RU2343041C1

RU2343041C1 - Heating technique and heat insulation of crystallised ingot top part at pouring into mould

Info

Publication number: RU2343041C1
Application number: RU2007109676/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Косырев (RU); Анатолий Иванович Косырев; Матвей Владимирович Шишимиров (RU); Матвей Владимирович Шишимиров; Алексей Михайлович Якушев (RU); Алексей Михайлович Якушев
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-01-10
Also published as: RU2007109676A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: technique includes filling of mould and pouring box by metal, addition of slag mixture on the surface of liquid metal, melting of slug mixture and consumable electrode, similar by composition to teemed metal. Electrode is dipped into slug for 0.5 cm and melted down its end by laser ray, directed to side surface of electrode in the area of its contact with slug. Laser radiation is stricken into back-and-forth motion in the line of the contact.

EFFECT: increasing of metallic yield at its pouring into mould.

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разливке стали, сплавов и чистых металлов в изложницы.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the casting of steel, alloys and pure metals into molds.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка при разливке в изложницу (электрошлаковая подпитка) (Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1998. - С.543).The closest in technical essence to the proposed invention is a method of heating and thermal insulation of the upper part of a crystallizing ingot during casting into a mold (electroslag feed) (Voskoboinikov V.G., Kudrin V.A., Yakushev AM General metallurgy. - M .: Metallurgy, 1998 . - p. 543).

Способ заключается в заполнении металлом из ковша изложницы и прибыльной надставки, затем верхнюю часть слитка покрывают шлаком, в который погружают электрод того же химического состава, что и отливаемый слиток. Электрод подключают к трансформатору или выпрямителю. При прохождении электрического тока температура шлака повышается до 2000°С, электрод плавится, и капли расплавленного металла опускаются через слой шлака в жидкий металл прибыльной части слитка, уменьшая усадочную раковину и увеличивая выход годного на 15% и более.The method consists in filling molds and profitable extensions with metal from the ladle, then the upper part of the ingot is covered with slag, into which an electrode of the same chemical composition as the cast ingot is immersed. The electrode is connected to a transformer or rectifier. With the passage of electric current, the temperature of the slag rises to 2000 ° C, the electrode melts, and drops of molten metal are lowered through the slag layer into the liquid metal of the profitable part of the ingot, reducing the shrink shell and increasing the yield by 15% or more.

К недостаткам указанного способа следует отнести нестабильность процесса переплава электрода, связанную с положением торца электрода в шлаке. При недостаточном заглублении между электродом и шлаком возникают электрические дуги, что приводит к увеличению окисленности металла и количества неметаллических включений. Если электрод сильно погружен в шлак, то дуги возникают между электродом и металлом, что приводит к браку по макроструктуре слитка. Кроме того, использование трансформаторов или выпрямителей увеличивает себестоимость отливаемых слитков.The disadvantages of this method include the instability of the process of remelting the electrode associated with the position of the end of the electrode in the slag. With insufficient penetration between the electrode and slag, electric arcs arise, which leads to an increase in the oxidation of the metal and the number of non-metallic inclusions. If the electrode is heavily immersed in slag, arcs arise between the electrode and the metal, which leads to rejection on the macrostructure of the ingot. In addition, the use of transformers or rectifiers increases the cost of cast ingots.

Задачей изобретения является снижение себестоимости и увеличение выхода годного металла при разливке в изложницу.The objective of the invention is to reduce the cost and increase the yield of metal during casting into the mold.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка, включающем заполнение металлом из ковша изложницы и прибыльной надставки, подачу шлаковой смеси на поверхность жидкого металла, расплавление шлаковой смеси и расходуемого электрода того же химического состава, что и разливаемый металл, причем электрод погружают в шлак на 0,5 см и расплавляют конец электрода лучом лазера, направленного на боковую поверхность электрода в месте его контакта со шлаком, при этом лучу придают возвратно-поступательное движение по линии контакта.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method of heating and thermal insulation of the upper part of the crystallizing ingot, which includes filling the mold with a metal from the ladle and a profitable extension, feeding the slag mixture to the surface of the liquid metal, melting the slag mixture and the consumable electrode of the same chemical composition as the cast metal, and the electrode is immersed in slag by 0.5 cm and the end of the electrode is melted by a laser beam directed to the side surface of the electrode at its contact with varnish, while the beam is given a reciprocating motion along the line of contact.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо при разливке металла в изложницу.The invention has novelty, which follows from a comparison with the prototype, inventive step, as it clearly does not follow from the existing level of technology, is practically feasible when casting metal into a mold.

Способ обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка осуществляется следующим образом.The method of heating and thermal insulation of the upper part of the crystallizing ingot is as follows.

Жидкий металл из ковша подают в изложницу. После заполнения изложницы и прибыльной надставки металлом, на его поверхность добавляют шлаковую смесь и расплавляют ее излучением оптического квантового генератора большой плотности энергии - лазера (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. - С.549). После расплавления шлаковой смеси и наведения жидкого шлака в него на глубину, равную 0,5 см, погружают торец переплавляемого электрода того же химического состава, что и разливаемая сталь. Погружение торца электрода в шлак на глубину 0,5 см обеспечивает хороший прогрев шлака и торца электрода, высокую скорость плавления электрода и заполнения усадочной раковины. Увеличение глубины погружения электрода более чем на 0,5 см приведет к уменьшению скорости нагрева и плавления торца электрода, так как шлак является теплоизоляционным материалом и препятствует проникновению тепла лазерного луча к электроду. При интенсивной отдаче тепла с поверхности изложницы скорость плавления электрода может не обеспечить подпитку металла слитка для устранения усадочной раковины, что приведет к снижению выхода годного металла. Уменьшение глубины погружения торца электрода в шлак менее 0,5 см приведет к разрыву контакта и образованию воздушного зазора между торцом расходуемого электрода и шлаком, ухудшению условий нагрева электрода и шлака, уменьшению скорости подпитки слитка и, как следствие, к снижению выхода годного металла. Далее для расплавления торца электрода излучение оптического квантового генератора направляют на его боковую поверхность в месте контакта со шлаком. При этом лазерному лучу придают возвратно-поступательное движение по линии контакта электрода и шлака за счет того, что все детали лазера помещены в жесткий корпус, который через редуктор соединен с электроприводом перемещения корпуса лазера. При включении привода корпус лазера совершает возвратно-поступательное движение, что приводит к перемещению луча лазера. Это обеспечивает плавление торца электрода в верхнем слое шлака. Капли расплавленного металла опускаются через слой шлака в жидкий металл прибыльной части слитка, компенсируя тем самым усадку металла в слитке, предотвращая образование усадочной раковины и увеличивая выход годного металла в слитке.Liquid metal from the bucket is fed into the mold. After filling the mold and a profitable extension with metal, a slag mixture is added to its surface and melted by radiation of an optical quantum generator of high energy density - a laser (Physical Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia, 1990, Volume 2. - P.549). After the slag mixture is melted and the liquid slag is brought into it to a depth of 0.5 cm, the end face of the remelted electrode of the same chemical composition as the cast steel is immersed. Immersion of the end of the electrode in the slag to a depth of 0.5 cm ensures good heating of the slag and the end of the electrode, a high rate of melting of the electrode and the filling of the shrink shell. An increase in the immersion depth of the electrode by more than 0.5 cm will lead to a decrease in the heating and melting speed of the electrode end, since the slag is a heat-insulating material and prevents the penetration of the heat of the laser beam to the electrode. With intensive heat transfer from the surface of the mold, the melting speed of the electrode may not provide fuel to the ingot metal to eliminate the shrink shell, which will reduce the yield of metal. A decrease in the immersion depth of the electrode end in the slag of less than 0.5 cm will lead to rupture of the contact and the formation of an air gap between the end of the consumable electrode and the slag, worsening of the heating conditions of the electrode and slag, lowering the feed rate of the ingot and, as a consequence, lowering the yield of metal. Next, to melt the end of the electrode, the radiation of the optical quantum generator is directed to its side surface at the point of contact with the slag. In this case, the reciprocating motion along the line of contact of the electrode and slag is imparted to the laser beam due to the fact that all the laser parts are placed in a rigid casing, which is connected via a gearbox to the electric drive for moving the laser casing. When you turn on the drive, the laser housing makes a reciprocating motion, which leads to the movement of the laser beam. This ensures the melting of the electrode end in the upper slag layer. Drops of molten metal are lowered through a slag layer into the liquid metal of the profitable part of the ingot, thereby compensating for the shrinkage of the metal in the ingot, preventing the formation of a shrink shell and increasing the yield of metal in the ingot.

Claims

A method of heating and insulating the upper part of a crystallizing ingot, including filling molds and profitable extensions with metal from a ladle, feeding slag mixture to the surface of a liquid metal, melting the slag mixture and consumable electrode of the same chemical composition as the cast metal, characterized in that the electrode is immersed in 0.5 cm slag and melt the end of the electrode with a laser beam directed to the side surface of the electrode at its contact with the slag, while the beam is reciprocated contact line.