RU2193071C2 - Method of producing bimetallic ingot - Google Patents
Method of producing bimetallic ingot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193071C2 RU2193071C2 RU2000114433A RU2000114433A RU2193071C2 RU 2193071 C2 RU2193071 C2 RU 2193071C2 RU 2000114433 A RU2000114433 A RU 2000114433A RU 2000114433 A RU2000114433 A RU 2000114433A RU 2193071 C2 RU2193071 C2 RU 2193071C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thickness
- layer
- bimetallic
- ingot
- deposited layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 26
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, конкретнее к производству с использованием электрошлаковой технологии биметаллических слитков, состоящих из основного слоя из углеродистой, низколегированной или легированной стали и наплавленного слоя из коррозионностойкой стали, предназначенных для последующей прокатки на биметаллические полосы и листы. Важными требованиями к таким слиткам являются высокая прочность и гарантированная сплошность соединения слоев, равномерность толщины наплавленного слоя и его высокая коррозионная стойкость при удовлетворительном качестве поверхности, а также определенные геометрические размеры - сравнительно низкие значения толщины слитка и высокие значения его ширины, что облегчает последующую прокатку слитков на листы определенного размера, то есть повышает технологичность и приводит к снижению стоимости листов. Коррозионная стойкость наплавленного слоя в слитках и в полученных из них листах определяется химическим составом слоя, его чистотой по примесям - сере и кислороду, а также его толщиной. The invention relates to the field of special electrometallurgy, and more specifically to the production using bimetallic ingots using electroslag technology, consisting of a base layer of carbon, low alloy or alloy steel and a deposited layer of corrosion-resistant steel, intended for subsequent rolling on bimetallic strips and sheets. Important requirements for such ingots are high strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, uniformity of the thickness of the deposited layer and its high corrosion resistance with satisfactory surface quality, as well as certain geometric dimensions - relatively low values of the thickness of the ingot and high values of its width, which facilitates the subsequent rolling of ingots on sheets of a certain size, that is, improves manufacturability and reduces the cost of sheets. The corrosion resistance of the deposited layer in ingots and in the sheets obtained from them is determined by the chemical composition of the layer, its purity by impurities - sulfur and oxygen, as well as its thickness.
Известен способ получения трехслойных листов и полос, при котором получают трехслойную заготовку наплавкой плакирующего слоя из коррозионностойкой хромоникелевой стали аустенитного класса определенного химического состава на заготовку основного слоя из углеродистой или низколегированной стали при глубине проплавления основного слоя 2-10 мм (патент РФ 2014190, МПК В 23 К 20/00, опубл. 15.06.1994). При этом обеспечивается высокая прочность и сплошность соединения слоев, а также коррозионная стойкость наплавленного слоя в определенных условиях, определяемая его химическим составом. В то же время при использовании данного способа из-за недостаточно высокой чистоты наплавленного слоя по примесям - сере и кислороду - его стойкость против питтинговой коррозии может быть недостаточно высока. Кроме того, допустимый интервал глубины проплавления не гарантирует во всех случаях достаточную равномерность толщины наплавленного слоя. A known method of producing three-layer sheets and strips, in which a three-layer preform is obtained by surfacing a cladding layer of corrosion-resistant austenitic chromium-nickel steel of a certain chemical composition onto a preform of a base layer of carbon or low alloy steel with a penetration depth of the base layer of 2-10 mm (RF patent 2014190, IPC B 23 K 20/00, publ. 06/15/1994). This ensures high strength and continuity of the connection of the layers, as well as the corrosion resistance of the deposited layer under certain conditions, determined by its chemical composition. At the same time, when using this method, due to the insufficiently high purity of the deposited layer by impurities — sulfur and oxygen — its resistance to pitting corrosion may not be high enough. In addition, the permissible range of penetration depth does not guarantee in all cases a sufficient uniformity of the thickness of the deposited layer.
Известен способ получения двух- и трехслойных заготовок электрошлаковой наплавкой коррозионностойкой стали на заготовку основного слоя под флюсом, содержащим CaO, CaF2, SiO2, Аl2О3 и MgO, в котором для снижения содержания кислорода в наплавленном слое рекомендуется поддерживать значение коэффициента относительной химической активности не более 0,07, а при наплавке использовать форсированные режимы с повышенными скоростями формирования наплавленного слоя (Родионова И.Г., Шарапов А.А., Липухин Ю.В. и др. Влияние свойств шлака на качество наплавленного слоя из коррозионностойкой стали. Сталь, 1990, 12, с.28-30). Этот способ обеспечивает высокую прочность сцепления слоев и удовлетворительное качество поверхности. Однако форсированные режимы наплавки приводят к увеличению как абсолютных значений глубины проплавления основного слоя, так и ее повышенной неравномерности. Глубокое проплавление основы приводит к существенному разбавлению коррозионностойкой стали сталью основы и к соответствующему снижению коррозионной стойкости. Неравномерная глубина проплавления ведет к получению неравномерной толщины наплавленного слоя. Кроме того, низкая химическая активность флюса приводит, главным образом, к снижению содержания кислорода и в меньшей степени серы, а для повышения коррозионной стойкости во многих средах более важно рафинирование наплавленного слоя по сере, чем по кислороду. То есть рассматриваемый способ не обеспечивает высокой коррозионной стойкости наплавленного слоя.A known method for producing two- and three-layer billets by electroslag surfacing of corrosion-resistant steel on a billet of the main layer under a flux containing CaO, CaF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 and MgO, in which it is recommended to maintain the value of the relative chemical coefficient to reduce the oxygen content in the deposited layer activity not more than 0.07, and when surfacing, use forced modes with increased rates of formation of the deposited layer (Rodionova I.G., Sharapov A.A., Lipukhin Yu.V. et al. Influence of the properties of slag on the quality of the weld nnogo layer of stainless steel. Steel, 1990, 12, s.28-30). This method provides high adhesion layers and satisfactory surface quality. However, forced deposition modes lead to an increase in both the absolute values of the penetration depth of the base layer and its increased unevenness. Deep penetration of the base leads to a significant dilution of corrosion-resistant steel with base steel and to a corresponding decrease in corrosion resistance. Uneven penetration depth leads to uneven thickness of the deposited layer. In addition, the low chemical activity of the flux mainly leads to a decrease in the oxygen content and to a lesser extent sulfur, and in order to increase the corrosion resistance in many media, it is more important to refine the deposited layer in sulfur than in oxygen. That is, the considered method does not provide high corrosion resistance of the deposited layer.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения биметаллического слитка, включающий размещение металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемого электрода, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя биметаллического слитка при регламентированных значениях скорости формирования наплавленного слоя и сопротивления шлаковой ванны (патент РФ 2087561, МПК С 22 В 9/18, опубл. 20.08.1997, прототип). Способ обеспечивает высокую прочность сцепления и гарантированную сплошность соединения слоев, равномерность толщины наплавленного слоя при удовлетворительном качестве поверхности при наплавке заготовок толщиной более 350 мм и шириной менее 1000 мм. Однако его использование для получения биметаллических заготовок толщиной менее 350 мм и шириной более 1000 мм, более технологичных при производстве биметаллических листов, не обеспечивает требуемого качества соединения слоев: имеют место расслои или зоны с низкой прочностью сцепления слоев. При последующей прокатке таких слитков на листы возможно образование значительных по площади отслоений плакирующего слоя. Кроме того, при произвольно выбранном составе шлака содержание серы и кислорода в наплавленном слое получается недостаточно низким, чтобы обеспечить его высокую коррозионную стойкость в некоторых условиях, в частности стойкость против питтинговой коррозии. The closest analogue of the claimed invention is a method for producing a bimetallic ingot, comprising placing a metal billet, which is one of the layers of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing a sacrificial electrode in this gap, guiding the slag bath and remelting the sacrificial electrode in it to form a deposited bimetallic layer ingot with regulated values of the speed of formation of the deposited layer and the resistance of the slag bath (RF patent 2087561, IPC 22 In 9/18, publ. 20.08.1997, prototype). The method provides high adhesion strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, the uniformity of the thickness of the deposited layer with satisfactory surface quality when surfacing blanks with a thickness of more than 350 mm and a width of less than 1000 mm. However, its use to obtain bimetallic billets with a thickness of less than 350 mm and a width of more than 1000 mm, more technologically advanced in the production of bimetallic sheets, does not provide the required quality of the connection of layers: there are delays or zones with low adhesion layers. Subsequent rolling of such ingots onto sheets may result in the formation of a significant area of delamination of the clad layer. In addition, with an arbitrarily selected composition of the slag, the content of sulfur and oxygen in the deposited layer is not low enough to ensure its high corrosion resistance in some conditions, in particular resistance to pitting corrosion.
Задача, решаемая с помощью данного изобретения, заключается в обеспечении высокого качества биметаллических слитков определенного размерного сортамента, в том числе предназначенных для последующей прокатки на листы: высокой прочности и гарантированной сплошности соединения слоев, равномерной толщины, высокой коррозионной стойкости и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя. The problem solved by this invention is to provide high quality bimetallic ingots of a certain size assortment, including those intended for subsequent rolling onto sheets: high strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, uniform thickness, high corrosion resistance and satisfactory surface quality of the deposited layer.
Техническим результатом данного изобретения является повышение короозионной стойкости наплавленного слоя биметаллических слитков и их технологичности при прокатке на листы, а также снижение стоимости передела слитков в листовой прокат, при сохранении высокой прочности и сплошности соединения слоев, равномерной толщины и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя. The technical result of this invention is to increase the corrosion resistance of the deposited layer of bimetallic ingots and their manufacturability when rolling into sheets, as well as reducing the cost of converting the ingots into sheet metal, while maintaining high strength and continuity of the connection of the layers, uniform thickness and satisfactory surface quality of the deposited layer.
Технический результат достигается тем, что в известном способе получения биметаллического слитка, включающем размещение металлической заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемого электрода из коррозионностойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя при регламентированных значениях скорости формирования и электросопротивления шлаковой ванны, согласно изобретению, на заготовке основного слоя толщиной 150-300 мм (Но) при ширине 1000-1600 мм формируют наплавленный слой, толщина которого составляет 5-30% от общей толщины слитка, со скоростью, назначаемой в соответствии с соотношением
Vн=(1150-20D)±200, кг/ч, (1)
где Vн - скорость формирования наплавленного слоя, кг/ч,
D - толщина наплавленного слоя, % от общей толщины слитка,
при значении электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, под шлаком, содержащим, маc.%:
СаО - 20-30
SiO2 - 10-30
Аl2О3 - 2-15
MgO - 2-5
CaF2 и примеси - Остальное
причем основность шлака, вычисляемая по уравнению:
О = (0,018CaO + 0,015MgO + 0,006CaF2)/(0,017SiO2 + 0,005Al2O3),
соответствует условию: 1,5<O<3. (2)
Суть предложения заключается в следующем.The technical result is achieved by the fact that in the known method for producing a bimetallic ingot, which includes placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing a sacrificial electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, guiding the slag bath and remelting the sacrificial electrode with the formation of a deposited layer at regulated values of the speed of formation and electrical resistance of the slag bath, according to the invention, Application of the base layer thickness of 150-300 mm (H o) and a width of 1000-1600 mm form the alloy layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the ingot at a rate assignable in accordance with the relation
V n = (1150-20D) ± 200, kg / h, (1)
where V n - the speed of formation of the deposited layer, kg / h,
D is the thickness of the deposited layer,% of the total thickness of the ingot,
when the value of the electrical resistance of the slag bath in the range of 3.5-5.0 mOhm, under the slag containing, wt.%:
CaO - 20-30
SiO 2 - 10-30
Al 2 O 3 - 2-15
MgO - 2-5
CaF 2 and Impurities - Else
moreover, the basicity of the slag, calculated by the equation:
O = (0.018CaO + 0.015MgO + 0.006CaF 2 ) / (0.017SiO 2 + 0.005Al 2 O 3 ),
corresponds to the condition: 1.5 <O <3. (2)
The essence of the proposal is as follows.
Значение толщины заготовки основного слоя от 150 до 300 мм при ширине 1000-1600 мм и толщине наплавленного слоя 5-30% от общей толщины слитка обеспечивает сечение биметаллического слитка (160-430)х(1000-1600) мм, которое является подходящим сечением исходных заготовок, предназначенных для прокатки на листы на многих прокатных станах, производящих листовой прокат. При значениях толщины слитка более 430 мм и при ширине менее 1000 мм для получения листа требуемого размера может потребоваться промежуточная прокатка, которая является дополнительной операцией, что снижает технологичность и приводит к увеличению стоимости проката. При толщине слитка менее 160 мм и его ширине более 1600 мм из-за разницы термических коэффициентов линейного расширения слоев при охлаждении после наплавки происходит значительный изгиб слитка, что затрудняет его дальнейший передел, то есть также снижает технологичность. The value of the thickness of the billet of the base layer from 150 to 300 mm with a width of 1000-1600 mm and a thickness of the deposited layer of 5-30% of the total thickness of the ingot provides a section of the bimetallic ingot (160-430) x (1000-1600) mm, which is a suitable section of the original billets intended for rolling on sheets in many rolling mills producing sheet metal. If the ingot thickness is more than 430 mm and with a width of less than 1000 mm, intermediate rolling may be required to obtain a sheet of the required size, which is an additional operation, which reduces manufacturability and increases the cost of rolling. When the ingot thickness is less than 160 mm and its width is more than 1600 mm, due to the difference in the thermal coefficients of the linear expansion of the layers, cooling of the ingot causes a significant bending of the ingot, which complicates its further redistribution, that is, also reduces processability.
Указанные в формуле значения толщины наплавленного слоя обеспечивают оптимальную долю слоя из коррозионностойкой стали в биметаллических листах: от 5 до 30% общей толщины. При меньшей доле наплавленного слоя в листе в некоторых агрессивных средах возможны его сквозные коррозионные повреждения. То есть коррозионная стойкость наплавленного слоя, определяемая не только его химическим составом и чистотой по примесям, но и его толщиной, может быть недостаточной. При толщине наплавленного слоя более 30% от общей толщины слитка наблюдается значительный изгиб слитков и листов, то есть снижается технологичность. Кроме того, повышенный расход коррозионностойкой стали в этом случае приводит к увеличению стоимости металлопродукции. The values of the thickness of the deposited layer indicated in the formula provide the optimal proportion of the layer of corrosion-resistant steel in bimetallic sheets: from 5 to 30% of the total thickness. With a smaller fraction of the deposited layer in the sheet in some aggressive environments, its through corrosion damage is possible. That is, the corrosion resistance of the deposited layer, determined not only by its chemical composition and impurity purity, but also by its thickness, may be insufficient. When the thickness of the deposited layer is more than 30% of the total thickness of the ingot, significant bending of the ingots and sheets is observed, that is, the processability is reduced. In addition, the increased consumption of corrosion-resistant steel in this case leads to an increase in the cost of metal products.
Обеспечение равномерной толщины, химического состава и высоких прочности и сплошности соединения слоев в биметаллическом слитке рассматриваемого сечения достигается путем обеспечения определенной и равномерной глубины проплавления, преимущественно от 4 до 8 мм. Основными параметрами электрошлакового переплава, определяющими глубину проплавления заготовки основного слоя, являются скорость формирования наплавленного слоя и электросопротивление шлаковой ванны. При заданных геометрических параметрах заготовки основного слоя и толщины наплавленного слоя для обеспечения равномерной глубины проплавления электросопротивление шлаковой ванны должно находиться в пределах от 3,5 до 5 мОм. При более низком значении электросопротивления возрастает неравномерность распределения тепла в шлаковой ванне, а следовательно, и неравномерность толщины наплавленного слоя. При этом возможно снижение прочности и сплошности соединения слоев. При значении электросопротивления выше 5 мОм увеличивается глубина проплавления основного слоя, а следовательно, и степень разбавления коррозионностойкой стали сталью основы, что отрицательно влияет на коррозионную стойкость. Кроме того, при повышенных значениях электросопротивления снижается качество поверхности наплавленного слоя. Ensuring uniform thickness, chemical composition and high strength and continuity of the connection of the layers in the bimetallic ingot of the considered section is achieved by ensuring a certain and uniform penetration depth, mainly from 4 to 8 mm. The main parameters of electroslag remelting, which determine the penetration depth of the billet of the base layer, are the rate of formation of the deposited layer and the electrical resistance of the slag bath. Given the geometrical parameters of the blank of the base layer and the thickness of the deposited layer, to ensure uniform penetration depth, the electrical resistance of the slag bath should be in the range from 3.5 to 5 mOhm. With a lower value of electrical resistance, the uneven distribution of heat in the slag bath increases, and consequently, the uneven thickness of the deposited layer. In this case, a decrease in the strength and continuity of the connection of the layers is possible. When the value of electrical resistance is higher than 5 mOhm, the penetration depth of the base layer increases, and consequently, the degree of dilution of corrosion-resistant steel with base steel increases, which negatively affects the corrosion resistance. In addition, with increased values of electrical resistance, the surface quality of the deposited layer decreases.
При значениях электросопротивления шлаковой ванны в указанном интервале влияние скорости формирования наплавленного слоя на глубину проплавления основного слоя определяется охлаждающим воздействием заготовки основного слоя, которое, в свою очередь, зависит от доли толщины наплавленного слоя в общей толщине заготовки, то есть в общей толщине слитка D. Для обеспечения требуемой глубины проплавления, скорость формирования наплавленного слоя следует назначать по соотношению (1). При уменьшении значения D охлаждающее действие заготовки основного слоя возрастает, что при неизменной скорости привело бы к уменьшению глубины проплавления основы и, как следствие, к снижению прочности и сплошности соединения слоев. Поэтому для обеспечения требуемой глубины проплавления при меньшей доле наплавленного слоя требуются более высокие скорости его формирования - в соответствии с соотношением (1). When the electrical resistance of the slag bath in the specified interval, the influence of the rate of formation of the deposited layer on the penetration depth of the main layer is determined by the cooling effect of the workpiece of the main layer, which, in turn, depends on the fraction of the thickness of the deposited layer in the total thickness of the workpiece, that is, in the total thickness of the ingot D. To ensure the required penetration depth, the rate of formation of the deposited layer should be assigned by the ratio (1). With a decrease in the D value, the cooling effect of the preform of the base layer increases, which at a constant speed would lead to a decrease in the penetration depth of the base and, as a result, to a decrease in the strength and continuity of the connection of the layers. Therefore, to ensure the required penetration depth with a smaller fraction of the deposited layer, higher rates of its formation are required - in accordance with relation (1).
Содержание основных компонентов шлака в указанных пределах позволяет получить наиболее легкоплавкий шлак указанной системы с температурой кристаллизации не более 1200oС. Любые отклонения содержания указанных компонентов в большую или меньшую сторону по сравнению с предложенными могут приводить к повышению температуры кристаллизации шлака, что отрицательно сказывается на качестве поверхности наплавленного слоя.The content of the main components of the slag within the specified limits allows you to get the most fusible slag of the specified system with a crystallization temperature of not more than 1200 o C. Any deviations in the content of these components to a greater or lesser extent compared with the proposed can lead to an increase in the temperature of crystallization of slag, which negatively affects the quality surface of the deposited layer.
Для обеспечения высокой степени чистоты наплавленного слоя по примесям - сере и кислороду и соответствующего повышения коррозионной стойкости необходимо, чтобы основность шлака (О), вычисляемая по формуле:
О = (0,018CaO + 0,015MgO + 0,006CaF2)/(0,017SiO2 + 0,005CaF2),
была не менее 1,5. При значениях основности шлака более 3 возможен переход в шлак в процессе наплавки не только вредных примесей, но легирующих элементов, определяющих коррозионную стойкость стали, например, хрома. Поэтому для обеспечения высокой коррозионной стойкости наплавленного слоя необходимо, чтобы основность шлака соответствовала условию (2).To ensure a high degree of purity of the deposited layer by impurities - sulfur and oxygen and a corresponding increase in corrosion resistance, it is necessary that the slag basicity (O), calculated by the formula:
O = (0.018CaO + 0.015MgO + 0.006CaF 2 ) / (0.017SiO 2 + 0.005CaF 2 ),
was at least 1.5. When the slag basicity is more than 3, it is possible to transfer to the slag during surfacing not only harmful impurities, but alloying elements that determine the corrosion resistance of steel, for example, chromium. Therefore, to ensure high corrosion resistance of the deposited layer, it is necessary that the slag basicity comply with condition (2).
Пример конкретного выполнения способа
Для получения биметаллического слитка наплавку заготовки основного слоя из стали 09Г2С толщиной 470 мм, шириной 650 мм при заданной толщине наплавленного слоя 20% от общей толщины слитка (вариант 1 табл. 1 - прототип) вели на печи ЭШП-10Г в кристаллизаторе 650х650 мм. В зазор вводили расходуемый электрод из стали типа 08Х18Н10Б в виде пластины сечением 50х550 мм и засыпали флюс марки АНФ-6.An example of a specific implementation of the method
To obtain a bimetallic ingot, surfacing of the base layer blank from 09G2S steel with a thickness of 470 mm, a width of 650 mm for a given thickness of the deposited layer of 20% of the total thickness of the ingot (
После расплавления флюса начинали электрошлаковый переплав электрода с формированием наплавленного слоя. After melting the flux, the electroslag remelting of the electrode began with the formation of a deposited layer.
Наплавку заготовок основного слоя из стали 09Г2С толщиной 200 мм, шириной 1280 мм при заданной толщине наплавленного слоя 40 мм (варианты 2-8 табл. 1), толщиной 150 мм, шириной 1000 мм при заданной толщине наплавленного слоя 10 мм (вариант 9 табл. 1) и толщиной 300 мм, шириной 1600 мм при заданной толщине наплавленного слоя 125 мм (вариант 10 табл. 1) вели на специально созданных для электрошлаковой наплавки установках наклонного типа. Фактическая толщина наплавленного слоя, которая складывается из заданной толщины и глубины проплавления основы, составила при этом 6-30% от общей толщины заготовки. В зазор вводили расходуемые электроды из стали типа 08Х18Н10Б в виде отдельных пластин толщиной 15-50 мм, перекрывающих не менее 80% ширины заготовки. В полость между заготовкой и кристаллизатором заливали жидкий шлак различного химического состава и в полученной шлаковой ванне вели электрошлаковый переплав расходуемых электродов с формированием наплавленного слоя с различными скоростями и при различных значениях электросопротивления шлаковой ванны. Surfacing of the base layer blanks from 09G2S steel with a thickness of 200 mm, a width of 1280 mm with a specified thickness of the deposited layer of 40 mm (options 2-8 of Table 1), a thickness of 150 mm, a width of 1000 mm with a given thickness of the deposited layer of 10 mm (
Полученные биметаллические слитки прокатывали на листы толщиной 20 мм: для вариантов 2-10 с одного нагрева на конечную толщину, для варианта 1 - в 2 стадии, сначала на промежуточную толщину 220 мм, потом после повторного нагрева на листы толщиной 20 мм. The obtained bimetallic ingots were rolled onto sheets with a thickness of 20 mm: for options 2-10 from one heating to a final thickness, for option 1 - in 2 stages, first to an intermediate thickness of 220 mm, then after re-heating to sheets with a thickness of 20 mm.
Параметры заготовок основного слоя (толщина и ширина), заданная толщина наплавленного слоя, скорость наплавки, сопротивление шлаковой ванны, состав и основность шлака приведены в табл. 1. В табл. 2 представлены характеристики полученных биметаллических слитков и листов: содержание примесей и хрома в наплавленном слое и связанная с ними характеристика стойкости против питтинговой коррозии - максимальная глубина питтингов после испытаний по методике, описанной ниже, количество стадий при прокатке на лист, сопротивление срезу плакирующего слоя и класс сплошности биметаллических листов (по результатам ультразвукового контроля), определенные по ГОСТ 10885-85, а также толщина слоя из коррозионностойкой стали в готовых листах. Для испытаний на стойкость против питтинговой коррозии использовали нейтральный (рН 7,35) хлоридный раствор, содержащий 0,2 М NaCl; 0,2 М Н3ВО3; 0,005 М Na2B4O7. Анодные потенциодинамические поляризационные кривые снимали при развертке потенциала со скоростью 0,2 мВ/с. В процессе испытаний проводили деаэрацию испытательного раствора продувкой азотом. Испытания проводили в НИФХИ им. Л.Я.Карпова с использованием стандартных методов (ГОСТ 9.912-89, Ст СЭВ 6446-88). Стойкость против питтинговой коррозии оценивали по максимальной глубине питтингов, образовавшихся в процессе испытаний.The parameters of the blanks of the base layer (thickness and width), the specified thickness of the deposited layer, the surfacing speed, the resistance of the slag bath, the composition and basicity of the slag are given in table. 1. In the table. 2 shows the characteristics of the obtained bimetallic ingots and sheets: the content of impurities and chromium in the deposited layer and the associated resistance to pitting corrosion - the maximum pitting depth after testing according to the procedure described below, the number of stages during rolling per sheet, cladding layer shear resistance and class continuity of bimetallic sheets (according to the results of ultrasonic testing), determined according to GOST 10885-85, as well as the thickness of the layer of corrosion-resistant steel in the finished sheets. For testing for resistance to pitting corrosion, a neutral (pH 7.35) chloride solution containing 0.2 M NaCl was used; 0.2 M H 3 BO 3 ; 0.005 M Na 2 B 4 O 7 . Anodic potentiodynamic polarization curves were taken during potential sweep at a speed of 0.2 mV / s. During testing, deaeration of the test solution was carried out by nitrogen purging. The tests were carried out at NIFHI im. L.Ya. Karpova using standard methods (GOST 9.912-89, St SEV 6446-88). Resistance to pitting corrosion was assessed by the maximum depth of pitting formed during testing.
Качество поверхности наплавленного слоя для всех исследованных вариантов удовлетворительное. The surface quality of the deposited layer for all investigated options is satisfactory.
Из табл. 2 видно, что только для вариантов 9 и 10, полностью соответствующих формуле изобретения, получено высокое качество биметаллических заготовок и листов по всем исследованным характеристикам: глубина питтингов не превышает 15 мкм, что связано с высокой чистотой стали по примесям (содержание серы и кислорода - 0,004% каждого) и с высоким содержанием хрома (17,9-18,1%). From the table. 2 shows that only for
Для варианта 1, соответствующего прототипу, чтобы получить листы нужной толщины, потребовалась двухстадийная прокатка. Кроме того, из-за высокого содержания примесей (0,013% серы и 0,008% кислорода) сталь имеет низкую стойкость против питтинговой коррозии - максимальная глубина питтингов - 150 мкм. For
Для всех остальных вариантов также наблюдаются отклонения от требуемых качественных показателей. Для вариантов 3 и 5 либо из-за более высоких значений скорости наплавки (1200 кг/ч), либо электросопротивления шлаковой ванны (5,3-5,5 мОм), чем по формуле изобретения (550-950 кг/ч и 3,5-5,0 мОм, соответственно) и, следовательно, из-за более высоких значений глубины проплавления основного слоя получена повышенная толщина наплавленного слоя по сравнению с заданной (до 4 и более мм, что сооответствует 20 и более% от общей толщины слитков и листов) и пониженное содержание хрома (16,6-16,8%), что приводит к снижению коррозионной стойкости (увеличению максимальной глубины питтингов - до 30-40 мкм). Для вариантов 4 и 6 из-за низких значений указанных параметров (скорость наплавки - 500 кг/ч, электросопротивление - 3,3-3,4 мОм, соответственно), глубина проплавления оказалась недостаточной и, как следствие, в готовых листах получены пониженные значения прочности сцепления слоев, а также выявлены несплошности по результатам ультразвукового контроля. При этом листы по варианту 6 имели класс сплошности 3 (вместо требуемого 1), а листы по варианту 4 оказались полностью бракованными. For all other options, deviations from the required quality indicators are also observed. For
Для варианта 7 из-за низкой основности шлака (0,98) получено высокое содержание примесей в наплавленном слое (0,014% серы и 0,007% кислорода), что привело к увеличению максимальной глубины питтингов до 130 мкм. For
Для варианта 8 из-за высокой основности шлака (3,8) содержание хрома получилось низким - 16%, что связано не только с разбавлением коррозионностойкой стали сталью основы, но и с частичным переходом хрома в шлак. При этом, несмотря на высокую чистоту стали по примесям (содержание серы 0,001% и кислорода 0,004%) коррозионная стойкость наплавленного слоя оказалась недостаточно высокой - максимальная глубина питтингов составила 40 мкм. For
Таким образом, использование настоящего предложения существенно повышает коррозионную стойкость наплавленного слоя биметаллических слитков и листов, технологичность слитков при прокатке на листы (снижает трудоемкость или стадийность передела слитков в листовой прокат и, соответственно, стоимость листов) при сохранении высокой прочности и сплошности соединения слоев, равномерности толщины и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя. Thus, the use of this proposal significantly increases the corrosion resistance of the deposited layer of bimetallic ingots and sheets, the manufacturability of ingots when rolling into sheets (reduces the complexity or stage-by-stage conversion of ingots into sheet metal and, accordingly, the cost of sheets) while maintaining high strength and continuity of the connection of the layers, uniformity thickness and satisfactory surface quality of the deposited layer.
Claims (1)
Vн= (1150-20D)±200, кг/ч,
где Vн - скорость формирования наплавленного слоя, кг/ч,
D - толщина наплавленного слоя, % от общей толщины слитка,
при значении электросопротивления шлаковой ванны в интервале 3,5-5,0 мОм, под шлаком, содержащим, мас. %:
СаО - 20-30
SiO2 - 10-30
Al2О3 - 2-15
MgO - 2-5
СаF2 и примеси - Остальное
причем основность шлака, вычисляемая по уравнению
О= (0,018СаО+0,015 MgO+0,006 CaF2)/(0,017SiO2+0,005Al2О3),
соответствует условию: 1,5<О<3.A method for producing a bimetallic ingot, including placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the mold wall, installing a consumable electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, guiding the slag bath and remelting the consumable electrode in it with the formation of a deposited layer with regulated formation speed and electrical resistance of the slag bath, characterized in that on the workpiece of the main layer with a thickness of 150-300 mm with a width of 1000-1600 mm fo frame the deposited layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the ingot, with a speed assigned in accordance with the ratio
V n = (1150-20D) ± 200, kg / h,
where V n - the speed of formation of the deposited layer, kg / h,
D is the thickness of the deposited layer,% of the total thickness of the ingot,
when the value of the electrical resistance of the slag bath in the range of 3.5-5.0 mOhm, under the slag containing, wt. %:
CaO - 20-30
SiO 2 - 10-30
Al 2 O 3 - 2-15
MgO - 2-5
CaF 2 and impurities - The rest
moreover, the basicity of the slag, calculated by the equation
O = (0.018 CaO + 0.015 MgO + 0.006 CaF 2 ) / (0.017 SiO 2 + 0.005 Al 2 O 3 ),
corresponds to the condition: 1.5 <O <3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114433A RU2193071C2 (en) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | Method of producing bimetallic ingot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114433A RU2193071C2 (en) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | Method of producing bimetallic ingot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000114433A RU2000114433A (en) | 2002-04-27 |
| RU2193071C2 true RU2193071C2 (en) | 2002-11-20 |
Family
ID=20235819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000114433A RU2193071C2 (en) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | Method of producing bimetallic ingot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193071C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534888C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Manufacturing method for two-layer hot-rolled steel plate |
| CN112899491A (en) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 普米吉(上海)国际贸易有限公司 | Method for smelting heterogeneous ingot in electric furnace |
| CN114107684A (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-01 | 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司 | Electroslag remelting rolling method for 08AL steel/316 stainless steel |
| RU2774689C1 (en) * | 2022-03-09 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing a corrosion-resistant bimetallic ingot |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2525133A (en) * | 1945-06-22 | 1950-10-10 | Kellogg M W Co | Manufacture of composite metal articles |
| SU559967A1 (en) * | 1976-02-16 | 1977-05-30 | Ордена Ленина И Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О. Патона Ан Украинской Сср | The method of obtaining a two-layer metal billet under a layer of heated slag |
| WO1986006415A1 (en) * | 1985-04-26 | 1986-11-06 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky, Proektno-Konst | Method and device for making hollow blanks by electroslag remelting |
| WO1993009258A1 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-13 | Elektrometallurgichesky Zavod 'elektrostal' Imeni I.F.Tevosiana | Method for electroslag casting of ingots from a granular metal-containing blend |
| RU2083700C1 (en) * | 1995-04-20 | 1997-07-10 | Акционерное общество открытого типа Завод "Красный Октябрь" | Method of production of bimetallic ingot |
| RU2087561C1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-08-20 | Родионова Ирина Гавриловна | Method of production of bimetallic ingot |
-
2000
- 2000-06-05 RU RU2000114433A patent/RU2193071C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2525133A (en) * | 1945-06-22 | 1950-10-10 | Kellogg M W Co | Manufacture of composite metal articles |
| SU559967A1 (en) * | 1976-02-16 | 1977-05-30 | Ордена Ленина И Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О. Патона Ан Украинской Сср | The method of obtaining a two-layer metal billet under a layer of heated slag |
| WO1986006415A1 (en) * | 1985-04-26 | 1986-11-06 | Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky, Proektno-Konst | Method and device for making hollow blanks by electroslag remelting |
| WO1993009258A1 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-13 | Elektrometallurgichesky Zavod 'elektrostal' Imeni I.F.Tevosiana | Method for electroslag casting of ingots from a granular metal-containing blend |
| RU2083700C1 (en) * | 1995-04-20 | 1997-07-10 | Акционерное общество открытого типа Завод "Красный Октябрь" | Method of production of bimetallic ingot |
| RU2087561C1 (en) * | 1996-06-14 | 1997-08-20 | Родионова Ирина Гавриловна | Method of production of bimetallic ingot |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534888C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Manufacturing method for two-layer hot-rolled steel plate |
| CN112899491A (en) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 普米吉(上海)国际贸易有限公司 | Method for smelting heterogeneous ingot in electric furnace |
| CN114107684A (en) * | 2021-09-28 | 2022-03-01 | 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司 | Electroslag remelting rolling method for 08AL steel/316 stainless steel |
| RU2774689C1 (en) * | 2022-03-09 | 2022-06-21 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing a corrosion-resistant bimetallic ingot |
| RU2774761C1 (en) * | 2022-03-09 | 2022-06-22 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for obtaining a bimetallic ingot |
| RU2780082C1 (en) * | 2022-07-06 | 2022-09-19 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing bimetallic ingot with cladding layer from corrosion-resistant steel |
| RU2786101C1 (en) * | 2022-07-06 | 2022-12-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for production of bimetal ingot |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6042952A (en) | Extremely-thin steel sheets and method of producing the same | |
| EP2209926B1 (en) | Complex metallographic structured steel and method of manufacturing same | |
| CN111347735A (en) | A kind of composite plate for brazing and its manufacturing method | |
| JP2006037141A (en) | Steel plate for heat treatment with excellent liquid metal brittleness resistance | |
| KR890003664B1 (en) | Cold rolled steel sheet for enamel coating and its manufacturing method | |
| RU2193071C2 (en) | Method of producing bimetallic ingot | |
| CN111893388B (en) | Corrosion-resistant steel bar and production process thereof | |
| CN107747021A (en) | Corrosion-resistant rail for high-speed railway and its production method | |
| CN113994016A (en) | Method for producing a sheet metal component from a flat steel product provided with a corrosion protection coating | |
| CN115722670A (en) | A kind of double metal composite material and preparation method thereof | |
| RU2774761C1 (en) | Method for obtaining a bimetallic ingot | |
| RU2774689C1 (en) | Method for producing a corrosion-resistant bimetallic ingot | |
| JPH04103743A (en) | Fe-Ni alloy thin plate for shadow mask and its manufacturing method | |
| RU2087561C1 (en) | Method of production of bimetallic ingot | |
| JP4332087B2 (en) | Plated steel sheet for enamel with good enamel adhesion, method for producing the same, and enamel product | |
| RU2786101C1 (en) | Method for production of bimetal ingot | |
| CN111842827B (en) | Method for controlling center segregation of casting blank | |
| RU2780082C1 (en) | Method for producing bimetallic ingot with cladding layer from corrosion-resistant steel | |
| CN119278287A (en) | Austenitic Fe-Ni-Cr alloy with excellent oxidation resistance and method for producing the same | |
| CN116397167A (en) | Cold-rolled steel strip for measuring tape and production method thereof | |
| RU2485188C1 (en) | Bimetallic ingot obtaining method | |
| US5712046A (en) | Titanium ring for an electrodeposition drum and a method for its manufacture | |
| JPH10102222A (en) | Cold rolled steel sheet for direct single enamel with excellent deep drawability and method for producing the same | |
| JP4319945B2 (en) | High carbon steel plate with excellent hardenability and workability | |
| JP2008195983A (en) | Steel plate superior in sectility |