового исполнения в заготовку. Closest to the claimed design of the consumable electrode is a structure consisting of the following elements: inventory head (cinder), welded to the ingot or cast (forged) billet. Such a consumable electrode is made during out-of-furnace welding of the head to the ingot [2] In the out-of-furnace welding of the head under a layer of slag from welding fluxes of the ANF-48 type; ANF-6, ANF-1 and others, after igniting the arc and depositing a sufficient amount of metal, the head is lowered to the stop, the current is turned off, the connection is disassembled and the remaining slag from the electrode is removed. The weld is actually a crystallized mixture of metal inventory head and ingot. During the formation of the seam during the “freezing” of the inventory head into the metal bath on the ingot, extrusion of liquid slag from the zone of the seam occurs. Liquid slag from known welding fluxes is 2.5-3 times lighter than metal and practically does not wet the metal. In this case, welding can be performed better than with the manual version. However, in addition to the convenience of transportation and fastening of the electrode on an ESR furnace, there are no other technological advantages in regulating the electric melting mode, especially when fusing the head part of an electroslag ingot in a cooled mold, the known construction of a composite consumable electrode does not give in comparison with a cast or forged electrode . Moreover, in order to prevent melting of the lower part of the inventory head, as a rule; carry out visual control of the length of the remelted composite electrode; which is inconvenient in the automatic mode of removing the shrink shell in the head of the resulting electroslag ingot. This leads to an increase in trim when redistributing the metal of electroslag performance into the workpiece.
Целью изобретения является обеспечение между слитком и инвентарной головкой прочного сварного шва с переменной электропроводностью по сечению от периферийной к центральной части шва и повышение выхода годного за счет улучшения качества головной части наплавляемого электрошлакового слитка. The aim of the invention is the provision between the ingot and the inventory head of a durable weld with variable electrical conductivity in cross section from the peripheral to the central part of the weld and increase yield by improving the quality of the head of the deposited electroslag ingot.
Цель достигается тем, что формируемый сварной шов между слитком и инвентарной головкой с электропроводностью периферийной части на 3-5 порядков меньше электропроводности металла инвентарной головки представляет собой композиционный слой, периферийная часть которого выполнена из шлакотитановой смеси, полученной из жидкого флюса АНФ-6 с 2-10 мас. безжелезистого термита; имеет форму кольца с внешним диаметром, равным диаметру головки, высотой и толщиной в пределах 0,02-0,10 диаметра инвентарной головки, приваренной к слитку, а внутренняя часть шва состоит из закристаллизовавшегося металла слитка и инвентарной головки электрода. The goal is achieved in that the formed weld between the ingot and the inventory head with the conductivity of the peripheral part being 3-5 orders of magnitude lower than the conductivity of the metal of the inventory head is a composite layer, the peripheral part of which is made of a slag-titanium mixture obtained from ANF-6 liquid flux with 2- 10 wt. ironless termite; has the shape of a ring with an external diameter equal to the diameter of the head, height and thickness in the range of 0.02-0.10 diameter of the inventory head welded to the ingot, and the inner part of the seam consists of crystallized ingot metal and inventory head of the electrode.
Как показала практика, на завершающей стадии формирования усадочной раковины наплавляемого электрошлакового слитка составной расходуемый электрод с инвентарной головкой, приваренной к слитку двухслойным сварным швом, внешняя часть которого представляет собой шлакотитановое кольцо, а внутренняя - закристаллизовавшийся металлический конгломерат, переплавляется не так, как цельнометаллический электрод с приваренной известным способом металлическим сварным швом инвентарной головкой. As practice has shown, at the final stage of the formation of the shrinkable shell of the fused electroslag ingot, the composite consumable electrode with an inventory head welded to the ingot with a two-layer weld, the outer part of which is a slag-titanium ring, and the inner part is a crystallized metal conglomerate, the melting is different from the whole welded in a known manner with a metal weld seam inventory head.
При оплавлении сварного шва во время ЭШП из-за более высокого электросопротивления шлакотитанового периферийного слоя, чем у металла сварного шва и инвентарной головки, происходит перераспределение электрической мощности на электроде. Более высокая проводимость внутренней части сварного шва, чем внешней из шлакотитановой смеси является причиной резкого увеличения плотности тока в центральной части сварного шва электрода, что приводит к возникновению дугового разряда между расходуемым электродом и ванной жидкого металла при формировании слитка ЭШП. В результате короткого замыкания электрической цепи происходит автоматическое переключение ступеней напряжения трансформатора с высокой на низкую или отключение печи. Таким образом, усадочная раковина полностью выводится из тела слитка и вместо нее формируется относительно небольшая усадочная лунка. При переделе такого слитка в заготовку значительно уменьшается обрезь головной части и повышается выход годного при производстве металлопродукции электрошлакового исполнения. When the weld is reflowed during the ESR due to the higher electrical resistance of the slag titanium peripheral layer than that of the weld metal and inventory head, the electric power is redistributed on the electrode. A higher conductivity of the inner part of the weld than the outer of the slag-titanium mixture causes a sharp increase in the current density in the central part of the weld of the electrode, which leads to the appearance of an arc discharge between the consumable electrode and the molten metal bath during the formation of an ESR ingot. As a result of a short circuit of the electric circuit, the transformer voltage levels are automatically switched from high to low or the furnace is turned off. Thus, the shrink shell is completely removed from the body of the ingot and a relatively small shrink hole is formed in its place. When redistributing such an ingot into a billet, the edging of the head part is significantly reduced and the yield of electroslag performance suitable for metal production is increased.
Изобретение удовлетворяет требованию существенных отличий, так как ни в одном из аналогов не известна конструкция составного расходуемого электрода с инвентарной головкой, приваренной к переплавляемому слитку композиционным сварным швом, периферийная часть которого представляет собой шлакотитановое кольцо с фиксированным содержанием титана, а внутренняя из эакристаллизовавшегося металла слитка и инвентарной головки, причем размеры сварного шва регламентированы по отношению к диаметру инвентарной головки электрода. The invention satisfies the requirement of significant differences, since none of the analogues is known for the design of a composite consumable electrode with an inventory head welded to a remelted ingot with a composite weld, the peripheral part of which is a slag titanium ring with a fixed titanium content, and the inner part is made of an e-crystallized metal ingot and inventory head, and the dimensions of the weld are regulated in relation to the diameter of the inventory head of the electrode.
Опытным путем определено оптимальное количество титановой составляющей в шлакотитановом расплаве, при котором получается прочный сварной шов с электропроводностью периферийной шлакометаллической части на 3-5 порядков меньше, чем у внутренней части из металла, закристаллизовавшегося после сварки. По изменению электропроводности и межфазного натяжения шлакотитанового расплава в зависимости от наличия в нем титана судили об оптимальных пределах по содержанию составляющих в кольцевом шлакометаллическом сварном слое. Толщину и высоту этого слоя регулировали изменением и фиксацией положения инвентарной головки при ее "вмораживании" в ванну жидкого металла, наплавленного на торце привариваемого слитка. The optimum amount of the titanium component in the slag-titanium melt was experimentally determined, in which a strong weld with the electrical conductivity of the peripheral slag metal part is 3-5 orders of magnitude smaller than that of the inner part of the metal crystallized after welding. The change in the electrical conductivity and interfacial tension of the slag titanium melt, depending on the presence of titanium in it, was used to determine the optimal limits for the content of components in the annular slag metal welded layer. The thickness and height of this layer was regulated by changing and fixing the position of the inventory head when it was “frozen” in the bath of molten metal deposited on the end of the welded ingot.
Различие электропроводности шлакотитанового слоя от электропроводности металлической части электрода на 3-5 порядков приводит к практически мгновенному перераспределению тока по сечению электрода при оплавлении зоны сварного шва. Это сопровождается коротким замыканием электрической цепи или броском тока, что фиксируется как нарушение режима плавки и является сигналом к последующему отключению печи. Если электропроводность шлакотитанового кольцевого слоя сварного шва выше 5-и порядков чем электропроводность металлической части электрода и приближается к электропроводности металла, то резкого изменения электрического режима плавки не происходит. Шлакотитановый слой, нагреваясь, растворяется в жидкой шлаковой ванне в кристаллизаторе без короткого замыкания при ЭШП электрода. The difference in the electrical conductivity of the slag titanium layer from the electrical conductivity of the metal part of the electrode by 3-5 orders of magnitude leads to an almost instantaneous redistribution of current over the electrode cross section during the fusion of the weld zone. This is accompanied by a short circuit of the electric circuit or inrush current, which is recorded as a violation of the melting mode and is a signal for the subsequent shutdown of the furnace. If the electrical conductivity of the slag-titanium annular layer of the weld is higher than 5 orders of magnitude than the electrical conductivity of the metal part of the electrode and approaches the electrical conductivity of the metal, then a sharp change in the electric mode of melting does not occur. The slag titanium layer, when heated, dissolves in a liquid slag bath in the mold without short circuiting with an ESR electrode.
Низкоэлектропроводный шлак отслаивается от электрода в зоне сварного шва. Поэтому снижение электропроводности шлакотитанового слоя в шве ниже 3-х порядков по сравнению с электропроводностью металла фактически связано с уменьшением титановой составляющей в шлаке, что резко увеличивает величину межфазного поверхностного натяжения свыше 1000 мН/м между жидким шлаком и металлом. Это приводит к отслоению шлака от электрода. Кольцевой шлакотитановый слой в сварном шве с переменной злектропроводностью по сечению получить невозможно. Low-conductivity slag exfoliates from the electrode in the weld zone. Therefore, a decrease in the electrical conductivity of the slag titanium layer in the weld below 3 orders of magnitude compared with the electrical conductivity of the metal is actually associated with a decrease in the titanium component in the slag, which sharply increases the magnitude of the interfacial surface tension of more than 1000 mN / m between the liquid slag and the metal. This leads to delamination of the slag from the electrode. It is impossible to obtain an annular slag-titanium layer in a weld with a variable electrical conductivity over the cross section.
Содержание титана в шлакотитановом кольцевом слое сварного шва регулируется составом жидкого сварочного шлака путем добавления присадок во флюс АНФ-6 безжелезистого термита. Из этой смеси наводится шлак, под которым производят сварку переплавляемой нижней части электрода с инвентарной головкой. Безжелезистый термит содержит двуокись титана и алюминиевый порошок, соотношение которых 1:1. Если содержание термита в смеси с флюсом АНФ-6 меньше 2 мас. то шлакотитановую композицию получить невозможно из-за отсутствия условий восстановления двуокиси титана алюминием в жидком шлаке. Алюминий окисляется при разведении жидкого сварочного шлака. Таким образом, вместо шлакотитановой смеси образуется шлак системы CaF2 Al2O3 TiO2 без металлической титановой составляющей. Этот шлак не приваривается к электроду и отслаивается от сварного шва.The titanium content in the slag-titanium annular layer of the weld is controlled by the composition of the liquid welding slag by adding additives to the flux ANF-6 iron-free termite. Slag is induced from this mixture, under which the remelted bottom of the electrode is welded with an inventory head. Iron-free termite contains titanium dioxide and aluminum powder, the ratio of which is 1: 1. If the termite content in the mixture with flux ANF-6 is less than 2 wt. then the slag titanium composition cannot be obtained due to the lack of conditions for the reduction of titanium dioxide with aluminum in liquid slag. Aluminum is oxidized by dilution of liquid welding slag. Thus, instead of a slag-titanium mixture, a slag of the CaF 2 Al 2 O 3 TiO 2 system without a titanium metal component is formed. This slag is not welded to the electrode and peels from the weld.
При содержании безжелезистого термита свыше 10 мас. в смеси с флюсом АНФ-6 практически опасно разводить сварочный шлак из-за сильного экзотермического эффекта, сопровождающегося выбросом жидкого шлака. Бурное протекание реакции разведения сварочного шлака из флюса с избытком термита не позволяет получать в зоне сварного шва шлакотитановый слой в форме кольца. К тому же, электропроводность такой шлакотитановой композиции приближается к электропроводности металлических частей электрода. Это не отражается на изменении электрического режима при оплавлении зоны сварного шва при последующем злектрошлаковом переплаве заявляемого электрода в слиток. Таким образом, избыток титана в шлакотитановом композиционном слое не позволяет фиксировать оплавление инвентарной головки электрода по изменению силы тока при ЭШП электрода. When the content of iron-free termite is more than 10 wt. in the mixture with ANF-6 flux, it is practically dangerous to dilute welding slag due to the strong exothermic effect, accompanied by the release of liquid slag. The rapid progress of the reaction of dilution of welding slag from flux with an excess of termite does not allow to obtain a slag-titanium layer in the form of a ring in the weld zone. In addition, the conductivity of such a slag titanium composition approaches the conductivity of the metal parts of the electrode. This does not affect the change in the electrical regime during the melting of the weld zone during subsequent electroslag remelting of the inventive electrode into the ingot. Thus, an excess of titanium in the slag-titanium composite layer does not allow fixing the fusion of the inventory head of the electrode by changing the current strength during the ESR of the electrode.
Экспериментальные данные по электропроводности, поверхностному и межфазному натяжению шлакотитановых смесей, полученных из флюса АНФ-6 с добавками безжелезистого термита в заявляемых и выходящих за заявляемые пределы, представлены в табл. 1. Электропроводность определена в графитовой ячейке с кольцевым электродом, поверхностное натяжение методом лежащей капли на керамической подложке в инертной атмосфере, а величину межфазного поверхностного натяжения рассчитывали по экспериментальным и известным данным о поверхностном натяжении сталей и шлаков. The experimental data on electrical conductivity, surface and interfacial tension of slag titanium mixtures obtained from ANF-6 flux with the addition of iron-free termite in the claimed and beyond the declared limits are presented in table. 1. The electrical conductivity was determined in a graphite cell with a ring electrode, surface tension by the method of a lying drop on a ceramic substrate in an inert atmosphere, and the magnitude of interfacial surface tension was calculated from experimental and known data on the surface tension of steels and slags.
Электропроводность и поверхностное натяжение определены при 1600oC.Electrical conductivity and surface tension are determined at 1600 o C.
Электропроводность стали находится на уровне 105Ом-1•см-1.The electrical conductivity of steel is at the level of 10 5 Ohm -1 • cm -1 .
Размеры кольцевого шлакотитанового слоя сварного шва соизмеримы с глубиной проникновения тока на поверхности переплавляемого электрода. При электрошлаковой сварке составных частей расходуемого электрода после разведения шлаковой и металлической ванны нижняя часть инвентарной головки приобретает закругленную форму. Оплавившуюся часть головки погружают в ванну жидкого металла на определенную глубину, оставляя зазор между металлической ванной и основанием оплавленной части инвентарной головки. Этот зазор соизмерим с глубиной проникновения тока, рассчитанной по общеизвестным формулам. Высота зазора не превышает 20 мм для тока промышленной частоты и фиксируется положением инвентарной головки при сварке ее со слитком. После отключения тока в зазоре образуется шлакотитановая корка, которая прочно сцеплена с кристаллизующимся металлом сварного шва. The dimensions of the annular slag-titanium layer of the weld are comparable with the depth of current penetration on the surface of the remelted electrode. When electroslag welding of the components of the consumable electrode after diluting the slag and metal bath, the lower part of the inventory head becomes rounded. The fused part of the head is immersed in a bath of molten metal to a certain depth, leaving a gap between the metal bath and the base of the fused part of the inventory head. This gap is commensurate with the depth of current penetration calculated according to well-known formulas. The gap height does not exceed 20 mm for industrial frequency current and is fixed by the position of the inventory head when welding it with an ingot. After turning off the current, a slag-titanium crust is formed in the gap, which is firmly adhered to the crystallizing metal of the weld.
Изобретение иллюстрируется примерами, указывающими на оптимальность заявляемых параметров составного расходуемого электрода для ЭШП. The invention is illustrated by examples indicating the optimality of the claimed parameters of the composite consumable electrode for ESR.
Изготовление заявляемого электрода производили на установке, состоящей из сварочной камеры с медным водоохлаждаемым кристаллизатором и уплотнениями, направляющих стоек, предназначенных для перемещения каретки держателя инвентарной головки, тележки с направляющими для подачи и крепления нижней части составного электрода, центровочных зажимов и механизма подачи головки с шагом 0,5 мм в вертикальном направлении, электрооборудования, контрольно-измерительных приборов и вентиляции, что в комплексе обеспечивает стабильную и безопасную работу при сварке составных частей электрода. Расходуемый электрод изготавливали из стали 20Х13. The inventive electrode was manufactured in a facility consisting of a welding chamber with a copper water-cooled mold and seals, guide racks designed to move the carriage of the inventory head holder, a trolley with guides for feeding and attaching the bottom of the composite electrode, centering clamps and the head feed mechanism in increments of 0 , 5 mm in the vertical direction, electrical equipment, instrumentation and ventilation, which together provides a stable and safe bot when welding parts of the electrode. The consumable electrode was made of steel 20X13.
Закрепленную на подвижной каретке инвентарную головку диаметром 190 мм в неподвижном кристаллизаторе под слоем жидкого шлака приваривали к литому слитку, верхняя часть которого диаметром 190 мм жестко закреплена уплотнениями в нижней части кристаллизатора. Сварочный шлак разводили из шлакообразующей смеси с 6 мас. безжелезистого термита. Таким образом, расход флюса АНФ-6 составил 2820 г, а расход термита 180 г соответственно. Это гарантировало при электрошлаковой сварке получение шлакотитановой смеси с электропроводностью в твердом состоянии на уровне средней величины заявляемых пределов порядка 102Ом-1•см-1(см. табл.1).An inventory head with a diameter of 190 mm fixed on a movable carriage in a stationary mold under a layer of liquid slag was welded to a cast ingot, the upper part of which with a diameter of 190 mm was rigidly fixed with seals in the lower part of the mold. Welding slag was diluted from a slag-forming mixture with 6 wt. ironless termite. Thus, the consumption of flux ANF-6 amounted to 2820 g, and the consumption of termite 180 g, respectively. This guaranteed during electroslag welding the production of a slag-titanium mixture with electrical conductivity in the solid state at the level of the average value of the declared limits of the order of 10 2 Ohm -1 • cm -1 (see table 1).
После проверки соосности инвентарной головки со слитком при их контакте засыпали в кристаллизатор 3 кг шлакообразующей смеси из флюса и термита и производили включение установки на режим сварки. Разведение сварочного шлака происходило при токе 3 кА и напряжении холостого хода трансформатора 54,9 В. Далее инвентарную головку поднимали на высоту 5-15 мм и в течение 2-3 мин наводили в кристаллизаторе ванну из жидкого металла за счет оплавления торца инвентарной головки. Окончание процесса разведения ванны фиксировали по стабилизации электрического режима сварки. После этого инвентарную головку, нижняя часть которой в результате оплавления приобретала закругленную форму, погружали в шлакометаллическую ванну на строго фиксированную глубину. Эту глубину контролировали с точностью шага подачи каретки в вертикальном направлении, т.е. 0,5 мм, что отмечалось по положению указателя на держателе инвентарной головки. Таким образом, оплавившуюся нижнюю часть инвентарной головки "вмораживали" в жидкую металлическую ванну на различную глубину, а из застывающего сварного шлака получали на периферийной части сварного шва шлакотитановое кольцо различной высоты и толщины. Размеры шлакотитанового кольца измеряли на темплетах, вырезанных из зоны сварного шва. Далее проводили сравнение технологических показателей последующего электрошлакового переплава изготовленных сварных электродов заявляемой конструкции с показателями ЭШП электрода прототипа, у которого цельнометаллический сварной шов без шлакотитанового кольца. After checking the alignment of the inventory head with the ingot, upon their contact, 3 kg of slag-forming mixture of flux and termite were poured into the mold and the unit was switched on to the welding mode. Welding slag was diluted at a current of 3 kA and an idle voltage of the transformer 54.9 V. Next, the inventory head was raised to a height of 5-15 mm and a bath of molten metal was induced in the mold for 2-3 minutes by reflowing the end face of the inventory head. The end of the bath dilution process was recorded by stabilizing the electric welding mode. After that, the inventory head, the lower part of which as a result of melting became rounded, was immersed in a slag-metal bath to a strictly fixed depth. This depth was controlled with the accuracy of the feed pitch of the carriage in the vertical direction, i.e. 0.5 mm, which was noted by the position of the pointer on the holder of the inventory head. Thus, the melted lower part of the inventory head was “frozen” into a liquid metal bath to various depths, and a slag titanium ring of various heights and thicknesses was obtained from the solidifying weld slag on the peripheral part of the weld. The dimensions of the slag-titanium ring were measured on templates cut from the weld zone. Next, a comparison was made of the technological parameters of the subsequent electroslag remelting of the manufactured welded electrodes of the claimed design with the ESR parameters of the prototype electrode, in which the all-metal weld without a slag titanium ring.
Электрошлаковый переплав всех электродов производили с твердым стартом по одинаковой технологии на промышленной однофазной печи ЭШП в кристаллизатор диаметром 250 мм. В качестве рабочего флюса использовали флюс АНФ-6. Электрические параметры переплава стали 20Х13 следующие: рабочее напряжение 43-49 В, ток 3-9 кА. При выведении усадочной раковины силу тока снижали до 4 кА в течение 20 мин. Особенностью ЭШП расходуемых электродов заявляемой конструкции явилось автоматическое переключение электрического режима плавки с рабочего на выведение усадки, в то время как при ЭШП электрода-прототипа указанные операции по выведению усадки выполняли в ручном режиме. Electroslag remelting of all electrodes was carried out with a solid start using the same technology on an industrial single-phase ESR furnace into a mold with a diameter of 250 mm. ANF-6 flux was used as the working flux. The electrical parameters of the 20X13 steel remelting are as follows: operating voltage 43-49 V, current 3-9 kA. When the shrinkage shell was removed, the current was reduced to 4 kA for 20 min. A feature of the ESR of consumable electrodes of the claimed design was the automatic switching of the electric melting mode from the working mode to the removal of shrinkage, while with the ESR of the prototype electrode, these operations to remove the shrinkage were performed in manual mode.
В случаях нарушения соотношений геометрических размеров шлакотитанового кольцевого слоя и металлической части сварного шва электрод или растрескивался по шву при переплаве, или переплавлялся как цельнометаллический электрод-прототип с присущими ему недостатками. Избыток шлакотитанового слоя в сварном шве приводил к отрыву нижней части электрода от инвентарной головки, что являлось причиной аварийной остановки печи. В случае отсутствия шлакотитанового периферийного кольца на сварном шве возникала опасность переплава инвентарной головки и изменения химсостава головной части наплавляемого в кристаллизаторе слитка. Такой электрод переплавляли в ручном режиме выведения усадочной раковины, что негативно отражалось на структуре головной части электрошлакового слитка и вело к повышенной головной обрези при переделе слитка в сортовую заготовку. В табл.2 представлены сводные данные о параметрах и конфигурации композиционного сварного и металлического шва расходуемых электродов, а также выходу годного при производстве из электродов металлопродукции электрошлакового исполнения. In cases of violation of the ratios of the geometric dimensions of the slag titanium ring layer and the metal part of the weld, the electrode either cracked along the seam during remelting, or remelted as an all-metal prototype electrode with its inherent disadvantages. Excess slag-titanium layer in the weld led to the separation of the lower part of the electrode from the inventory head, which was the reason for the emergency stop of the furnace. In the absence of a slag-titanium peripheral ring on the weld, there was a danger of remelting the inventory head and changing the chemical composition of the head part of the ingot to be deposited in the mold. Such an electrode was remelted in the manual mode of removing the shrink shell, which negatively affected the structure of the head part of the electroslag ingot and led to an increased head cutoff when redistributing the ingot into a high-quality billet. Table 2 presents summary data on the parameters and configuration of the composite welded and metal seam of the consumable electrodes, as well as the yield suitable for the production of electroslag performance from metal products electrodes.
Предлагаемая конструкция расходуемого электрода проста в изготовлении и значительно упрощает процесс ЭШП электрода в слиток на стадии выведения усадки. Производство металлопродукции электрошлакового исполнения из указанного электрода позволяет не только четко переплавлять нижнюю часть электрода до зоны сварного шва в автоматическом режиме и тем самым стабилизировать вес наплавляемого в кристаллизаторе слитка от плавки к плавке, но и повысить выход годного за счет сокращения недоплавов в сварочной зоне электрода с инвентарной головкой. Получение плотной и компактной головной части слитка ЭШП увеличивает выход годного при переделе злектрошлакового слитка в сортовую заготовку. В среднем, выход годного может быть повышен на 2-5 абс. по сравнению с переделом металла из расходуемого электрода известной конструкции (см. табл.2). Ожидаемая экономия от внедрения предлагаемого изобретения в условиях А/О "Электросталь" при производстве электрошлаковой продукции из стали 20Х13 составит:
Э 0,05•(6256000-1750000) 130600 94700 руб/т,
где 0,05 увеличение выхода годного металла;
6256000, 1750000 цена 1 т годного металла и отходов, руб.The proposed design of the consumable electrode is simple to manufacture and greatly simplifies the process of the ESR electrode in the ingot at the stage of removal of shrinkage. The production of metal products of electroslag design from the specified electrode allows not only to clearly remelt the lower part of the electrode to the weld zone in automatic mode and thereby stabilize the weight of the ingot deposited in the mold from melting to melting, but also to increase the yield due to the reduction of underfill in the welding zone of the electrode with inventory head. Obtaining a dense and compact head part of an ESR ingot increases the yield of electroslag ingot suitable for redistribution into a high-quality billet. On average, yield can be increased by 2-5 abs. in comparison with the redistribution of metal from a consumable electrode of a known design (see table 2). The expected savings from the implementation of the invention in the conditions of A / O "Elektrostal" in the production of electroslag products from steel 20X13 will be:
E 0.05 • (6256000-1750000) 130600 94700 rub / t,
where 0.05 increase in metal yield;
6256000, 1750000 price of 1 ton of suitable metal and waste, rub.
130600 условно постоянные расходы на изготовление сварного шва, руб./т. Цены приведены на второй квартал 1995 г. 130600 conventionally fixed costs for the manufacture of a weld, rubles / t. Prices are for the second quarter of 1995.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107830A RU2086688C1 (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Consumed electrode for electroslag remelting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107830A RU2086688C1 (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Consumed electrode for electroslag remelting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95107830A RU95107830A (en) | 1997-04-20 |
| RU2086688C1 true RU2086688C1 (en) | 1997-08-10 |
Family
ID=20167763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95107830A RU2086688C1 (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Consumed electrode for electroslag remelting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2086688C1 (en) |
-
1995
- 1995-05-15 RU RU95107830A patent/RU2086688C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Под ред. Д.Я.Поволоцкого. - М.: Металлургия, 1974, с.426. 2. М. von Ardngge и.а. Neue Hutte, 1963, Bd. 8, N 1, s. 21. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95107830A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2003046258A3 (en) | A method for electrowinning of titanium metal or alloy from titanium oxide containing compound in the liquid state | |
| JP2005199354A (en) | Apparatus for production or refining of metal, and related process | |
| US4207454A (en) | Method for electroslag welding of metals | |
| US4454406A (en) | Method, welding flux, and apparatus for electroslag welding | |
| US4450007A (en) | Process for electroslag remelting of manganese-base alloys | |
| RU2086688C1 (en) | Consumed electrode for electroslag remelting | |
| SU1765222A1 (en) | Method of electro-slag ferrotitanium melting | |
| JPH02236232A (en) | Melting and casting methods for titanium and titanium alloys | |
| US4132545A (en) | Method of electroslag remelting processes using a preheated electrode shield | |
| US3669178A (en) | Direct reduction process and simultaneous continuous casting of metallic materials in a crucible to form rods | |
| JPH0639635B2 (en) | Electroslag remelting method for copper and copper alloys | |
| US3271828A (en) | Consumable electrode production of metal ingots | |
| US4167963A (en) | Method and apparatus for feeding molten metal to an ingot during solidification | |
| RU2039101C1 (en) | Method for electroslag ferrotitanium smelting | |
| US4612649A (en) | Process for refining metal | |
| US3997332A (en) | Steelmaking by the electroslag process using prereduced iron or pellets | |
| US4133967A (en) | Two-stage electric arc - electroslag process and apparatus for continuous steelmaking | |
| US6913066B2 (en) | Method and device for producing ingots or strands of metal by melting electrodes in an electroconductive slag bath | |
| US4192370A (en) | Device for effecting electroslag remelting processes | |
| US4184869A (en) | Method for using flux and slag deoxidizer in ESR process | |
| US4726840A (en) | Method for the electroslag refining of metals, especially those having alloy components with an affinity for oxygen | |
| US4161398A (en) | Method for electroslag remelting of a copper-nickel alloy | |
| RU2001136C1 (en) | Method of electroslag remelting of nonferrous metals, particularly of nickel | |
| JPH10211546A (en) | Hot-top casting method | |
| RU2032754C1 (en) | Method for manufacture of roll |