RU2020772C1

RU2020772C1 - Consumable electrode of vacuum electric-arc furnace

Info

Publication number: RU2020772C1
Application number: SU914938793A
Authority: RU
Inventors: В.А. Баранов; А.П. Бычков
Original assignee: Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: ring-shaped closed waste with the outside diameter equal to the height of extruded portion of ready-made electrode or less than it by 10 to 15%, and inside diameter exceeding the maximum diameter of the charge piece extruded in the electrode by 5 to 15% is used as reinforcing members. EFFECT: enhanced effectiveness. 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к расходуемым электродам для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава. The invention relates to electrometallurgy, in particular to consumable electrodes for smelting ingots of highly reactive metals and alloys, for example titanium, by vacuum arc remelting.

Известен расходуемый электрод ВДП, выполненный в виде набора взаимосвязанных между собой блоков из спрессованных кусков и сыпучих компонентов шихты с упрочняющими армирующими стержнями. Известный электрод позволяет использовать металлические отходы производства, однако он сложен в изготовлении, так как необходимо предварительно изготовить армирующие стержни определенной для каждого типоразмера электрода длины, придать им U-образную форму и поместить отформованные стержни в контейнер. Формовка стержней непосредственно в контейнерах снижает производительность процесса вдвое из-за холостых (формирующих) ходов пресс-штемпеля. Known consumable electrode VDP, made in the form of a set of interconnected blocks of pressed pieces and bulk components of the mixture with reinforcing reinforcing rods. The known electrode allows the use of metal waste products, however, it is difficult to manufacture, since it is necessary to pre-fabricate the reinforcing rods of a specific length for each electrode size, give them a U-shape and place the molded rods in a container. The forming of the rods directly in the containers halves the productivity of the process due to the idle (forming) strokes of the stamp.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является расходуемый электрод ВДП, выполненный в виде набора взаимосвязанных между собой блоков из спрессованных кусковых и сыпучих компонентов с упрочняющими армирующими стержнями, причем концы армирующих стержней зафиксированы в первом и последнем блоках, а в каждом промежуточном блоке стержни переплетены узлом, расположенным в центральной части блока. The closest in technical essence to the proposed one is a consumable VDP electrode made in the form of a set of interconnected blocks of pressed piece and bulk components with reinforcing reinforcing rods, the ends of the reinforcing rods fixed in the first and last blocks, and in each intermediate block the rods are intertwined with a knot located in the central part of the block.

В этом устройстве армирующие стержни выполняют положительную функцию токоподвода, снижают трудоемкость изготовления электрода за счет исключения предварительных операций резки стержней на определенную длину, формовки и установки в контейнер перед каждой прессовкой, но требуется установка в каждый электрод не менее двух армирующих стержней и фиксация их во всех блоках прессования. Армирующие стержни - длинномерные отходы производства и необходим дополнительный учет их массы и химического состава в общей массе электрода. In this device, the reinforcing rods perform a positive function of current supply, reduce the complexity of manufacturing the electrode by eliminating the preliminary operations of cutting the rods to a certain length, molding and installing in the container before each pressing, but it requires the installation of at least two reinforcing rods in each electrode and fixing them in all pressing units. Reinforcing rods are lengthy production wastes and additional accounting of their mass and chemical composition in the total mass of the electrode is necessary.

В существующей технологии производства титановых расходуемых электродов с армирующими стержнями на вертикальном гидравлическом прессе мод. Д6150 усилием 10 тыс. тс при проталкивании через цилиндрическую рабочую часть матрицы предварительно отпрессованных порций шихты происходит дополнительное уплотнение этих порций, что вызывает усиленное деформирование армирующих стержней. При этом они рвутся не только внутри спрессованных порций шихты, но и между двух порций, а это снижает эффект армирования и прочность электрода. In the existing technology for the production of titanium consumable electrodes with reinforcing rods on a vertical hydraulic press mod. D6150 with a force of 10 thousand tonnes when pushing through the cylindrical working part of the matrix of pre-pressed batches of the charge, additional densification of these batches occurs, which causes increased deformation of the reinforcing rods. Moreover, they are torn not only inside the pressed batches of the charge, but also between the two batches, and this reduces the reinforcement effect and the strength of the electrode.

Изобретение направлено на повышение прочностных характеристик расходуемого электрода за счет использования в качестве армирующих элементов отходов производства замкнутой кольцеобразной формы без дополнительных затрат на их изготовление и укладку. The invention is aimed at improving the strength characteristics of a consumable electrode due to the use of closed ring-shaped production waste as reinforcing elements without additional costs for their manufacture and installation.

Для этого в расходуемом электроде вакуумной дуговой электропечи, содержащем взаимосвязанные между собой блоки из спрессованных кусковых и сыпучих компонентов шихты, снабженных упрочняющих армирующими элементами, армирующие элементы выполнены кольцеобразной формы с максимальным наружным диаметром, равным или на 10...15% меньшим высоты прессованного блока, с внутренним диаметром на 5...15% превышающим максимальный диаметр кускового компонента шихты. To do this, in a consumable electrode of a vacuum arc furnace containing interconnected blocks of pressed lump and bulk components of the charge, equipped with reinforcing reinforcing elements, the reinforcing elements are ring-shaped with a maximum outer diameter equal to or 10 ... 15% less than the height of the pressed block , with an internal diameter of 5 ... 15% higher than the maximum diameter of the lump component of the charge.

Прессование титановых расходуемых электродов через конусную проходную матрицу характеризуется некоторыми специфическими особенностями. Дозированные и перемешанные между собой шихтовые материалы одновременно засыпаются в контейнер пресса по желобу. Засыпанная шихта распределяется следующим образом: внизу наиболее тяжелые куски, в средней части - средние и мелкие, а сверху - кольцеобразные отходы. Верхняя часть ссыпки конусная и кольцеобразные отходы располагаются в середине и у основания конуса. The pressing of titanium consumable electrodes through a conical feed-through matrix is characterized by some specific features. Metered and mixed together, the charge materials are simultaneously poured into the press container along the chute. The buried charge is distributed as follows: below are the heaviest pieces, in the middle part - medium and small, and on top - ring-shaped waste. The upper part of the filling is conical and ring-shaped waste is located in the middle and at the base of the cone.

Кольцевые отходы, попавшие в основание и центральную часть ссыпки, при уплотнении вытесняются на периферию (в зону меньшей плотности) прессованной порции. При этом кольцевые отходы располагаются вертикально в объеме этой порции шихты. При проталкивании порции через матрицу происходит дальнейшее уплотнение ее, высота порции уменьшается и кольцевые отходы частично выступают за границы порции, армируя электрод. Annular waste that has fallen into the base and the central part of the powder during compaction is forced out to the periphery (in the zone of lower density) of the pressed portion. At the same time, ring waste is disposed vertically in the volume of this portion of the charge. When a portion is pushed through the matrix, its further compaction occurs, the portion height decreases and the ring waste partially protrudes beyond the portion boundaries, reinforcing the electrode.

Кольцеобразная арматура в отличие, например, от стержневой улучшает армирование, повышает прочностные характеристики электрода за счет замкнутой геометрии. Кольцеобразная арматура, располагаясь на границе двух прессовок, не позволяет без разрушения разъединить соседние порции. Ring-shaped reinforcement, unlike, for example, from rod reinforcement, improves reinforcement, increases the strength characteristics of the electrode due to the closed geometry. The ring-shaped reinforcement, located on the border of two compacts, does not allow to separate adjacent portions without breaking.

Наружный диаметр кольцеобразных отходов, равный или на 10...15% меньший высоты прессованной порции готового электрода, позволяет без каких-то дополнительных операций сориентировать кольцеобразные отходы в ссыпке в требуемом вертикальном направлении. Кольца с большим наружным диаметром при прессовании будут вминаться в середину порции. В этом случае положение колец в порции будет горизонтальное или близкое к нему, и все они будут расположены в одной порции, эффект армирования при этом незначителен. The outer diameter of the ring-shaped waste, equal to or 10 ... 15% less than the height of the pressed portion of the finished electrode, allows you to orient the ring-shaped waste in bulk in the required vertical direction without any additional operations. Rings with a large outer diameter will be pressed into the middle of the portion when pressed. In this case, the position of the rings in the portion will be horizontal or close to it, and they will all be located in one portion, the reinforcement effect is negligible.

Уменьшение наружного диаметра колец приводит к тому, что основное количество колец остается в своей порции шихты. Эффект армирования снижается. Reducing the outer diameter of the rings leads to the fact that the main number of rings remains in its portion of the charge. The reinforcement effect is reduced.

Ограничение по внутреннему диаметру кольца, который должен превышать на 5. . .15% максимальный диаметр прессуемого в электроде куска шихты, вызвано тем, что при его уменьшении кольцевые отходы, увлекаемые крупными кусками шихты, попадают при ссыпании в середину верхней части ссыпки, а не на периферию. При этом теряется их вертикальная ориентация и в дальнейшем при проталкивании порции через матрицу все кольцевые отходы, как правило, в одной ссыпке, эффект армирования минимален. A restriction on the inner diameter of the ring, which must be greater than 5.. .15% the maximum diameter of the charge piece pressed in the electrode is caused by the fact that, when it is reduced, the ring waste entrained by the large pieces of the charge falls when it is poured into the middle of the upper part of the charge, and not to the periphery. At the same time, their vertical orientation is lost, and later, when a portion is pushed through the matrix, all the ring waste, as a rule, in one bulk, the reinforcement effect is minimal.

Увеличение внутреннего диаметра кольцевых отходов приводит к увеличению внешних размеров кольца и соответственно такие кольца имеют большую вероятность попасть непосредственно под центральную часть пресс-штемпеля при прессовании ссыпанной порции. При этом кольца вминаются в центральную часть порции в горизонтальном или близком к нему положении. Все кольцо остается в своей прессовке; эффект армирования незначителен. An increase in the inner diameter of the ring waste leads to an increase in the outer dimensions of the ring and, accordingly, such rings are more likely to get directly under the central part of the press stamp when pressing the bulk portion. In this case, the rings are pressed into the central portion of the portion in a horizontal or close position. The entire ring remains in its compact; the reinforcement effect is negligible.

Использование изобретения позволит повысить прочностные свойства электрода за счет расположения армирующих элементов в наиболее благоприятной периферийной зоне; снизить время изготовления электрода на 10...15 мин за счет уменьшения трудозатрат на изготовления, дозирование и укладку армирующих элементов; исключить возможность разрушения электрода между порциями без разрушения самой порции внутри полости кольцеобразных элементов за счет замкнутой кольцеобразной формы армирующих элементов. Using the invention will improve the strength properties of the electrode due to the location of the reinforcing elements in the most favorable peripheral zone; reduce the time of manufacture of the electrode by 10 ... 15 min by reducing labor costs for manufacturing, dosing and laying of reinforcing elements; to exclude the possibility of destruction of the electrode between portions without destroying the portion itself inside the cavity of the ring-shaped elements due to the closed ring-shaped shape of the reinforcing elements.

На фиг. 1 представлен предлагаемый электрод в разрезе; на фиг. 2 - то же, разрез А-А; на фиг. 3 - кольцеобразный армирующий элемент вытянутой формы. In FIG. 1 shows the proposed electrode in section; in FIG. 2 - the same, section aa; in FIG. 3 - an annular reinforcing element of elongated shape.

Электрод состоит из прессованных блоков 1 и армирующих колец 2, расположенных по периферии электрода. The electrode consists of extruded blocks 1 and reinforcing rings 2 located on the periphery of the electrode.

Изготовление предлагаемых электродов осуществляли в промышленных условиях прессового цеха плавильно-литейного завода ВСМПО. Электроды прессовали на вертикальном гидравлическом прессе мод. Д6150 усилием 10 тыс.тс методом полунепрерывного прессования в конусную проходную матрицу. Диаметр электрода 515 мм, длина 4800 мм, масса 3800 кг, сплав Вт3-1. Электрод прессовали из губчатого титана с добавлением лигатуры АХМК и отходов: 10% стружки; 10% обрези; 5% кусковых и 5% кольцеобразных отходов в виде плоского облоя (остаток прессования лопаток). Толщина облоя 5...15 мм; внутренний диаметр 70. . .100 мм; наружный диаметр 120...165 мм. Высота одной прессованной порции 155 мм. Максимальный диаметр куска шихты 75 мм. The manufacture of the proposed electrodes was carried out under industrial conditions of the press shop of the VSMPO smelting and foundry. The electrodes were extruded on a vertical hydraulic press mod. D6150 with a force of 10 thousand tons by the method of semi-continuous pressing into a conical feed-through matrix. The electrode diameter is 515 mm, length 4800 mm, weight 3800 kg, alloy W3-1. The electrode was extruded from titanium sponge with the addition of AHMK alloys and waste: 10% shavings; 10% trim; 5% lumpy and 5% annular waste in the form of a flat sheath (the remainder of the pressing of the blades). The thickness of the flash 5 ... 15 mm; inner diameter 70.. .100 mm; outer diameter 120 ... 165 mm. The height of one pressed portion is 155 mm. The maximum diameter of a piece of a charge is 75 mm.

Конкретные примеры изготовления электродов и результаты опытов приведены в таблице. Для получения сравнительных данных были изготовлены известным способом (прототип). Время изготовления предлагаемого электрода 25...30 мин, тогда как известный электрод изготавливают 40...45 мин. Прочностные свойства определяли по величине прогиба электрода при подъеме его траверсой мостового крана в горизонтальном положении. Допустимая величина прогиба не должна превышать 25...30 мм. Specific examples of the manufacture of electrodes and the results of the experiments are shown in the table. To obtain comparative data were made in a known manner (prototype). The manufacturing time of the proposed electrode is 25 ... 30 minutes, while the known electrode is produced 40 ... 45 minutes. Strength properties were determined by the magnitude of the deflection of the electrode when lifting it with a traverse of a bridge crane in a horizontal position. The permissible deflection shall not exceed 25 ... 30 mm.

Claims

CONSUMABLE ELECTRODE OF VACUUM ARC ELECTRIC FURNACE, containing interconnected blocks of pressed lump and bulk components of the charge, equipped with reinforcing reinforcing elements, characterized in that, in order to increase the strength of the electrode while reducing labor costs for the manufacture and installation of reinforcing elements, the reinforcing elements with a maximal ring are made equal to or 10 - 15% less than the height of the pressed block, with an inner diameter 5 - 15% higher than the maximum diameter of the lump to mponenta.