RU2348710C2 - Electric slaggy furnace for remelting - Google Patents
Electric slaggy furnace for remelting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2348710C2 RU2348710C2 RU2007109668/02A RU2007109668A RU2348710C2 RU 2348710 C2 RU2348710 C2 RU 2348710C2 RU 2007109668/02 A RU2007109668/02 A RU 2007109668/02A RU 2007109668 A RU2007109668 A RU 2007109668A RU 2348710 C2 RU2348710 C2 RU 2348710C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- electrode
- slaggy
- liquid slag
- vacuum
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
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.
Известна электрическая вакуумно-дуговая печь, используемая для выплавки стали, сплавов и чистых металлов (Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003, - с.335), которая имеет медный водоохлаждаемый кристаллизатор, установленный в вакуумной камере, соединенной с системой вакуумных насосов, создающих в ней разряжение, механизм перемещения переплавляемого (расходуемого) электрода и механизм вытягивания наплавляемого слитка из кристаллизатора. Для переплава металла применяют электрическую дугу.Known electric vacuum arc furnace used for the smelting of steel, alloys and pure metals (V. Kudrin. Theory and technology of steel production: Textbook for high schools. - M .: Mir, LLC "Publishing house ACT", 2003, - p.335 ), which has a copper water-cooled crystallizer installed in a vacuum chamber connected to a system of vacuum pumps that create a vacuum in it, a mechanism for moving the remelted (consumed) electrode and a mechanism for pulling the deposited ingot from the mold. For remelting a metal, an electric arc is used.
К недостаткам вакуумно-дуговой печи следует отнести ограничение создаваемого в ней вакуума значением 1,33 Па, который определяет конечное содержание кислорода, азота и водорода в кристаллизующемся металле. При более низком вакууме электрическая дуга не возникает из-за малого количества ионизируемого газа. Верхнее давление вакуума в печи тоже ограничено и не должно превышать величину, равную 13,51 Па, т.к. при большем давлении образуются боковые паразитические дуги, способные прожечь стенки водоохлаждаемого кристаллизатора, через которые вода вступает во взаимодействие с горячим металлом и может произойти взрыв. Кроме того, металл переплавляемого электрода стекает с его торца в виде струек и капелек, что приводит к возникновению большого количества коротких замыканий и, как следствие, к образованию дефектов макроструктуры слитка. Источниками питания вакуумно-дуговых печей являются машинные генераторы, полупроводниковые селеновые или кремниевые выпрямители и трансформаторы, которые требуют больших капитальных затрат.The disadvantages of a vacuum arc furnace include the restriction of the vacuum created in it by 1.33 Pa, which determines the final content of oxygen, nitrogen and hydrogen in the crystallizing metal. At a lower vacuum, an electric arc does not occur due to the small amount of ionized gas. The upper vacuum pressure in the furnace is also limited and should not exceed a value equal to 13.51 Pa, because at higher pressure, lateral parasitic arcs are formed that can burn through the walls of the water-cooled mold through which water interacts with the hot metal and an explosion can occur. In addition, the metal of the remelted electrode flows from its end in the form of streams and droplets, which leads to the occurrence of a large number of short circuits and, as a result, to the formation of defects in the macrostructure of the ingot. The power sources of vacuum arc furnaces are machine generators, semiconductor selenium or silicon rectifiers and transformers, which require large capital expenditures.
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).The closest in technical essence to the proposed invention is an electric furnace for electroslag remelting in a copper water-cooled crystallizer of a consumable electrode, end-immersed in liquid slag (V. Kudrin. Theory and technology of steel production: A textbook for high schools. - M .: Mir, LLC “ Publisher 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 вакуумная шлаковая печь для переплава металлов имеет водоохлаждаемый кристаллизатор с жидким шлаком, механизм перемещения переплавляемого электрода, механизм вытягивания наплавляемого слитка, причем все оборудование печи помешено в вакуумную камеру, а источник тепла для расплавления торца электрода и разогрева жидкого шлака выполнен в виде одного или нескольких лазеров.The technical result is achieved by the fact that the proposed electric vacuum slag furnace for metal remelting has a water-cooled crystallizer with liquid slag, a mechanism for moving the remelted electrode, a mechanism for pulling the deposited ingot, and all the equipment of the furnace is placed in a vacuum chamber, and the heat source is used to melt the end of the electrode and heat up liquid slag is made in the form of one or more lasers.
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 водоохлаждаемый кристаллизатор, установленный в вакуумной камере, механизм перемещения переплавляемого электрода 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 water-cooled crystallizer installed in a vacuum chamber, a mechanism for moving the remelted electrode and one or more optical quantum generators of high energy density - lasers (Physical Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia, 1990, Volume 2, p. 549).
Способ предлагаемого переплава, совмещая преимущества вакуумно-дугового и электрошлакового переплавов, предназначен для получения слитков массой от нескольких килограмм до десятков тонн конструкционных, нержавеющих, высокопрочных и других сталей, чистых по сере, неметаллическим включениям, кислороду, водороду и азоту, а также жаропрочных сплавов.The method of the proposed remelting, combining the advantages of vacuum-arc and electroslag remelts, is intended to produce ingots weighing from several kilograms to tens of tons of structural, stainless, high-strength and other steels, pure in sulfur, non-metallic inclusions, oxygen, hydrogen and nitrogen, as well as heat-resistant alloys .
При использовании одного лазера 1 (чертеж) его устанавливают в вакуумной камере 2 так, чтобы часть излучения лазера 3 попадала на торец переплавляемого электрода 4, а другая часть - на жидкий шлак 5, находящийся в кристаллизаторе 6, разогревая его до температуры 1700-2000°С. Металл с торца переплавляемого электрода каплями падает в жидкий шлак. В процессе падения капли проходят первичную обработку вакуумом, обеспечивающим удаление из металла кислорода, азота, водорода, уменьшение содержания примесей цветных металлов и неметаллических включений, за счет чего улучшается качество металла. Попадая в жидкий шлак, капли металла проходят вторую стадию обработки, поскольку шлак обладает высокой обессеривающей способностью и хорошо абсорбирует оксидные включения. Пройдя через шлак, капли жидкого металла попадают в кристаллизатор, формируя наплавляемый слиток 7, который вытягивают из кристаллизатора механизмом 8. Электрод в зону плавления перемещают с помощью механизма 9. Разрежение в камере создает вакуумная система 10. При использовании еще одного лазера 11 генерируемое им излучение 12 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.When using one laser 1 (drawing), it is installed in a vacuum chamber 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 6, heating it to a temperature of 1700-2000 ° FROM. Metal drops drop into liquid slag from the end face of the remelted electrode. In the process of falling, the droplets undergo primary vacuum treatment, which removes oxygen, nitrogen, hydrogen from the metal, reduces the content of non-ferrous metal impurities and non-metallic inclusions, which improves the quality of the metal. Once in liquid slag, metal droplets go through the second stage of processing, since the slag has a high desulfurization ability and absorbs oxide inclusions well. After passing through the slag, droplets of liquid metal fall into the mold, forming a deposited ingot 7, which is pulled out of the mold by mechanism 8. The electrode is moved to the melting zone by mechanism 9. The vacuum in the chamber creates a vacuum system 10. When using another laser 11, the radiation it generates 12 is directed to the end face of the remelted electrode or to a 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.
Мощность излучения оптического квантового генератора зависит от переплавляемого металла и диаметра кристаллизатора. Для низкоуглеродистой стали мощность излучения, падающего на электрод, должна составлять 2,5-8,25 кВт/см для кристаллизатора диаметром 30 см. При переплаве жаропрочных сплавов на никелевой основе 3,0-4,25 кВт/см для кристаллизаторов диаметром 11-37 см. Для подшипниковой стали ШХ15, переплавляемой в кристаллизаторы диаметром 26 и 38 см, мощность излучения должна составлять 3,4-4,0 и 3,63-4,25 кВт/см соответственно. Превышение мощности излучения приведет к увеличению зоны столбчатых кристаллов и ухудшению макроструктуры наплавляемого слитка. Мощность излучения лазера для нагрева и расплавления шлака за 10 минут в начале переплава в кристаллизатор диаметром 30 см должна составлять 40-50 кВт, а для поддержания температуры шлака в процессе переплава равной 1700-2000°С мощность лазера должна составлять 3-10 кВт.The radiation power of an optical quantum generator depends on the remelted metal and the diameter of the mold. For low-carbon steel, the radiation power incident on the electrode should be 2.5-8.25 kW / cm for a mold with a diameter of 30 cm. When remelting heat-resistant nickel-based alloys, 3.0-4.25 kW / cm for molds with a diameter of 11- 37 cm. For ШХ15 bearing steel, melted into crystallizers with diameters of 26 and 38 cm, the radiation power should be 3.4–4.0 and 3.63–4.25 kW / cm, respectively. Exceeding the radiation power will lead to an increase in the area of columnar crystals and a deterioration in the macrostructure of the deposited ingot. The laser radiation power for heating and melting the slag for 10 minutes at the beginning of remelting into a mold with a diameter of 30 cm should be 40-50 kW, and to maintain the temperature of the slag during the remelting process equal to 1700-2000 ° C, the laser power should be 3-10 kW.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109668/02A RU2348710C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Electric slaggy furnace for remelting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109668/02A RU2348710C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Electric slaggy furnace for remelting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007109668A RU2007109668A (en) | 2008-09-27 |
| RU2348710C2 true RU2348710C2 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=39928432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007109668/02A RU2348710C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Electric slaggy furnace for remelting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2348710C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2039101C1 (en) * | 1993-06-08 | 1995-07-09 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for electroslag ferrotitanium smelting |
-
2007
- 2007-03-16 RU RU2007109668/02A patent/RU2348710C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2039101C1 (en) * | 1993-06-08 | 1995-07-09 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for electroslag ferrotitanium smelting |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУДРИН В.А. Теория и технология производства стали. Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003, с.335. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007109668A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104032151B (en) | EB (electron beam) cold hearth furnace smelting method of TC4 titanium alloy ingot | |
| Cong et al. | Influence of cold metal transfer process and its heat input on weld bead geometry and porosity of aluminum-copper alloy welds | |
| ES2703585T3 (en) | Process for melting lithium-ion batteries | |
| CN105132705B (en) | The method and device of vacuum magnetic control electric arc remelting refining metal | |
| UA93651C2 (en) | Electroslag system for refinement or producing of metal and method for refinement and method for producing of metal | |
| CN212778615U (en) | Multi-electrode vacuum non-consumable arc melting device for titanium and titanium alloy | |
| He et al. | Effect of the current waveform on the droplet transfer in CMT welding high-nitrogen steel | |
| EA031689B1 (en) | METHOD OF PRODUCING CATHODE COPPER | |
| CN212645338U (en) | A single or multi-electrode vacuum consumable arc melting device for titanium and titanium alloys | |
| RU2348710C2 (en) | Electric slaggy furnace for remelting | |
| RU2487181C1 (en) | Method for electroslag remelting of metal-containing wastes | |
| RU2348711C2 (en) | Vacuum-laser furnace for metals remelting | |
| JPWO2010018849A1 (en) | Silicon purification method | |
| CN108193057A (en) | A kind of copper converting slag is hot to add in copper smelter system and its operating method | |
| Paton et al. | Arc slag remelting for high strength steel & various alloys | |
| WO2021157628A1 (en) | PRODUCTION METHOD FOR Ti-AL BASED ALLOY | |
| JP5726618B2 (en) | Method for treating tin-containing copper | |
| CN114317994B (en) | Uniform TP316H austenitic stainless steel electroslag ingot component and tissue process method | |
| RU2762460C1 (en) | Method for producing special copper ingots | |
| RU2348709C2 (en) | Electric slaggy furnace for remelting | |
| CN117701899A (en) | Purification recovery method of DD5 single crystal casting superalloy return material | |
| RU74125U1 (en) | INSTALLATION FOR ELECTRON BEAM METAL Smelting | |
| RU2247162C1 (en) | Method of production of blanks from copper or its alloys | |
| RU2403120C2 (en) | Plant to cast metal blanks | |
| RU2672609C1 (en) | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090317 |