RU2241050C1 - Method of electroslag remelting - Google Patents
Method of electroslag remelting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2241050C1 RU2241050C1 RU2003136720/02A RU2003136720A RU2241050C1 RU 2241050 C1 RU2241050 C1 RU 2241050C1 RU 2003136720/02 A RU2003136720/02 A RU 2003136720/02A RU 2003136720 A RU2003136720 A RU 2003136720A RU 2241050 C1 RU2241050 C1 RU 2241050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- remelting
- metal
- slag
- increase
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к специальным процессам электроплавки.The invention relates to the field of electrometallurgy, in particular to special processes of electric melting.
В настоящее время проведение процесса электрошлакового переплава в основном осуществляется вертикальным перемещением (оплавлением) расходуемого электрода в кристаллизатор. При переплаве уменьшается длина расходуемого электрода и его электрическое сопротивление, уменьшается также высота шлаковой ванны, т.к. шлак расходуется на гарнисаж. Эти изменения приводят к увеличению подводимой к шлаковой ванне мощности, в результате чего скорость переплава постепенно возрастает, а следовательно, изменяются условия протекания физико-химических процессов и скорость кристаллизации слитка.Currently, the process of electroslag remelting is mainly carried out by vertical movement (fusion) of the consumable electrode into the mold. During remelting, the length of the consumable electrode and its electrical resistance decrease, the height of the slag bath also decreases, because slag is spent on the skull. These changes lead to an increase in the power supplied to the slag bath, as a result of which the remelting rate gradually increases, and therefore, the conditions of the flow of physicochemical processes and the crystallization rate of the ingot change.
Для повышения однородности свойств металла необходимо скорость плавления электрода поддерживать постоянной, для чего необходимо обеспечить постоянную мощность, подводимую к шлаковой ванне.To increase the uniformity of the properties of the metal, it is necessary to maintain the melting rate of the electrode constant, for which it is necessary to ensure a constant power supplied to the slag bath.
Известен способ электрошлакового переплава, при котором для поддержания постоянной мощности, подводимой к шлаковой ванне, электрошлаковые печи оборудуются трансформаторами ступенчатого типа. Плавку ведут в дифференцированном режиме, переключая ступень напряжения трансформатора по мере сплавления электрода на более низкую [1], при этом происходит уменьшение его активного и индуктивного сопротивлений.A known method of electroslag remelting, in which to maintain constant power supplied to the slag bath, electroslag furnaces are equipped with step transformers. Melting is carried out in a differentiated mode, switching the voltage level of the transformer as the electrode is fused to a lower one [1], while its active and inductive resistances decrease.
Недостатком данного способа является то, что скорость плавления электрода изменяется так же, как и напряжение, т.е. ступенчато, следовательно, остается неоднородность состава и кристаллической структуры формируемого слитка.The disadvantage of this method is that the melting rate of the electrode changes in the same way as the voltage, i.e. stepwise, therefore, the heterogeneity of the composition and crystalline structure of the formed ingot remains.
Известен способ электрошлакового переплава расходуемых электродов с заданной скоростью плавления с применением сложных регуляторов типа АРШМ-Т [2].A known method of electroslag remelting of consumable electrodes with a given melting rate using complex regulators such as ARSHM-T [2].
Недостатком данного способа является низкая надежность таких регуляторов, что не позволяет в полной мере обеспечить высокую однородность получаемого металла.The disadvantage of this method is the low reliability of such regulators, which does not allow to fully ensure high uniformity of the obtained metal.
В качестве прототипа принят способ электрошлаковой выплавки полых слитков, осуществляемый с вращением расходуемого электрода вокруг своей оси и вертикальным перемещением его вниз по ходу оплавления [3]. Как показано в работе [4], вращение электрода приводит к увеличению скорости переплава без увеличения подводимой мощности; кроме того, улучшаются процессы рафинирования металла от неметаллических включений.As a prototype adopted a method of electroslag smelting of hollow ingots, carried out with the rotation of the consumable electrode around its axis and its vertical movement downward during reflow [3]. As shown in [4], the rotation of the electrode leads to an increase in the remelting rate without increasing the input power; in addition, refining processes of metal from non-metallic inclusions are improved.
Недостатком данного способа является то, что, обеспечивая повышение качества слитка за счет обеспечения свободной усадки и улучшения процессов рафинирования металла, он не обеспечивает получения высокой однородности слитка.The disadvantage of this method is that, providing an increase in the quality of the ingot due to the provision of free shrinkage and improvement of metal refining processes, it does not provide high uniformity of the ingot.
Задачей изобретения является повышение однородности слитка электрошлакового переплава за счет сохранения постоянства скорости переплава электрода.The objective of the invention is to increase the uniformity of the ingot electroslag remelting by maintaining a constant speed of remelting of the electrode.
Задача решается тем, что в способе электрошлакового переплава, включающем вращение расходуемого электрода, согласно изобретению расходуемый электрод в начальный момент переплава вращают вокруг своей оси с линейной скоростью, определяемой из выражения:The problem is solved in that in the method of electroslag remelting, including the rotation of a consumable electrode, according to the invention, the consumable electrode is rotated around its axis with a linear velocity determined from the expression:
где g - ускорение силы тяжести, м/с2;where g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
σме-ш - межфазное натяжение на границе раздела металл - шлак, Дж/м2;σ me-sh - interfacial tension at the metal-slag interface, J / m 2 ;
Δр - разность плотностей металла и шлака, кг/м3;Δr - the difference in the densities of metal and slag, kg / m 3 ;
r - радиус электрода, м,r is the radius of the electrode, m,
при этом в процессе переплава эту линейную скорость снижают прямопропорционально падению сопротивления на электроде и шлаковой ванне.in the process of remelting, this linear velocity is reduced in direct proportion to the drop in resistance at the electrode and slag bath.
При вращении электрода на пленку жидкого металла на его торце помимо гравитационных сил будет действовать центробежная сила, которая обуславливает формирование капель жидкого металла ближе к боковой поверхности электрода и более эффективный (принудительный) съем жидкого металла, что приводит к увеличению скорости наплавления слитка без подведения дополнительной энергетической мощности. В начальный момент переплава при скорости вращения расходуемого электрода, определенной по приведенной выше формуле, оплавляемый торец электрода приобретает плоскую форму, что соответствует максимальной скорости переплава при выбранном электрическом и шлаковом режимах. По мере оплавления электрода его активное и индуктивное сопротивления уменьшаются, а следовательно, повышается активная мощность, выделяемая на шлаковой ванне. Повышение активной мощности, выделяющейся на шлаковой ванне, приводит к увеличению количества жидкой фазы, образующейся на торце электрода в единицу времени. При неизменной скорости вращения электрода это приведет к увеличению количества жидкого металла, снимаемого в единицу времени с торца электрода, т.е. к увеличению скорости переплава. При уменьшении скорости вращения электрода прямопропорционально падению сопротивления на электроде действие центробежных сил на пленку жидкого металла будет уменьшаться, соответственно будет уменьшаться и количество металла, снимаемого под действием центробежных сил с торца электрода в единицу времени, но при этом увеличится количество металла, снимаемого с торца электрода под действием гравитационных сил. Суммарное же количество металла, снимаемое с торца электрода в единицу времени под действием центробежных и гравитационных сил, останется неизменным, что обеспечит постоянство скорости переплава, а значит, неизменность условий протекания физико-химических процессов рафинирования металла, что в свою очередь ведет к получению слитка с высокой степенью однородности.When the electrode rotates on a liquid metal film, at its end, in addition to gravitational forces, a centrifugal force will act, which causes the formation of drops of liquid metal closer to the side surface of the electrode and more efficient (forced) removal of liquid metal, which leads to an increase in the rate of deposition of the ingot without adding additional energy power. At the initial moment of remelting, at the rotation speed of the consumable electrode, determined by the above formula, the melted end of the electrode acquires a flat shape, which corresponds to the maximum remelting speed for the selected electric and slag modes. As the electrode melts, its active and inductive resistances decrease, and therefore, the active power released on the slag bath increases. An increase in the active power released on the slag bath leads to an increase in the amount of the liquid phase formed at the end of the electrode per unit time. At an unchanged speed of rotation of the electrode, this will lead to an increase in the amount of liquid metal removed per unit time from the end of the electrode, i.e. to increase the speed of remelting. With a decrease in the electrode rotation speed in direct proportion to the resistance drop on the electrode, the action of centrifugal forces on the liquid metal film will decrease, and the amount of metal removed under the action of centrifugal forces from the end of the electrode per unit time will decrease, but the amount of metal removed from the end of the electrode will increase under the influence of gravitational forces. The total amount of metal removed from the end of the electrode per unit time under the action of centrifugal and gravitational forces will remain unchanged, which will ensure a constant rate of remelting, and therefore, unchanged conditions for the flow of physicochemical processes of metal refining, which in turn leads to the production of an ingot with high degree of uniformity.
Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.
Изучение возможности выплавки слитков по предлагаемому способу проводилось на электрошлаковой установке А-550, оснащенной механизмом вращения электрода. По предложенной технологии провели ряд плавок стали 12Х2Н4А и 12Х18Н10Т. Диаметр переплавляемого электрода 80 мм, кристаллизатора - 150 мм, флюс АНФ-6, электрические параметры: I=1,8 кА, U=38 В. По приведенной ранее формуле определили скорость вращения электрода, обеспечивающую максимальную производительность, которая составила 80 об/мин. На плавках постоянно контролировали линейную скорость переплава, и при ее увеличении (что свидетельствовало о падении сопротивления на электроде) снижали скорость вращения электрода до восстановления первоначально заданной скорости переплава. На протяжении плавки скорость вращения электрода снижали с 80 до 60 об/мин. Такое изменение скорости вращения электрода в процессе плавки обеспечило постоянство скорости переплава, а следовательно, и неизменность условий протекания физико-химических процессов рафинирования металла, что в свою очередь ведет к повышению однородности получаемого слитка.The study of the possibility of smelting ingots by the proposed method was carried out on electroslag unit A-550, equipped with a mechanism for rotating the electrode. According to the proposed technology, we conducted a series of steel melts 12X2H4A and 12X18H10T. The diameter of the remelted electrode is 80 mm, the mold is 150 mm, the flux is ANF-6, the electrical parameters are: I = 1.8 kA, U = 38 V. Using the above formula, we determined the rotation speed of the electrode, providing maximum performance, which was 80 rpm . The linear speed of the remelting was constantly monitored on the melts, and with its increase (which indicated a decrease in the resistance on the electrode), the rotation speed of the electrode was reduced until the initial set remelting rate was restored. During melting, the rotation speed of the electrode was reduced from 80 to 60 rpm. Such a change in the speed of rotation of the electrode during the smelting process ensured a constant remelting rate, and, consequently, the invariance of the physical and chemical processes of metal refining, which in turn leads to an increase in the uniformity of the obtained ingot.
Результаты опробования способа приведены в таблице.The results of testing the method are shown in the table.
Из таблицы видно, что применение данной технологии обеспечивает высокую химическую однородность по высоте слитка.The table shows that the application of this technology provides high chemical uniformity over the height of the ingot.
При переплаве стали 12Х18Н10Т (диаметр электрода 80 мм, кристаллизатора 150 мм) под флюсом АНФ-6 происходит значительный угар титана, однако при предложенной технологии обеспечивается более равномерное содержание титана по высоте слитка, которое колеблется в пределах 0,21...0,25% при исходном содержании 0,70%. При переплаве стали 12Х2Н4А также наблюдалось более равномерное распределение по высоте и сечению слитка хрома, углерода, марганца, кремния, чем по традиционной технологии.When steel 12Kh18N10T is remelted (electrode diameter 80 mm, mold 150 mm), a significant titanium burnout occurs under the ANF-6 flux, however, with the proposed technology, a more uniform titanium content is ensured over the height of the ingot, which ranges from 0.21 ... 0.25 % at the initial content of 0.70%. During the remelting of steel 12Kh2N4A, a more uniform distribution of the height of the cross section of the ingot of chromium, carbon, manganese, and silicon was also observed than by traditional technology.
Характерной особенностью макроструктуры опытных слитков является более выраженная ориентация главных осей дендритов параллельно оси слитка.A characteristic feature of the macrostructure of the experimental ingots is a more pronounced orientation of the main axes of the dendrites parallel to the axis of the ingot.
Помимо этого, во всех случаях наблюдалась более высокая производительность процесса, хотя сила тока и напряжения, подаваемые на электрод, оставались неизменными.In addition, in all cases, a higher productivity of the process was observed, although the current and voltage supplied to the electrode remained unchanged.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Предлагаемый способ может быть использован в промышленном производстве для повышения однородности слитков и производительности установок ЭШП.The proposed method can be used in industrial production to increase the uniformity of the ingots and the performance of ESR installations.
Источники информацииSources of information
1. Электрошлаковые печи. Б.И.Медовар, Л.М.Ступак, Г.А.Бойко и др. Киев: Наукова думка. - 1976. - 414 с.1. Electroslag furnaces. B.I. Medovar, L.M. Stupak, G.A. Boyko and others. Kiev: Naukova Dumka. - 1976. - 414 p.
2. Бергман К. Дж. Система питания и управления оборудованием для электрошлакового переплава железа и стали в Швеции, ч.2. - В кн.: Специальная электрометаллургия. Киев. - 1972.2. Bergman K. J. Power supply and control system for electroslag remelting of iron and steel in Sweden, part 2. - In the book: Special electrometallurgy. Kiev. - 1972.
3. Медовар Б.И., Артамонов В.Л., Мартын В.М., Чекотило Л.В. Авт. св. СССР, кл. С 22 b 9/18, №340294, заявл. 20.07.70, опубл. 25.06.80.3. Medovar B.I., Artamonov V.L., Martyn V.M., Chekotilo L.V. Auth. St. USSR, class C 22 b 9/18, No. 340294, declared 07.20.70, publ. 06/25/80.
4. Вачугов Г.А., Хасин Г.А., Чуманов В.И. и др. Влияние вращения переплавляемого электрода на процесс ЭШП //Специальная электрометаллургия. 1975. Вып.25. С.31-36.4. Vachugov G.A., Khasin G.A., Chumanov V.I. et al. Effect of rotation of a remelted electrode on an ESR process // Special Electrometallurgy. 1975. Issue 25. S.31-36.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136720/02A RU2241050C1 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Method of electroslag remelting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136720/02A RU2241050C1 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Method of electroslag remelting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2241050C1 true RU2241050C1 (en) | 2004-11-27 |
Family
ID=34311379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003136720/02A RU2241050C1 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Method of electroslag remelting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2241050C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413016C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Procedure for fabrication of hollow ingot by electric-slag re-melting |
| RU2701698C1 (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method of billet alloying by means of melting electrode with coating in process of electroslag remelting |
| RU2761192C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» | Method for obtaining multilayer ingots by electroslag remelting |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2048553C1 (en) * | 1992-06-22 | 1995-11-20 | Чуманов Валерий Иванович | Method for producing variable-section ingot by electroslag remelting |
-
2003
- 2003-12-17 RU RU2003136720/02A patent/RU2241050C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2048553C1 (en) * | 1992-06-22 | 1995-11-20 | Чуманов Валерий Иванович | Method for producing variable-section ingot by electroslag remelting |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВАЧУГОВ Г.А. и др. Влияние вращения переплавляемого электрода на процесс ЭШП. М., Спецэлектрометаллургия, 1975, вып.25, с.31-36. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413016C1 (en) * | 2009-06-22 | 2011-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Procedure for fabrication of hollow ingot by electric-slag re-melting |
| RU2701698C1 (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method of billet alloying by means of melting electrode with coating in process of electroslag remelting |
| RU2761192C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-12-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» | Method for obtaining multilayer ingots by electroslag remelting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101886184B (en) | Aluminum alloy super-purification refining method | |
| CN101624657A (en) | Method for magnetic control electroslag remelting and high-efficiency refining high temperature alloy and device therefor | |
| US6350293B1 (en) | Bottom pour electroslag refining systems and methods | |
| RU2241050C1 (en) | Method of electroslag remelting | |
| Chumanov et al. | Technology for electroslag remelting with rotation of the consumable electrode | |
| US4450007A (en) | Process for electroslag remelting of manganese-base alloys | |
| KR102283343B1 (en) | Slag for electro slag remelting and the method for preparing ingot using the same | |
| CN112301230B (en) | Hollow electroslag remelting consumable electrode, preparation method thereof and electroslag remelting method | |
| CN101603129B (en) | Method for removing iron impurity from aluminium alloy | |
| US4167963A (en) | Method and apparatus for feeding molten metal to an ingot during solidification | |
| JPH0639635B2 (en) | Electroslag remelting method for copper and copper alloys | |
| RU2413016C1 (en) | Procedure for fabrication of hollow ingot by electric-slag re-melting | |
| US3565994A (en) | Electrode slag melting method | |
| US6913066B2 (en) | Method and device for producing ingots or strands of metal by melting electrodes in an electroconductive slag bath | |
| RU2715822C1 (en) | Method for electroslag remelting of metal-containing wastes | |
| RU2736949C2 (en) | Method of ingot forming in crystallizers of special-metallurgical furnaces | |
| US4184869A (en) | Method for using flux and slag deoxidizer in ESR process | |
| Chumanov et al. | Speed control of remelting in the electroslag process by changing the rotation speed consumable electrode | |
| US3759311A (en) | Arc slag melting | |
| US1894657A (en) | Method and apparatus for refining metals | |
| RU2332471C2 (en) | Method of electroslag remelting (versions) | |
| CN106480324A (en) | A kind of electroslag remelting equipment of use electrochemical deoxidising and electro-slag re-melting method | |
| RU2497959C1 (en) | Electroslag remelting method, and device for its implementation | |
| RU2337979C1 (en) | Control mode of electroslag installation operating regime and facility for its implementation | |
| CN117305611B (en) | Nickel-copper alloy electroslag remelting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051218 |