RU2348709C2

RU2348709C2 - Electric slaggy furnace for remelting

Info

Publication number: RU2348709C2
Application number: RU2007109667/02A
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: 2009-03-10
Also published as: RU2007109667A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention concerns special metallurgy field and can be used at melting of steel, alloys and pure metals in electric vacuum slaggy furnace. Furnace contains copper water-cooled crystalliser with liquid bath, remelted electrode with mold-moving mechanism, pulling head of weldup ingot and outfitted by one or several lasers, used for melting of electrode butt and warming of liquid slag.

EFFECT: improving of quality of received steel and reducing of capital expenditure for equipment.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке стали, сплавов и чистых металлов в электрических печах.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the smelting of steel, alloys and pure metals in electric furnaces.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому изобретению является электрическая печь для электрошлакового переплава в медный водоохлаждаемый кристаллизатор расходуемого электрода, торцом погруженного в жидкий шлак (Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003. - с.337).Closest to the technical nature of the present invention is an electric furnace for electroslag remelting in a copper water-cooled crystallizer of a consumable electrode, which is immersed in liquid slag (Kudrin V.A. Theory and technology of steel production: Textbook for high schools. - M .: Mir, LLC " Publishing house ACT ", 2003. - p.337).

Недостатки прототипа состоят в следующем. Протекание процесса электрошлакового переплава является нестабильным из-за положения торца электрода в шлаке. Если электрод заглублен недостаточно, возникают дуги и микродуги между электродом и шлаком, что приводит к увеличению окисленности металла и количества неметаллических включений. Если электрод сильно заглублен в шлак, то дуги и микродуги возникают между электродом и металлической ванной, что приводит к браку по макроструктуре получаемого слитка. Печи переменного тока имеют мощный трансформатор, а печи постоянного тока дополнительно оборудованы выпрямителями, увеличивающими капитальные затраты на оборудование.The disadvantages of the prototype are as follows. The process of electroslag remelting is unstable due to the position of the end of the electrode in the slag. If the electrode is not deep enough, arcs and micro-arcs arise between the electrode and slag, which leads to an increase in the oxidation of the metal and the number of non-metallic inclusions. If the electrode is deeply buried in the slag, then arcs and micro-arcs arise between the electrode and the metal bath, which leads to marriage on the macrostructure of the obtained ingot. AC furnaces have a powerful transformer, and DC furnaces are additionally equipped with rectifiers, which increase the capital costs of equipment.

Таким образом, недостатками прототипа являются недостаточное качество выплавляемого металла и высокие капитальные затраты на оборудование.Thus, the disadvantages of the prototype are the insufficient quality of the smelted metal and the high capital costs of the equipment.

Задачей изобретения является улучшение качества выплавляемого металла и уменьшение капитальных затрат на оборудование.The objective of the invention is to improve the quality of the smelted metal and reduce capital costs for equipment.

Поставленный технический результат достигается тем, что предлагаемая электрическая шлаковая печь для переплава металлов имеет водоохлаждаемый медный кристаллизатор, механизм перемещения переплавляемого электрода, механизм вытягивания наплавляемого слитка, она снабжена одним или несколькими лазерами для расплавления торца электрода и разогрева жидкого шлака.The technical result is achieved by the fact that the proposed electric slag furnace for metal remelting has a water-cooled copper crystallizer, a mechanism for moving the remelted electrode, a mechanism for pulling the deposited ingot, it is equipped with one or more lasers for melting the end of the electrode and heating the liquid slag.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, и изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих электрических печах.The invention has novelty, which follows from a comparison with the prototype, and the inventive step, since it clearly does not follow from the existing level of technology, is practically feasible in existing electric furnaces.

Предлагаемая печь имеет медный водоохлаждаемый кристаллизатор, механизм перемещения переплавляемого электрода, механизм вытягивания наплавляемого слитка и один или несколько оптических квантовых генераторов большой плотности энергии - лазеров (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2, с.549).The proposed furnace has a copper water-cooled crystallizer, a mechanism for moving a remelted electrode, a mechanism for pulling a deposited ingot and one or more optical quantum generators of high energy density - lasers (Physical Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia, 1990, Volume 2, p. 549).

Технологический процесс переплава начинается с засыпки шлака типа АНФ-6 в кристаллизатор, расплавления и нагрева его излучением оптического квантового генератора до температуры 1700-2000°С. После нагрева шлака начинают переплав электрода. При использовании одного лазера 1 (см. чертеж) его устанавливают над кристаллизатором 2 так, чтобы часть излучения лазера 3 попадала на торец переплавляемого электрода 4, а другая часть - на жидкий шлак 5, находящийся в кристаллизаторе, поддерживая температуру шлака в процессе переплава, равную 1700-2000°С. Металл с торца переплавляемого электрода каплями падает в жидкий шлак. Попадая в жидкий шлак, капли металла очищаются от серы и неметаллических включений, поскольку шлак обладает высокой обессеривающей способностью и хорошо абсорбирует оксидные включения, за счет чего улучшается качество металла. Пройдя через шлак, капли жидкого металла попадают в кристаллизатор, формируя наплавляемый слиток 6, который вытягивают из кристаллизатора механизмом 7. Электрод в зону плавления перемещают с помощью механизма 8. При использовании еще одного лазера 9 генерируемое им излучение 10 направляют на торец переплавляемого электрода или на ванну жидкого шлака. В случае применения большего количества лазеров генерируемое ими излучение направляют или на торец переплавляемого электрода, или на ванну жидкого шлака, или на то и другое одновременно.The technological process of remelting begins with filling slag of the ANF-6 type into the mold, melting it and heating it with the radiation of an optical quantum generator to a temperature of 1700-2000 ° С. After heating the slag, the electrode is remelted. When using one laser 1 (see drawing), it is mounted above the crystallizer 2 so that part of the radiation of the laser 3 falls on the end face of the remelted electrode 4, and the other part on the liquid slag 5 located in the mold, maintaining the temperature of the slag during the remelting process, equal to 1700-2000 ° C. Metal drops drop into liquid slag from the end face of the remelted electrode. Once in liquid slag, droplets of metal are cleaned of sulfur and non-metallic inclusions, since the slag has a high desulfurizing ability and absorbs oxide inclusions well, thereby improving the quality of the metal. After passing through the slag, droplets of liquid metal fall into the mold, forming a deposited ingot 6, which is pulled out of the mold by mechanism 7. The electrode is moved to the melting zone by mechanism 8. When using another laser 9, the radiation 10 generated by it is sent to the end face of the melted electrode or to bath of liquid slag. In the case of using more lasers, the radiation generated by them is directed either to the end face of the remelted electrode, or to a bath of liquid slag, or both at the same time.

В предлагаемой установке осуществляют переплав металла для изготовления деталей самого ответственного назначения, например подшипниковые стали типа ШХ15, предназначенные для изготовления подшипников, срок службы которых и надежность после переплава увеличивается в несколько раз, стали для изготовления роторов турбин электростанций и приводных валов судов и кораблей, стали типа 60Ф2А для изготовления рессор и пружин.In the proposed installation, metal is remelted for the manufacture of parts for the most critical purposes, for example, bearing steels of type ШХ15 intended for the manufacture of bearings, whose service life and reliability after remelting are increased several times, steel for the manufacture of turbine rotors of power plants and drive shafts of ships and ships, steel type 60F2A for the manufacture of springs and springs.

Claims

An electric slag furnace for remelting metals, containing a copper water-cooled crystallizer with liquid slag, a remelted electrode with a moving mechanism, a mechanism for pulling a deposited ingot, characterized in that it is equipped with one or more lasers used to melt the end of the electrode and heat the liquid slag.