RU2376117C2 - Device for electroslag hard-facing - Google Patents
Device for electroslag hard-facing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376117C2 RU2376117C2 RU2008100491/02A RU2008100491A RU2376117C2 RU 2376117 C2 RU2376117 C2 RU 2376117C2 RU 2008100491/02 A RU2008100491/02 A RU 2008100491/02A RU 2008100491 A RU2008100491 A RU 2008100491A RU 2376117 C2 RU2376117 C2 RU 2376117C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- slag
- working section
- axial channel
- cavity
- Prior art date
Links
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 title abstract 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N molybdenum tungsten Chemical compound [Mo].[W] MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N rhenium tungsten Chemical compound [W].[Re] DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к области сварочного производства, конкретно к конструкции неплавящихся электродов для электрошлаковой наплавки, а также электрошлакового переплава, и может быть применено в различных отраслях машиностроения.The invention relates mainly to the field of welding production, specifically to the design of non-consumable electrodes for electroslag surfacing, as well as electroslag remelting, and can be applied in various engineering industries.
Известны неплавящиеся электроды для электрошлакового переплава (см. Электрошлаковый переплав / под ред. Б.Е.Потопа. - М.: Металлургиздат, 1963. - 170 с.), используемые в целях обеспечения замедленной кристаллизации выплавляемого металла. Водоохлаждаемый нерасходуемый электрод большого диаметра имеет по своей оси полость, которая предназначена для подачи расходуемых электродов либо электронейтральных присадочных стержней. Электрод в этом случае имеет внутренний диаметр, значительно превосходящий диаметр подаваемого в его полость присадочного материала, и служит только для поддержания электрошлакового процесса.Non-consumable electrodes for electroslag remelting are known (see Electroslag remelting / ed. By B.E. Potop. - M .: Metallurgizdat, 1963. - 170 p.), Used to ensure slow crystallization of the melted metal. A water-cooled, non-consumable, large-diameter electrode has a cavity along its axis, which is designed to supply consumable electrodes or electrically neutral filler rods. In this case, the electrode has an inner diameter significantly exceeding the diameter of the filler material supplied to its cavity, and serves only to maintain the electroslag process.
Известны также конструкции неплавящихся электродов для электрошлакового процесса рафинирования металла (см. патент GB № 1413508, МПК Н05В 3/60; B22D 23/06, 27/02, 11/04, опубл. 72.77.75), представляющие собой кольцеобразные нерасходуемые электроды или несколько нерасходуемых электродов, расположенных по окружности вокруг расходуемого электрода. Неплавящиеся электроды изготовлены из композиционных материалов, имеющих температуру плавления свыше 2000°С, либо представляют собой медные водоохлаждаемые электроды.Non-consumable electrodes for the electroslag metal refining process are also known (see GB Patent No. 1413508, IPC Н05В 3/60; B22D 23/06, 27/02, 11/04, publ. 72.77.75), which are ring-shaped, non-consumable electrodes or several non-consumable electrodes arranged in a circle around the consumable electrode. Non-consumable electrodes are made of composite materials having a melting point above 2000 ° C, or are copper water-cooled electrodes.
Недостатком описанных конструкций электродов является то, что они позволяют достичь относительно высокой плотности тока лишь в приэлектродном объеме шлака, удаленном от области погружения в шлак присадочного материала. По этой причине тепловая эффективность электрода снижается.The disadvantage of the described designs of the electrodes is that they can achieve a relatively high current density only in the near-electrode volume of the slag, remote from the immersion region of the filler material in the slag. For this reason, the thermal efficiency of the electrode decreases.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к изобретению является устройство, включающее полый неплавящийся электрод, применяемое преимущественно для дуговой обработки на токах до 9000 А химически активных материалов (см. патент US №3076085, МПК B23K 9/28, 9/29, 35/02, 9/24, опубл. 29.01.63). Неплавящийся электрод, выполненный в форме полого цилиндра, соединен с электрододержателем, имеющим общий с электродом осевой канал для подвода защитного газа. Диаметр электрода находится в пределах от 12,5 до 25 мм, при этом диаметр осевого канала составляет от 3,1 до 9,4 мм. Для повышения ресурса работы электрода и обеспечения защиты реакционной зоны в осевой канал и концентричный электроду кольцевой зазор подается газ.The closest in design to the invention is a device comprising a hollow non-consumable electrode, used mainly for arc processing at currents up to 9000 A of chemically active materials (see US patent No. 3076085, IPC
Такая конструкция при условии использовании угольного или графитового неплавящихся электродов может быть применима и в электрошлаковом процессе при относительно небольших значениях сварочного тока. При использовании больших (свыше 500 А) значений токов погруженный в шлак малогабаритный (диаметром до 25 мм) торец электрода подвержен интенсивной электроэрозии, что снижает технологические свойства таких электродов. Более рациональна работа электрода в диапазоне токов 100-500 А, в котором процесс электроэрозии замедлен. В этих условиях при погружении в шлак торца электрода, имеющего форму полого цилиндра, достичь высокой плотности тока в шлаке, необходимой для увеличения тепловыделения в области погружения присадочного материала, затруднительно. Повысить плотность тока в шлаке можно, если уменьшить площадь контакта шлака с погруженным в него электродом.This design, provided that carbon or graphite non-consumable electrodes are used, can also be applied in the electroslag process with relatively small values of the welding current. When using large (over 500 A) current values, a small-sized (up to 25 mm diameter) electrode end immersed in slag is subject to intense electroerosion, which reduces the technological properties of such electrodes. The operation of the electrode is more rational in the current range of 100-500 A, in which the process of electroerosion is slowed down. Under these conditions, when an end face of an electrode having the shape of a hollow cylinder is immersed in slag, it is difficult to achieve a high current density in the slag, which is necessary to increase heat generation in the immersion region of the filler material. It is possible to increase the current density in the slag if the contact area of the slag with the electrode immersed in it is reduced.
Подача в ходе электрошлакового процесса через полость электрода защитного газа не уменьшит величину электроэрозии погруженного в шлак торца электрода, поскольку в этом случае разрушение электрода будут обусловливать протекающие на границе шлак-графит электрокапиллярные процессы. Кроме того, присутствие в шлаковой ванне газовых фракций нарушит гидродинамику перемещения металлических капель плавящегося присадочного материала.The supply of a protective gas through the cavity of the electrode during the electroslag process will not reduce the amount of electroerosion of the electrode end immersed in the slag, since in this case the destruction of the electrode will be caused by electrocapillary processes occurring at the slag-graphite interface. In addition, the presence of gas fractions in the slag bath will disrupt the hydrodynamics of the movement of metal droplets of the melting filler material.
Технический результат заключается в создании конструкции, обладающей технологической универсальностью, и образовании в объеме шлака, находящегося внутри полости электрода, источника тепла с повышенной плотностью тока за счет снижения площади контакта рабочего участка со шлаком, что позволит увеличить расход тепла шлака на нагрев и расплавление присадочного материала.The technical result consists in creating a design with technological versatility and the formation in the volume of slag located inside the electrode cavity of a heat source with an increased current density by reducing the contact area of the working section with the slag, which will increase the heat consumption of the slag for heating and melting of the filler material .
Технический результат достигается тем, что в устройстве для электрошлаковой наплавки, содержащем полый неплавящийся электрод, закрепляемый в водоохлаждаемом электрододержателе, имеющем каналы для подачи инертного газа, расположенные концентрично осевому каналу электрододержателя и неплавящегося электрода, полый неплавящийся электрод выполнен сменным и имеет цилиндрический рабочий участок с соотношением его диаметра D и диаметра осевого канала d, выбираемым из интервала 2,0-2,3, и высотой, определяемой из соотношения Н=D/k, где - Н высота рабочего участка, мм; D - диаметр рабочего участка, мм; k - коэффициент, равный 2,1-2,7, определяющий минимальную и максимальную допустимую высоту рабочего участка, при этом рабочий участок выполнен с полостью, расширяющейся по направлению к торцу погруженного в шлак электрода, для увеличения плотности тока в шлаке за счет уменьшения толщины стенки, а в осевом канале электрода расположена диэлектрическая цилиндрическая трубка.The technical result is achieved by the fact that in the device for electroslag surfacing containing a hollow non-consumable electrode fixed in a water-cooled electrode holder having channels for supplying inert gas located concentrically to the axial channel of the electrode holder and non-consumable electrode, the hollow non-consumable electrode is made replaceable and has a cylindrical working section with the ratio its diameter D and the diameter of the axial channel d, selected from the interval 2.0-2.3, and the height determined from the ratio H = D / k, where - H height p work area, mm; D is the diameter of the working section, mm; k is a coefficient equal to 2.1-2.7, which determines the minimum and maximum permissible height of the working section, while the working section is made with a cavity expanding towards the end of the electrode immersed in the slag to increase the current density in the slag by reducing the thickness walls, and in the axial channel of the electrode is a dielectric cylindrical tube.
При этом расширяющаяся полость рабочего участка имеет форму полусферы с радиусом, описываемым уравнением rсф=(1,60÷1,75)r, где rсф - радиус полусферы; r - радиус осевого канала неплавящегося электрода.In this case, the expanding cavity of the working section has the shape of a hemisphere with a radius described by the equation r sf = (1.60 ÷ 1.75) r, where r sf is the radius of the hemisphere; r is the radius of the axial channel of the non-consumable electrode.
При этом расширяющаяся полость рабочего участка имеет форму конуса с углом при вершине α=25÷28° и высотой, описываемым уравнением hк=(3,2÷3,4)r, где hк - высота конуса; r - радиус осевого канала неплавящегося электрода.In this case, the expanding cavity of the working section has the shape of a cone with an angle at the apex α = 25 ÷ 28 ° and a height described by the equation h k = (3,2 ÷ 3,4) r, where h k is the height of the cone; r is the radius of the axial channel of the non-consumable electrode.
Соотношение диаметра цилиндрического рабочего участка электрода D и диаметра осевого канала электрода d - n находится в пределах 2,0÷2,3.The ratio of the diameter of the cylindrical working section of the electrode D and the diameter of the axial channel of the electrode d - n is in the range 2.0 ÷ 2.3.
Соблюдение указанного диапазона позволяет изготовить на рабочем участке полусферическую либо коническую полости, геометрические размеры которых определяются зависимостями rсф=(1,60÷1,75)r, hк=(3,2÷3,4)r, α=25-28°, что позволяет повысить плотность тока в шлаке вблизи электрода, обеспечив достаточный ресурс его работы, определяемый, в том числе, толщиной стенок рабочего участка. Диапазоны (1,60÷1,75), (3,2÷3,4) и (25÷28°) характеризуют геометрические размеры полостей, выполненных на рабочем участке электрода.Observance of the indicated range allows one to produce a hemispherical or conical cavity at the working section, the geometric dimensions of which are determined by the dependences r sf = (1.60 ÷ 1.75) r, h k = (3.2 ÷ 3.4) r, α = 25- 28 °, which allows to increase the current density in the slag near the electrode, providing a sufficient resource of its work, determined, inter alia, by the wall thickness of the working section. The ranges (1.60 ÷ 1.75), (3.2 ÷ 3.4) and (25 ÷ 28 °) characterize the geometric dimensions of the cavities made on the working section of the electrode.
Увеличение размеров полости (при rсф>1,75r, hк>3,4r и α>28°), так же как и снижение n меньше 2, приводит, с одной стороны, к увеличению плотности тока в приэлектродном и ограниченном полостью объеме шлака, но с другой, к быстрому утонению стенок рабочего участка вследствие процессов электроэрозии, что нарушает геометрические размеры рабочего участка электрода и приводит к его разрушению. Уменьшение размеров полости (при rсф<1,6r, hк<3,2r и α<25°), так же как и увеличение толщины стенок рабочего участка электрода (при n больше 2,3) повышает ресурс его работы, но снижает плотность тока в шлаке.Increasing the size of the cavity (when
Высота рабочего участка определяется из соотношения Н=D/k. Коэффициент k, определенный экспериментально исходя из условия достижения величины плотности тока в шлаке, при которой в нем обеспечивается наибольшее тепловыделение и стабильный электрошлаковый процесс, находится в пределах 2,1÷2,7 и регламентирует минимальную и максимальную допустимую высоту рабочего участка. При величине k более 2,7 малое заглубление электрода в шлак может привести к потере контакта между рабочим участком электрода и шлаком, дугообразованию и стать причиной вскипания шлака, что нарушит стабильность электрошлакового процесса. При величине k менее 2,1 увеличивается площадь контакта рабочего участка со шлаком, что снижает плотность тока в нем.The height of the working section is determined from the ratio H = D / k. The coefficient k, determined experimentally on the basis of the condition of achieving a current density in the slag, in which it provides the highest heat generation and a stable electroslag process, is in the range of 2.1 ÷ 2.7 and regulates the minimum and maximum permissible height of the working section. When the value of k is more than 2.7, a small penetration of the electrode into the slag can lead to loss of contact between the working section of the electrode and the slag, arcing and cause boiling of the slag, which violates the stability of the electroslag process. When the value of k is less than 2.1, the contact area of the working section with the slag increases, which reduces the current density in it.
Анализ распределения плотности тока в шлаке, выполненный с помощью методов физического моделирования, показал, что применение электрода с рабочим участком со сферической полостью повышает плотность тока в модельной среде, находящейся внутри сферической полости, до величины 115-170 А/м2 по сравнению с плотностью тока (90-125 А/м2), наблюдаемой при использовании электрода с рабочим участком с цилиндрической полостью (фиг.4, 5). Выбор формы полости осуществляется исходя из величины диаметра осевого канала неплавящегося электрода: при d менее 7 мм с целью снижения трудоемкости изготовления неплавящегося электрода возможно выполнение полости в форме конуса, при d более 7 мм предпочтительнее выполнять полость в форме полусферы.Analysis of the distribution of current density in the slag, performed using physical modeling methods, showed that the use of an electrode with a working section with a spherical cavity increases the current density in the model medium inside the spherical cavity to a value of 115-170 A / m 2 compared with the density current (90-125 A / m 2 ) observed when using an electrode with a working section with a cylindrical cavity (figure 4, 5). The choice of the shape of the cavity is based on the diameter of the axial channel of the non-consumable electrode: for d less than 7 mm, in order to reduce the complexity of manufacturing the non-consumable electrode, it is possible to make the cavity in the shape of a cone, for d more than 7 mm it is preferable to make the cavity in the form of a hemisphere.
Технологическая универсальность и удобство обслуживания заявляемой конструкции достигается за счет возможности быстрой замены неплавящегося электрода, а также применения устройства в дуговых процессах в случае изготовления неплавящегося электрода из вольфрама, легированного в небольших количествах присадками иттрия или тория.Technological versatility and ease of maintenance of the claimed design is achieved due to the possibility of quick replacement of non-consumable electrode, as well as the use of the device in arc processes in the case of manufacturing a non-consumable electrode of tungsten doped with yttrium or thorium additives in small quantities.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображено устройство для электрошлаковой наплавки.Figure 1 shows a device for electroslag surfacing.
На фиг.2 и 3 изображены рабочие участки неплавящегося электрода со сферической и конической полостью соответственно.Figure 2 and 3 shows the working sections of the non-consumable electrode with a spherical and conical cavity, respectively.
На фиг.4 и 5 изображено распределение плотности тока в модельной среде при использовании электродов с соотношением D/d=2,15 с рабочими участками со сферической полостью и без нее соответственно.Figures 4 and 5 show the distribution of current density in a model medium when using electrodes with a ratio of D / d = 2.15 with working sections with a spherical cavity and without it, respectively.
На фиг.6 изображено распределение объемных тепловых источников в модельной среде.Figure 6 shows the distribution of volumetric heat sources in a model environment.
Устройство (фиг.1) состоит из полого неплавящегося электрода 1, закрепляемого в медном корпусе 2 водоохлаждаемого электрододержателя. В целях расширения технологической универсальности, а также для удобства обслуживания полый неплавящийся электрод выполнен сменным за счет расположенной в электрододержателе прижимной втулки 3, фиксируемой в корпусе посредством крышки 4, закрывающей верхнюю часть корпуса электрододержателя и имеющей с ним резьбовое соединение. Неплавящийся электрод имеет цилиндрический рабочий участок, диаметр которого D находится в соотношении n с диаметром осевого канала d, выбираемом из интервала 2,0÷2,3, а высота рабочего участка Н определяется из выражения Н=D/k, где k=(2,1÷2,7), а также с полостью в форме полусферы с радиусом rcф=(1,60÷1,75) (фиг.2) либо в форме конуса высотой hк=(3,2÷3,4) r и углом при вершине α=25÷28° (фиг.3).The device (figure 1) consists of a hollow
В осевом канале прижимной втулки и неплавящегося электрода расположена диэлектрическая трубка 5, позволяющая в случае необходимости обеспечить электронейтральность присадочной проволоки для исключения зависимости скорости ее плавления от тока наплавки. Подвод тока к неплавящемуся электроду осуществляется через клемму 6, приваренную к корпусу электрододержателя. Крепление устройства к сварочному автомату осуществляется с помощью кронштейна 7.A
Крышка корпуса электрододержателя имеет патрубки 8, служащие для подачи инертного газа в газораспределительную полость, образованную при сопряжении крышки с корпусом. Из полости поток газа проходит через ряд отверстий, выполненных в корпусе концентрично его осевому каналу. Инертный газ, подаваемый через эти отверстия, окружает полый неплавящийся электрод и обеспечивает защиту поверхности шлаковой ванны от атмосферного воздуха. В осевом отверстии крышки располагается штуцер 9 с диэлектрической втулкой 10, соединяющий устройство с механизмом подачи присадочной проволоки.The cover of the electrode holder body has
Охлаждение устройства осуществляется посредством медной трубки 11, охватывающей корпус по спирали и приваренной к нему. Необходимость интенсивного охлаждения устройства обусловлена значительной теплопередачей от неплавящегося электрода к корпусу, а также непосредственной близостью электрододержателя к поверхности шлаковой ванны, имеющей температуру более 2800°С.The cooling device is carried out by means of a
Устройство работает следующим образом: в корпусе 2 электрододержателя устанавливают неплавящийся электрод 1, после чего устройство соединяют с механизмом подачи присадочной проволоки и подключают к источнику тока. Включают подвод охлаждающей жидкости и защитного газа. В предварительно наведенную шлаковую ванну погружают на величину Н рабочий участок неплавящегося электрода. Шлак заполняет полость на рабочем участке, и так как площадь его контакта с поверхностью электрода снижена за счет малой толщины стенки рабочего участка, ток, стекающий с электрода в шлак, достигает своей наибольшей плотности в ограниченном объеме полости (фиг.4). В результате шлак в полости рабочего участка и в околоэлектродной области нагревается до температуры более 2800°С, что позволяет более эффективно расходовать теплоту шлаковой ванны на нагрев и расплавление подаваемого через осевой канал присадочного материала. Распределение плотности объемных тепловых источников, характеризующее тепловыделение в шлаковой ванне, от действия устройства показано на фиг.6.The device operates as follows: a
ПримерExample
Практический пример применения конструкции реализован при электрошлаковой наплавке торцов цилиндрической формы в водоохлаждаемом кристаллизаторе. Осуществляли ЭШН цилиндрических заготовок диаметром 42 мм из стали 20 композиционной проволокой диаметром 4 мм, состоящей из никелевой оболочки с наполнителем из металлических порошков и проволок с разной температурой плавления. Геометрические размеры изготовленных из графита неплавящихся электродов со сферической и конической полостями на рабочем торце составляли: r=7 мм; D=15 мм; Н=6,3 мм; rсф=5,8 мм; hк=11,5 мм; α=27°.A practical example of the application of the construction is implemented in electroslag surfacing of the ends of a cylindrical shape in a water-cooled mold. ESR of cylindrical billets with a diameter of 42 mm from steel 20 was carried out with a composite wire with a diameter of 4 mm, consisting of a nickel shell with filler from metal powders and wires with different melting points. The geometric dimensions of non-consumable electrodes made of graphite with spherical and conical cavities at the working end were: r = 7 mm; D = 15 mm; H = 6.3 mm; r sf = 5.8 mm; h k = 11.5 mm; α = 27 °.
ЭШН на флюсе АНФ-6 вели на постоянном токе прямой полярности. Величина тока, протекающего через неплавящийся электрод, составляла Iэ=250 А. После заливки шлака рабочий участок неплавящегося электрода с полостью на его торце погружали в шлак на глубину, равную Н=6,3 мм. При этом шлак заполнял полость, и так как его площадь контакта с поверхностью электрода снижалась, ток, стекающий с электрода в шлак, достигал своей предельной плотности в ограниченном сферой либо конусом объеме полости. В результате шлак у торца рабочего участка нагревался до температуры 2800°С, и выделяющегося тепла было достаточно для быстрого нагрева и расплавления композиционной проволоки.ESH on ANF-6 flux were conducted with direct current of direct polarity. The magnitude of the current flowing through the non-consumable electrode was I e = 250 A. After pouring the slag, the working section of the non-consumable electrode with a cavity at its end was immersed in the slag to a depth equal to H = 6.3 mm. In this case, the slag filled the cavity, and since its contact area with the electrode surface decreased, the current flowing from the electrode to the slag reached its ultimate density in the volume of the cavity bounded by a sphere or cone. As a result, the slag at the end of the working section was heated to a temperature of 2800 ° C, and the heat generated was sufficient for rapid heating and melting of the composite wire.
Температуру шлака в околоэлектродной области контролировали вольфрам-молибденовыми и вольфрам-рениевыми термопарами (ВР 10/20) с записью результатов на многоканальном потенциометре КСП-4. Плотность тока j рассчитывали на основе измерения напряженности Е электрического поля модельной среды и ее известной электропроводности. Оценку тепловыделения в шлаке проводили на основании рассчитанного по формуле q=κЕ2, Вт/м3 (где κ - удельная электрическая проводимость среды) значения плотности объемных тепловых источников. Износ погруженного в шлак электрода измеряли по потере его массы после работы в течение одного часа в диапазоне токов 200-250 А. Для сравнения заявляемой конструкции с прототипом вольфрамовый электрод заменяли графитовым.The temperature of the slag in the near-electrode region was controlled by tungsten-molybdenum and tungsten-rhenium thermocouples (
Сравнительные данные предлагаемого устройства для электрошлаковой наплавки в сравнении с прототипом приведены в таблице, из которой следует, что заявляемая конструкция устройства способствует при незначительном износе рабочего участка электрода повышению плотности тока в шлаке и его нагреву в полости рабочего участка электрода до температуры 2800°С.Comparative data of the proposed device for electroslag surfacing in comparison with the prototype are shown in the table, from which it follows that the claimed design of the device contributes to a slight wear of the working section of the electrode to increase the current density in the slag and its heating in the cavity of the working section of the electrode to a temperature of 2800 ° C.
Использование предлагаемого устройства для электрошлаковой наплавки дает в сравнении с известными устройствами для электрошлаковой наплавки следующий технический результат:Using the proposed device for electroslag surfacing gives, in comparison with known devices for electroslag surfacing, the following technical result:
1. Обеспечение технологической универсальности устройства, заключающейся в возможности его применения в электрошлаковом и дуговом процессах.1. Ensuring the technological versatility of the device, which consists in the possibility of its use in electroslag and arc processes.
2. Образование в объеме шлака, находящегося внутри полости электрода, источника тепла с повышенной плотностью тока, что позволяет увеличить расход тепла шлака на нагрев и расплавление присадочного материала.2. The formation in the volume of slag inside the cavity of the electrode, a heat source with a high current density, which allows to increase the heat consumption of the slag for heating and melting of the filler material.
Claims (3)
где Н - высота рабочего участка, мм;
D - диаметр рабочего участка, мм;
k - коэффициент, равный 2,1-2,7, определяющий минимальную и максимальную допустимую высоту рабочего участка;
при этом рабочий участок выполнен с полостью, расширяющейся по направлению к торцу погруженного в шлак электрода, для увеличения плотности тока в шлаке за счет уменьшения толщины стенки, а в осевом канале электрода установлена диэлектрическая цилиндрическая трубка.1. Device for electroslag surfacing, containing a hollow non-consumable electrode fixed in a water-cooled electrode holder having inert gas channels arranged concentrically to the axial channel of the electrode holder and non-consumable electrode, characterized in that the hollow non-consumable electrode has a cylindrical working section with a ratio of its diameter D and the diameter of the axial channel d, selected from the interval 2.0-2.3 and the height determined from the ratio H = D / k,
where H is the height of the working area, mm;
D is the diameter of the working section, mm;
k is a coefficient equal to 2.1-2.7, which determines the minimum and maximum permissible height of the working section;
the working section is made with a cavity expanding towards the end of the electrode immersed in the slag to increase the current density in the slag by reducing the wall thickness, and a dielectric cylindrical tube is installed in the axial channel of the electrode.
где rсф - радиус полусферы;
r - радиус осевого канала неплавящегося электрода.2. The device according to claim 1, characterized in that the expanding cavity of the working section has the shape of a hemisphere with a radius described by the equation r sf = (1.60 ÷ 1.75) r,
where r sf is the radius of the hemisphere;
r is the radius of the axial channel of the non-consumable electrode.
где hк - высота конуса;
r - радиус осевого канала неплавящегося электрода. 3. The device according to claim 1, characterized in that the expanding cavity of the working section has the shape of a cone with an angle at the apex α = 25 ÷ 28 ° and a height described by the equation h к = (3,2 ÷ 3,4) r,
where h to - the height of the cone;
r is the radius of the axial channel of the non-consumable electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100491/02A RU2376117C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device for electroslag hard-facing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100491/02A RU2376117C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device for electroslag hard-facing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008100491A RU2008100491A (en) | 2009-07-20 |
| RU2376117C2 true RU2376117C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41046617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008100491/02A RU2376117C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Device for electroslag hard-facing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2376117C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111440956A (en) * | 2019-12-12 | 2020-07-24 | 广东省钢铁研究所 | A kind of electroslag remelting process method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3076085A (en) * | 1960-04-11 | 1963-01-29 | Union Carbide Corp | High current non-consumable hollow electrode |
| GB1413508A (en) * | 1972-08-25 | 1975-11-12 | British Steel Corp | Secondary refining process |
| RU2232669C1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-07-20 | Волгоградский государственный технический университет | Method for electroslag surfacing of small-size ends |
| RU2271267C1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-03-10 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Large-size end faces electroslag surfacing method |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100491/02A patent/RU2376117C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3076085A (en) * | 1960-04-11 | 1963-01-29 | Union Carbide Corp | High current non-consumable hollow electrode |
| GB1413508A (en) * | 1972-08-25 | 1975-11-12 | British Steel Corp | Secondary refining process |
| RU2232669C1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-07-20 | Волгоградский государственный технический университет | Method for electroslag surfacing of small-size ends |
| RU2271267C1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-03-10 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Large-size end faces electroslag surfacing method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111440956A (en) * | 2019-12-12 | 2020-07-24 | 广东省钢铁研究所 | A kind of electroslag remelting process method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008100491A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4275287A (en) | Plasma torch and a method of producing a plasma | |
| EP1944114A1 (en) | Apparatus for and method of deep groove welding for increasing welding speed | |
| US2858412A (en) | Arc torch | |
| US3676639A (en) | Non-consumable electrode for electric-arc process | |
| CN106735786B (en) | Integration lockhole effect TIG deep penetration welding welder | |
| US2599179A (en) | Furnace electrode | |
| RU2376117C2 (en) | Device for electroslag hard-facing | |
| CN213497097U (en) | A TIG welding gun for small space work | |
| CN112846458A (en) | Ultra-low heat input welding device and welding method for metal sheet | |
| JP7090074B2 (en) | Applications for nozzle protection caps, plasma arc torches with nozzle protection caps, and plasma arc torches | |
| JP5287962B2 (en) | Welding equipment | |
| SU841871A1 (en) | Non-meltable electrode for arc processes | |
| KR950012485B1 (en) | Torch for Plasma Arc Melting | |
| JPS6317031B2 (en) | ||
| RU2358847C1 (en) | Torch for arc welding by nonconsumable electrode in protective gas atmosphere | |
| RU2682553C1 (en) | Electrode for arc melting of metals | |
| RU2248868C1 (en) | Non-consumable electrode for arc processes | |
| RU2556256C2 (en) | Consumable electrode for arc processes and method of dc welding by consumable electrode | |
| SU903016A1 (en) | Apparatus for gas-shield ark welding | |
| CN221270081U (en) | Hybrid welding system | |
| CN107262884B (en) | Argon arc welding gun with cooling function and device with argon arc welding gun | |
| RU2176856C2 (en) | Non-consumable electrode for ore-smelting and impoverishment multi-slag electric furnaces | |
| RU143915U1 (en) | NON-CONSUMABLE ELECTRODE FOR ELECTRIC SLAG FURNACE | |
| JP6800780B2 (en) | Plasma torch, molten metal heating device and molten metal heating method | |
| US3561029A (en) | Nonconsumable electrode for electric arc heating and melting and methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100110 |