[go: up one dir, main page]

RU2267379C1 - Process for electroslag casting of rolling rolls - Google Patents

Process for electroslag casting of rolling rolls Download PDF

Info

Publication number
RU2267379C1
RU2267379C1 RU2004116645/02A RU2004116645A RU2267379C1 RU 2267379 C1 RU2267379 C1 RU 2267379C1 RU 2004116645/02 A RU2004116645/02 A RU 2004116645/02A RU 2004116645 A RU2004116645 A RU 2004116645A RU 2267379 C1 RU2267379 C1 RU 2267379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
slag
rolling rolls
mold
casting
Prior art date
Application number
RU2004116645/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004116645A (en
Inventor
Валерий Иванович Веревкин (RU)
Валерий Иванович Веревкин
Валерий Александрович Быстров (RU)
Валерий Александрович Быстров
нин Иван Филиппович Сел (RU)
Иван Филиппович Селянин
Тарас Александрович Атавин (RU)
Тарас Александрович Атавин
Михаил Всеволодович Оборин (RU)
Михаил Всеволодович Оборин
Original Assignee
Кузбасская государственная педагогическая академия (КузГПА)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кузбасская государственная педагогическая академия (КузГПА) filed Critical Кузбасская государственная педагогическая академия (КузГПА)
Priority to RU2004116645/02A priority Critical patent/RU2267379C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267379C1 publication Critical patent/RU2267379C1/en
Publication of RU2004116645A publication Critical patent/RU2004116645A/en

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: processes for casting bimetallic cylindrical articles such as rolling rolls.
SUBSTANCE: process comprises steps of casting melt metal under layer of slag to mold; using melting electrodes connected with DC source at successively alternating polarity of electrode connection. Electrodes are in the form of coaxial helixes with variable winding direction and they are uniformly shifted one relative to other according to azimuth. Number of electrodes is selected in such a way that is multiple to four. Azimuth spacing between adjacent electrodes exceeds spacing between ends of electrodes and locking plate of mold.
EFFECT: enhanced quality of rolling rolls due to averaged properties of melts.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области литья, а более конкретно к способам литья биметаллических цилиндрических изделий, например прокатных валков.The invention relates to the field of casting, and more particularly to methods of casting bimetallic cylindrical products, such as rolling rolls.

Известен способ электрошлаковой наплавки (авторское свидетельство СССР №1215251, приоритет от 02.08.84), заключающийся в наплавке твердого сплава на поверхность детали с одновременным подогревом ванны несколькими электродами. Подогрев не одним, а несколькими параллельно подключенными электродами более равномерен, чем одним вертикальным или круто наклоненным электродом, так как тепловая мощность распределяется между всеми локальными зонами разогрева. Но в тоже время разогрев шлаковой ванны вертикальными электродами менее равномерен, чем одним лежачим или пологим, так как вместо одного кольцевого активного пятна образуется несколько активных пятен меньшего размера под каждым электродом.A known method of electroslag surfacing (USSR author's certificate No. 1215251, priority 02.08.84), which consists in surfacing a hard alloy on the surface of the part with simultaneous heating of the bath with several electrodes. Heating is not more than one, but several parallel-connected electrodes are more uniform than one vertical or steeply inclined electrode, since the thermal power is distributed between all local heating zones. But at the same time, the heating of the slag bath with vertical electrodes is less uniform than with one lying or flat, because instead of one ring active spot several smaller active spots are formed under each electrode.

Непосредственное применение этого способа для электрошлакового литья затруднено тем, что при вертикальном расположении электродов не возникают спиральные утолщения переходного слоя на внутренней границе бандажа. Кроме того, при вертикальном расположении электродов практически не происходит азимутального перемешивания, а шлаковая и металлическая ванны по условиям перемешивания делятся на несколько независимых зон. Далекие друг от друга зоны могут существенно отличаться по температуре. В случае различий в химическом составе электродов будет различаться и химический состав зон. Эти различия могут сохраняться в течение всего процесса электрошлакового литья.The direct application of this method for electroslag casting is complicated by the fact that with the vertical arrangement of the electrodes there are no spiral thickenings of the transition layer on the inner border of the bandage. In addition, with a vertical arrangement of the electrodes, azimuthal mixing practically does not occur, and the slag and metal baths according to the mixing conditions are divided into several independent zones. Far from each other zones can vary significantly in temperature. In case of differences in the chemical composition of the electrodes, the chemical composition of the zones will also differ. These differences may persist throughout the electroslag casting process.

Известен также способ горизонтальной электрошлаковой наплавки (патент РФ №1619573, приоритет от 27.02.03), при котором в кристаллизатор устанавливают предварительно спеченный из твердосплавных пластин каркас, на него наносят слой флюса, сверху устанавливают пластинчатый электрод, а на него наносят слой флюса переменной толщины. Этот способ малопригоден для литья цилиндрических изделий. Кроме того, его применение приводит к излишней равномерности прогрева шлаковой ванны, и не ведет к образованию рельефа на внутренней поверхности бандажа.There is also known a method of horizontal electroslag surfacing (RF patent No. 1619573, priority from 02.27.03), in which a framework pre-sintered from carbide plates is installed in the mold, a flux layer is applied to it, a plate electrode is installed on top, and a variable-thickness flux layer is applied to it . This method is unsuitable for casting cylindrical products. In addition, its use leads to excessive uniformity of heating the slag bath, and does not lead to the formation of a relief on the inner surface of the bandage.

Наиболее близким по технической сущности является способ электрошлакового литья прокатных валков, заключающийся в заливке металла под слой шлака, подогреваемого спиральным электродом, состоящим из двух половин с противоположным направлением навивки, и реализующее его устройство (патент РФ №2183530, приоритет от 13.11.2000, кл. В 22 D 19/16). За счет концентрации мощности в зоне пятна и спирального смещения этой зоны в ходе процесса толщина переходного слоя оказывается неравномерной, он имеет спиральное утолщение, затрудняющее расслоение детали, причем направление спирали в середине детали (по высоте) меняется на противоположное, что делает невозможным развинчивание изделия.The closest in technical essence is the method of electroslag casting of rolls, which consists in pouring metal under a slag layer heated by a spiral electrode consisting of two halves with the opposite direction of winding, and implementing its device (RF patent No. 2183530, priority from 13.11.2000, cl . 22 D 19/16). Due to the concentration of power in the spot zone and the spiral displacement of this zone during the process, the thickness of the transition layer turns out to be uneven, it has a spiral thickening making it difficult to delaminate the part, and the direction of the spiral in the middle of the part (in height) is reversed, which makes it impossible to unscrew the product.

К недостаткам этого способа можно отнести то, что он не обеспечивает достаточно равномерный по азимуту нагрев шлака. При слабом токе его мощность оказывается недостаточной для ведения процесса, шлаковая ванна стынет и затвердевает. А это технологически недопустимо. При значительной силе тока приходится использовать толстый электрод. А чем он толще, тем больше его шаг. Следовательно, увеличивается и угол наклона, но при больших углах наклона электрода увеличивается и перепад силы тока по азимуту цилиндра. Следовательно, становится избыточной концентрация мощности в зоне активного пятна - минимум концентрации мощности может быть на порядок меньше максимума и часть ванны стынет. Излишне неравномерный нагрев шлака недопустим, так как ведет к неустойчивости электрошлакового процесса. При большом шаге спирали электрод в каждый конкретный момент времени находится только в одном месте шлаковой ванны. Поскольку плотность тока под электродом и вдали от него значительно отличаются друг от друга, то большая часть ванны холодает. Зависимость тепловой мощности Р, выделяемой на шлаковой ванне от силы тока I имеет вид перевернутой псевдопараболы. При снижении силы тока I на периферийных участках ванны (по отношению к месту вхождения электрода в шлак) режимная точка смещается в левую неустойчивую часть зависимости Р(I). В результате участки с подобным выделением мощности Р продолжают холодать, и электрошлаковый процесс в них затухает. Ванна в этих участках становится низкоэлектропроводной, а выделяемая мощность приближается к нулю. При большом диаметре цилиндра это приводит к тому, что переохлажденный участок при движении активного пятна вдоль кольца шлака не успевает разогреваться, пятно сжимается, его мощность оказывается недостаточной для прогрева всей ванны.The disadvantages of this method include the fact that it does not provide sufficiently uniform azimuthal heating of the slag. With a low current, its power is insufficient to conduct the process, the slag bath solidifies and hardens. And this is technologically unacceptable. With a significant current, you have to use a thick electrode. And the thicker it is, the greater its step. Consequently, the angle of inclination also increases, but at large angles of inclination of the electrode, the current drop in the azimuth of the cylinder also increases. Consequently, the concentration of power in the area of the active spot becomes excessive - the minimum of the concentration of power can be an order of magnitude less than the maximum and part of the bath freezes. Too uneven heating of the slag is unacceptable, as it leads to instability of the electroslag process. With a large step of the spiral, the electrode at each particular moment in time is located only in one place of the slag bath. Since the current density under the electrode and far from it is significantly different from each other, most of the bath is cold. The dependence of the thermal power P allocated on the slag bath on the current strength I has the form of an inverted pseudo-parabola. With a decrease in the current strength I in the peripheral parts of the bath (relative to the place where the electrode enters the slag), the mode point shifts to the left unstable part of the dependence P (I). As a result, areas with a similar release of power P continue to cool, and the electroslag process dies out in them. The bath in these areas becomes low-conductivity, and the released power approaches zero. With a large cylinder diameter, this leads to the fact that the supercooled area does not have time to warm up when the active spot moves along the slag ring, the spot is compressed, and its power is insufficient to heat the entire bath.

При малом шаге спирали электрод в шлаковой ванне располагается почти параллельно границе шлак - металл. При этом греется вся шлаковая ванна. Неравномерность нагрева ее отдельных участков становится недостаточной и положительный эффект избирательного плавления стенки цилиндра пропадает. Этот эффект сохраняется лишь при относительно малом диаметре цилиндра и относительно большом шаге спирали.At a small step of the spiral, the electrode in the slag bath is located almost parallel to the slag – metal interface. At the same time, the entire slag bath is heated. The uneven heating of its individual sections becomes insufficient and the positive effect of selective melting of the cylinder wall disappears. This effect is preserved only with a relatively small diameter of the cylinder and a relatively large pitch of the spiral.

Для больших диаметров изделия достичь приемлемого качества сплавления этим способом оказывается невозможно.For large product diameters, it is impossible to achieve an acceptable fusion quality in this way.

Задачей изобретения является одновременное обеспечение приемлемого качества отливок и устойчивости самого технологического процесса их изготовления.The objective of the invention is to simultaneously ensure acceptable quality of castings and the stability of the technological process of their manufacture.

Для этого предлагается использовать несколько соосных спиральных электродов, числом кратным четырем, равномерно сдвинутых относительно друг друга по азимуту и подключенных к источнику с последовательным чередованием полярности, причем азимутальное расстояние между соседними электродами выбирают больше расстояния между концами электродов и запорной плитой.For this, it is proposed to use several coaxial spiral electrodes, a multiple of four, uniformly shifted relative to each other in azimuth and connected to a source with sequential alternating polarity, with the azimuthal distance between adjacent electrodes being chosen greater than the distance between the ends of the electrodes and the plate.

Это позволяет иметь несколько активных пятен равной мощности. Перепад концентрации мощности возникает на расстоянии, меньшем длины окружности цилиндра, температура частично выравнивается за счет теплопроводной и конвективной теплопередачи. Остаточная неравномерность распределения температуры обеспечивает рельефное сплавление частей изделия, причем рельеф переходного слоя повторяет форму электродов и дополнительно работает как псевдорезьба, что делает образующееся соединение более надежным.This allows you to have several active spots of equal power. The difference in power concentration occurs at a distance less than the circumference of the cylinder, the temperature is partially equalized due to the heat-conducting and convective heat transfer. The residual unevenness of the temperature distribution provides a relief fusion of parts of the product, and the relief of the transition layer repeats the shape of the electrodes and additionally works as a pseudo-thread, which makes the resulting connection more reliable.

Для исключения возможности раскручивания изделия направление спирали на определенном уровне по высоте (например, по середине изделия) меняется на противоположное (как в патенте №2183530). Причем для уменьшения объема металлической и шлаковой ванн металл льют в щель между готовой осью валка и формой. Перемешивание ванны обеспечивается свободной конвекцией. Причем наклонное расположение горячих и холодных слоев ванны инициирует азимутальное течение шлака, а взаимное прилипание шлака и металла на границе их раздела - азимутальное течение металла. Это обеспечивает лучшее усреднение свойств расплавов.To exclude the possibility of unwinding the product, the direction of the spiral at a certain level in height (for example, in the middle of the product) is reversed (as in patent No. 2183530). Moreover, to reduce the volume of the metal and slag baths, metal is poured into the gap between the finished roll axis and the mold. Mixing the bath is provided by free convection. Moreover, the inclined arrangement of hot and cold layers of the bath initiates the azimuthal flow of slag, and the mutual adhesion of slag and metal at the interface is the azimuthal flow of metal. This provides a better averaging of the properties of the melts.

На чертежах показано устройство для реализации данного способа (фиг.1 и 2). Оно содержит источник тока (не показан), литейную форму 1 с устанавливаемой в нее готовой осью изделия 2 и несколько плавящихся спиральных электродов 3, образующих многозаходную спираль, меняющую направление завивки. Электроды закреплены в держателях (не показаны) и подключены к источнику тока с последовательным чередованием полярности. В нижней части формы на опорной заглушке 4 лежит металлическая запорная плита 5 - плоское кольцо. Число электродов кратно четырем. Ось валка - сплошное тело вращения, состоящее из трех соосных цилиндров: одного длинного, большого диаметра и двух более коротких и меньшего диаметра с их плавным сопряжением.The drawings show a device for implementing this method (figures 1 and 2). It contains a current source (not shown), a mold 1 with a finished product axis 2 installed in it, and several melting spiral electrodes 3 forming a multi-helix changing the curling direction. The electrodes are fixed in holders (not shown) and connected to a current source with sequential alternating polarity. In the lower part of the form on the support plug 4 lies a metal locking plate 5 - a flat ring. The number of electrodes is a multiple of four. The roll axis is a continuous body of revolution, consisting of three coaxial cylinders: one long, large diameter and two shorter and smaller diameters with their smooth mating.

Способ реализуется следующим образом. Электроды опускают внутрь формы. При этом между нижними концами электродов и запорной плитой оставляют промежуток, меньший азимутального расстояния между соседними электродами. После заливки жидкого шлака на все электроды подают напряжение. Цепь замыкается через расплав. Причем основной ток будет течь между электродами и металлической ванной. После наведения шлака и образования шлаковой ванны в щель между формой и осью изделия заливают жидкий металл. На поверхности раздела металл - шлак возникает несколько активных пятен, температура которых выше температуры промежутков между ними. В результате переходный слой получается рельефным. По мере плавления концов электродов пятна и промежутки смещаются азимутально вдоль окружности - проекции электродов на горизонтальную плоскость. Одновременно, по мере заливки металла, происходит подъем пятен и шлака. В результате одновременного вращения и подъема зон интенсивного подплавления форма переходного слоя оказывается спиральной и повторяет форму электродов. Такой рельеф переходного слоя напоминает резьбу и работает аналогично ей. После расплавления нижних спиралей в работу включаются верхние, завитые в противоположную сторону, направление вращения пятен и промежутков между ними меняется на противоположное, поэтому и направление спирали переходного слоя выше места стыка электродных спиралей противоположно направлению спирали переходного слоя в нижней части изделия. Рельеф одной части переходного слоя работает как левая псевдорезьба, другой - как правая, что исключает возможность раскручивания изделия, то есть оно не может быть расслоено без полного разрушения переходного слоя. Но так, как расстояние между соседними электродами меньше длины окружности - проекции электродов на горизонтальную плоскость, то перепад между максимальной и минимальной температурой меньше, чем при использовании одного электрода, что уменьшает начальные внутренние напряжения и делает распределение свойств изделия по азимуту более равномерным. В результате эксплуатационные свойства изделия будут лучше, чем свойства аналогичных изделий большого диаметра, отлитых известными способами.The method is implemented as follows. The electrodes are lowered into the mold. In this case, a gap is left between the lower ends of the electrodes and the locking plate, which is less than the azimuthal distance between adjacent electrodes. After pouring liquid slag, voltage is applied to all electrodes. The chain closes through the melt. Moreover, the main current will flow between the electrodes and the metal bath. After slag guidance and the formation of a slag bath, liquid metal is poured into the gap between the form and the axis of the product. At the metal - slag interface, several active spots arise, the temperature of which is higher than the temperature of the spaces between them. As a result, the transition layer is embossed. As the ends of the electrodes melt, spots and gaps shift azimuthally along a circle — the projection of the electrodes onto a horizontal plane. At the same time, as the metal is poured, spots and slag rise. As a result of the simultaneous rotation and rise of areas of intense melting, the shape of the transition layer is spiral and repeats the shape of the electrodes. This relief of the transition layer resembles a thread and works similarly to it. After the lower spirals are melted, the upper ones curled in the opposite direction are turned on, the direction of rotation of the spots and the gaps between them is reversed, therefore the direction of the transition layer spiral above the junction of the electrode spirals is opposite to the direction of the transition layer spiral in the lower part of the product. The relief of one part of the transition layer acts as a left pseudo-thread, the other as the right, which excludes the possibility of unwinding the product, that is, it cannot be stratified without complete destruction of the transition layer. But since the distance between adjacent electrodes is less than the circumference of the projection of the electrodes on a horizontal plane, the difference between the maximum and minimum temperatures is less than when using one electrode, which reduces the initial internal stresses and makes the distribution of product properties in azimuth more uniform. As a result, the operational properties of the product will be better than the properties of similar products of large diameter cast by known methods.

Claims (1)

Способ электрошлакового литья прокатных валков, включающий использование плавящихся электродов, выполненных в виде соосных спиралей со сменой направления навивки, заливку жидкого металла под слой шлака в форму, отличающийся тем, что используют число электродов, кратное четырем, равномерно сдвинутых относительно друг друга по азимуту, подключают их к источнику тока с последовательным чередованием полярности, причем азимутальное расстояние между соседними электродами выбирают большим расстояния между концами электродов и запорной плитой формы.The method of electroslag casting of rolling rolls, including the use of melting electrodes made in the form of coaxial spirals with a change in the direction of winding, pouring liquid metal under a slag layer into a mold, characterized in that the number of electrodes that are a multiple of four, uniformly shifted in azimuth, is connected them to a current source with sequential alternating polarity, and the azimuthal distance between adjacent electrodes is chosen to be large distances between the ends of the electrodes and the locking plate that form.
RU2004116645/02A 2004-06-01 2004-06-01 Process for electroslag casting of rolling rolls RU2267379C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004116645/02A RU2267379C1 (en) 2004-06-01 2004-06-01 Process for electroslag casting of rolling rolls

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004116645/02A RU2267379C1 (en) 2004-06-01 2004-06-01 Process for electroslag casting of rolling rolls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2267379C1 true RU2267379C1 (en) 2006-01-10
RU2004116645A RU2004116645A (en) 2006-01-10

Family

ID=35871343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004116645/02A RU2267379C1 (en) 2004-06-01 2004-06-01 Process for electroslag casting of rolling rolls

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267379C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461443C2 (en) * 2010-12-16 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота" Method of electroslag casting of rolling rolls

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1501132A (en) * 1974-03-29 1978-02-15 Hitachi Metals Ltd Electroslag casting of a metal roll
CN1193561A (en) * 1997-03-19 1998-09-23 内蒙古冶金研究院 Electroslag process for casting iron rolls
RU2183530C1 (en) * 2000-11-13 2002-06-20 Сибирский государственный индустриальный университет Apparatus for making bimetallic rolling rolls

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1501132A (en) * 1974-03-29 1978-02-15 Hitachi Metals Ltd Electroslag casting of a metal roll
CN1193561A (en) * 1997-03-19 1998-09-23 内蒙古冶金研究院 Electroslag process for casting iron rolls
RU2183530C1 (en) * 2000-11-13 2002-06-20 Сибирский государственный индустриальный университет Apparatus for making bimetallic rolling rolls

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461443C2 (en) * 2010-12-16 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота" Method of electroslag casting of rolling rolls

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004116645A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2375146C2 (en) Cast-in element for casting, cylinders block, method of coating creation at cast-in element and method of cylinders block manufacturing
JP5670034B2 (en) Method for manufacturing thin-walled spheroidal graphite cast iron products
CN114585461B (en) Method for manufacturing continuous casting mold
CN108746562A (en) Graphite electrode ring preheats the device and method that electroslag smelting casting prepares large-scale compound steel ingot
RU2267379C1 (en) Process for electroslag casting of rolling rolls
RU2310543C2 (en) Method for correlating heat transfer of molds, namely in zone of metal heel
CN107252880A (en) A kind of pair of awkward silence at a meeting continuously prepares the technique that large-size aluminum alloy justifies ingot casting
JPS62502598A (en) Method for manufacturing hollow billets by electroslag remelting and apparatus for carrying out the method
JP6611331B2 (en) Continuous casting method of slab made of titanium or titanium alloy
JPS60185089A (en) Direct current arc furnace
RU2461443C2 (en) Method of electroslag casting of rolling rolls
JP2021030258A (en) Water-cooled mold for continuous casting, and continuous casting method for steel
CN213794115U (en) High-temperature alloy molten steel flow distribution plate
RU2730360C1 (en) Electroslag surfacing method for billet and device for implementation thereof
RU2087561C1 (en) Method of production of bimetallic ingot
AU733520B2 (en) Continuous casting device with rollers and casting method with rollers
JP2001518394A (en) Tubular mold for continuous casting mold, especially for continuous casting of peritectic steel
CN1563439A (en) Chocks of directional solidification in use for billet heating furnace and preparation technique
RU2149074C1 (en) Method for continuous casting of thin flat metallic ingots
RU2271267C1 (en) Large-size end faces electroslag surfacing method
JP2000202583A (en) Continuous casting method and mold for continuous casting
JPH024747Y2 (en)
Aikin Jr Process Development of a Direct Cast U-6Nb 250 mm Cylinder
RU2198763C1 (en) Ingot mold for casting widened downward ingot and method for casting such ingot
JP3929205B2 (en) Method for melting the primary coating layer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060602