RU2786101C1

RU2786101C1 - Method for production of bimetal ingot

Info

Publication number: RU2786101C1
Application number: RU2022118420A
Authority: RU
Inventors: Петр Александрович Мишнев; Руслан Рафкатович Адигамов; Сергей Александрович Балашов; Сергей Дмитриевич Костин; Алексей Владимирович Соболев; Полина Сергеевна Яковлева; Александр Александрович Павлов; Ирина Гавриловна Родионова; Андрей Владимирович Амежнов; Ольга Николаевна Бакланова; Виктория Александровна Куторкина
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2022-12-16

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, specifically to the production, using an electroslag technology, of bimetal ingots intended for subsequent rolling into bimetal strips and sheets. A metal workpiece is placed with a gap from a crystallizer wall, a consumable electrode of corrosion-resistant steel is installed in this gap, preparation of a slag bath, and melting of the consumable electrode in it to form a deposited layer. During remelting, current values are adjusted in the range of 9-13 kA, and voltage values are adjusted in the range of 37-45 V, while values of supplied power are in the range of 420-500 kW, and, during remelting of the electrode of corrosion-resistant steel containing 0.1-0.5% of titanium, aluminum is uniformly added to the metal bath with a flow rate of 1-4 g per 1 kg of deposited metal and titanium is uniformly added with a flow rate of 1-3 g per 1 kg of deposited metal, and remelting is carried out under slag, SiO₂ content in which is no more than 1%.

EFFECT: invention provides minimization of titanium waste and increase in corrosion resistance of a deposited layer of bimetal ingots and sheets, while saving high strength and integrity of layer connection, and manufacturability.

1 cl, 1 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, конкретнее к производству с использованием электрошлаковой технологии биметаллических слитков, состоящих из основного слоя из углеродистой, низколегированной или легированной стали и наплавленного слоя из коррозионностойкой стали, предназначенных для последующей прокатки на биметаллические полосы или листы. Важными требованиями к таким слиткам являются высокая прочность и гарантированная сплошность соединения слоев, высокая коррозионная стойкость плакирующего слоя, при удовлетворительном качестве поверхности и низкой стоимости листов. Коррозионная стойкость наплавленного слоя в слитках и в полученных из них листах определяется химическим составом стали, в частности содержанием хрома, никеля и титана в соответствии с ГОСТ-5632, его чистотой по примесям - сере и кислороду, а также его толщиной. При этом в качестве элемента, стабилизирующего содержание углерода в стали плакирующего слоя, для обеспечения ее стойкости против межкристаллитной коррозии (МКК), предпочтительнее использование титана, а не ниобия, что приводит к снижению стоимости листов и к повышению коррозионной стойкости плакирующего слоя в некоторых средах.The invention relates to the field of special electrometallurgy, more specifically to the production using electroslag technology of bimetallic ingots, consisting of a base layer of carbon, low alloy or alloy steel and a deposited layer of corrosion-resistant steel, intended for subsequent rolling into bimetallic strips or sheets. Important requirements for such ingots are high strength and guaranteed continuity of the connection of layers, high corrosion resistance of the cladding layer, with satisfactory surface quality and low cost of sheets. The corrosion resistance of the deposited layer in the ingots and in the sheets obtained from them is determined by the chemical composition of the steel, in particular the content of chromium, nickel and titanium in accordance with GOST-5632, its purity in terms of impurities - sulfur and oxygen, as well as its thickness. At the same time, as an element that stabilizes the carbon content in the steel of the cladding layer, to ensure its resistance to intergranular corrosion (ICC), it is preferable to use titanium rather than niobium, which leads to a decrease in the cost of sheets and to an increase in the corrosion resistance of the cladding layer in some environments.

Известен способ получения двух- и трехслойных заготовок электрошлаковой наплавкой коррозионностойкой стали на заготовку основного слоя под флюсом, содержащим CaO, CaF₂, SiO₂, Al₂O₃ и MgO, в котором для снижения содержания кислорода в наплавленном слое рекомендуется поддерживать значение коэффициента относительной химической активности не более 0,07, а при наплавке использовать форсированные режимы с повышенными скоростями формирования наплавленного слоя (Родионова И.Г., Шарапов А.А., Липухин Ю.В. и др. Влияние свойств шлака на качество наплавленного слоя из коррозионностойкой стали. Сталь. - 1990. - №12. - С. 28-30). Этот способ обеспечивает высокую прочность сцепления слоев и удовлетворительное качество поверхности. Однако форсированные режимы наплавки приводят к увеличению как абсолютных значений глубины проплавления основного слоя, так и к ее повышенной неравномерности. Глубокое проплавление основы приводит также к существенному разбавлению коррозионностойкой стали сталью основы и к соответствующему снижению коррозионной стойкости. Кроме того, низкая химическая активность флюса приводит, главным образом, к снижению содержания кислорода и в меньшей степени серы, в то время как для повышения коррозионной стойкости во многих средах более важно рафинирование наплавленного слоя по сере, чем по кислороду. Следует также отметить, что описанная в способе сталь плакирующего слоя не содержит элементов, позволяющих обеспечить стабилизацию углерода, а именно титана и ниобия, что не обеспечивает ее стойкости против МКК.A known method for producing two- and three-layer workpieces by electroslag surfacing of corrosion-resistant steel on a workpiece of the main layer under a flux containing CaO, CaF ₂ , SiO ₂ , Al ₂ O ₃ and MgO, in which to reduce the oxygen content in the deposited layer, it is recommended to maintain the value of the coefficient of relative chemical activity is not more than 0.07, and when surfacing, use forced modes with increased rates of formation of the deposited layer (Rodionova I.G., Sharapov A.A., Lipukhin Yu.V. and others. Influence of slag properties on the quality of the deposited layer of corrosion-resistant steel Steel, 1990, No. 12, pp. 28-30). This method provides high adhesion of layers and satisfactory surface quality. However, forced surfacing modes lead to an increase in both the absolute values of the penetration depth of the base layer and its increased non-uniformity. Deep penetration of the base also leads to a significant dilution of the corrosion-resistant steel with the base steel and to a corresponding decrease in corrosion resistance. In addition, the low chemical activity of the flux leads mainly to a decrease in the content of oxygen and, to a lesser extent, sulfur, while refining the deposited layer with sulfur rather than oxygen is more important to improve corrosion resistance in many environments. It should also be noted that the steel of the cladding layer described in the method does not contain elements that allow stabilization of carbon, namely titanium and niobium, which does not ensure its resistance to ICC.

Для повышения коррозионной стойкости сталей аустенитного класса в виде монометалла, получаемого путем электрошлакового переплава (ЭШП), или в виде плакирующего слоя двухслойной стали, получаемой методом электрошлаковой наплавкой (ЭШН), при снижении затрат на производство, возможно использование технологических приемов, направленных на обеспечение требуемого содержания титана в стали наплавленного слоя. Проведенный анализ показал, что для получения в процессе ЭШП коррозионностойкой стали аустенитного класса, легированной титаном, и/или при получении методом ЭШН биметалла с плакирующим слоем из такой стали можно использовать несколько подходов.To increase the corrosion resistance of austenitic steels in the form of a monometal obtained by electroslag remelting (ESR), or in the form of a cladding layer of two-layer steel obtained by electroslag welding (ESW), while reducing production costs, it is possible to use technological methods aimed at ensuring the required titanium content in the steel of the deposited layer. The analysis performed showed that several approaches can be used to obtain a corrosion-resistant austenitic steel alloyed with titanium in the ESR process and/or to obtain a bimetal with a cladding layer from such steel by the ESR method.

Первый подход заключается в выборе оптимального химического состава стали для расходуемых электродов, наличие в составе стали элементов, обладающих более высоким сродством к кислороду, чем титан. К таким химическим элементам относятся кальций, магний, алюминий и цирконий, что может быть учтено в качестве одного из возможных приемов при разработке технологии ЭШН сталей с титаном. Так, в работе (Патент RU2578879, МПК H05B 7/07, C22B 9/18, C22C 38/50, Опубл. 27.03.2016) предложено обеспечивать соотношение содержания титана к алюминию в электроде в пределах 6,0-9,0, при этом содержание титана в электроде должно быть выше требуемого содержания титана в готовой стали на величину его угара при переплаве, который определяют по зависимости: ΔTi=37Ti+35Ti×D / (63+35D), где ΔTi - средний угар титана, полученный при проведении плавок в кристаллизаторы различного профилеразмера с одинаковым коэффициентом заполнения, %; Ti - содержание титана в готовом металле, %; D - диаметр кристаллизатора. Это позволяет получить качественный металл с гарантированным содержанием титана и с равномерным его распределением по объему выплавляемого слитка. Однако повышенное содержание указанных выше элементов, а также самого титана в стали расходуемых электродов неизбежно приводит к повышению стоимости двухслойных листов.The first approach is to choose the optimal chemical composition of steel for consumable electrodes, the presence in the steel of elements that have a higher affinity for oxygen than titanium. These chemical elements include calcium, magnesium, aluminum and zirconium, which can be taken into account as one of the possible methods in the development of the ESP technology of steels with titanium. So, in the work (Patent RU2578879, IPC H05B 7/07, C22B 9/18, C22C 38/50, Published on March 27, 2016) it is proposed to ensure the ratio of titanium to aluminum content in the electrode within 6.0-9.0, with In this case, the titanium content in the electrode must be higher than the required titanium content in the finished steel by the value of its waste during remelting, which is determined by the dependence: ΔTi=37Ti+35Ti×D / (63+35D), where ΔTi is the average titanium waste obtained during melts into molds of various profile sizes with the same fill factor, %; Ti - titanium content in the finished metal, %; D is the diameter of the mold. This makes it possible to obtain high-quality metal with a guaranteed titanium content and with its uniform distribution over the volume of the cast ingot. However, the increased content of the above elements, as well as titanium itself in the steel of consumable electrodes, inevitably leads to an increase in the cost of two-layer sheets.

Второй подход заключается в подборе оптимального режима наплавки. Необходимо регулировать значения напряжения и тока, так как слишком высокие значения мощности способствуют увеличению угара титана, повышению глубины проплавления стали основного слоя, способствующему снижению содержания основных легирующих элементов - хрома и никеля в стали наплавленного слоя. При недостатке подводимой мощности возможно появление расслоений на границе раздела слоев. К таким же последствиям может приводить и избыток подводимой мощности, так как при этом повышается неравномерность распределения тепла по площади наплавляемой заготовки, что также приводит к появлению несплошностей.The second approach is to select the optimal surfacing mode. It is necessary to regulate the voltage and current values, since too high power values increase titanium waste, increase the depth of penetration of the base layer steel, which helps to reduce the content of the main alloying elements - chromium and nickel in the steel of the deposited layer. With a lack of input power, the appearance of delaminations at the interface between the layers is possible. An excess of input power can also lead to the same consequences, since this increases the uneven distribution of heat over the area of the deposited workpiece, which also leads to the appearance of discontinuities.

И третий подход к обеспечению заданного содержания титана в стали после ЭШП и ЭШН заключается в разработке оптимальной системы раскисления и регулирования состава шлака по ходу процесса путем введения в него различных присадок, в частности, содержащих алюминий, титан, а возможно и некоторые другие элементы, позволяющие стабилизировать его функциональные характеристики. Этот подход представляется наиболее приемлемым при получении биметалла с плакирующим слоем из стали, легированной титаном, при использовании электрошлаковой технологии, однако требует определения оптимального расхода указанных элементов и способов их введения, особенно при получении двухслойных листов больших размеров и массы.And the third approach to ensuring a given titanium content in steel after ESR and ESR is to develop an optimal system for deoxidizing and controlling the slag composition during the process by introducing various additives into it, in particular, containing aluminum, titanium, and possibly some other elements that allow stabilize its performance. This approach seems to be the most acceptable when producing a bimetal with a cladding layer of titanium-alloyed steel using electroslag technology, however, it requires determining the optimal consumption of these elements and methods for their introduction, especially when obtaining two-layer sheets of large sizes and mass.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения биметаллического слитка, включающий размещение металлической заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемого электрода из коррозионностойкой стали, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя на заготовке основного слоя толщиной 150-300 мм при ширине 1000-1600 мм, при регламентированных значениях скорости формирования и электросопротивления шлаковой ванны, при этом толщина наплавленного слоя составляет 5-30% от общей толщины слитка (Патент RU2193071, МПК C22B 9/20. Опубл. 20.11.2002 - данная работа является прототипом).The closest analogue of the claimed invention is a method for producing a bimetallic ingot, which includes placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the wall of the mold, installing a consumable electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, inducing a slag pool and remelting the consumable electrode in it to form a deposited layer on the blank of the main layer with a thickness of 150-300 mm and a width of 1000-1600 mm, with regulated values of the formation rate and electrical resistance of the slag pool, while the thickness of the deposited layer is 5-30% of the total thickness of the ingot (Patent RU2193071, IPC C22B 9/20 Published 20.11.2002 - this work is a prototype).

Способ обеспечивает высокую прочность сцепления и гарантированную сплошность соединения слоев, равномерность толщины наплавленного слоя при удовлетворительном качестве поверхности при наплавке заготовок больших размеров и массы. В то же время этот способ позволяет получить двухслойную сталь с плакирующим слоем из аустенитной хромо-никелевой стали, легированной ниобием, но не позволяет получить биметалл с плакирующим слоем из аустенитной хромо-никелевой стали, легированной титаном, что неизбежно приводит к повышению затрат на производство. Кроме того, это сужает области применения производимого биметалла из-за более низкой коррозионной стойкости в некоторых средах стали, легированной ниобием, по сравнению со сталью, легированной титаном.The method provides high adhesion strength and guaranteed continuity of the connection of the layers, the uniformity of the thickness of the deposited layer with a satisfactory surface quality when surfacing workpieces of large dimensions and mass. At the same time, this method makes it possible to obtain a two-layer steel with a cladding layer of austenitic chromium-nickel steel alloyed with niobium, but does not allow obtaining a bimetal with a cladding layer of austenitic chromium-nickel steel alloyed with titanium, which inevitably leads to an increase in production costs. In addition, this narrows the scope of the produced bimetal due to the lower corrosion resistance in some environments of steel alloyed with niobium compared to steel alloyed with titanium.

Задача, решаемая с помощью данного изобретения, заключается в обеспечении высокого качества биметаллических слитков определенного размерного сортамента, в том числе предназначенных для последующей прокатки на листы: высокой прочности и гарантированной сплошности соединения слоев, равномерной толщины, высокой коррозионной стойкости и удовлетворительного качества поверхности наплавленного слоя, при сравнительно низкой себестоимости биметаллических заготовок и листов.The problem solved with the help of this invention is to provide high quality bimetallic ingots of a certain size range, including those intended for subsequent rolling into sheets: high strength and guaranteed continuity of the connection of layers, uniform thickness, high corrosion resistance and satisfactory surface quality of the deposited layer, at a relatively low cost of bimetallic blanks and sheets.

Техническим результатом данного изобретения является повышение коррозионной стойкости наплавленного слоя биметаллических слитков и листов, а также снижение их себестоимости, при сохранении высокой прочности и сплошности соединения слоев и технологичности.The technical result of this invention is to increase the corrosion resistance of the deposited layer of bimetallic ingots and sheets, as well as to reduce their cost, while maintaining high strength and continuity of the connection layers and manufacturability.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения биметаллического слитка, включающем размещение металлической заготовки, являющейся основным слоем биметаллического слитка, с зазором от стенки кристаллизатора, установку в этом зазоре расходуемого электрода из коррозионностойкой стали,, наведение шлаковой ванны и переплав в ней расходуемого электрода с формированием наплавленного слоя, толщина которого составляет 5-30% от общей толщины слитка, на заготовке основного слоя толщиной 150-300 мм при ширине 1000-1600 мм, согласно изобретению, в процессе переплава производят регулировку значений тока в интервале 9-13 кА и напряжения в интервале 37-45 В, при этом значения подводимой мощности находятся в интервале 420-500 кВт, а в процессе переплава электрода из коррозионностойкой стали, содержащей 0,1-0,5% титана производят равномерное добавление в металлическую ванну алюминия и титана с расходом не менее 1 г каждого на 1 кг наплавляемого металла, а переплав проводят под шлаком, содержание SiO₂ в котором составляет не более 1%.Technical result is achieved by the fact that in the known method for producing a bimetallic ingot, which includes placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the wall of the mold, installing a consumable electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, inducing a slag bath and remelting the consumable electrode in it with the formation of the deposited layer, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the ingot, on the workpiece of the main layer with a thickness of 150-300 mm and a width of 1000-1600 mm, according to the invention, during the remelting process, the current values are adjusted in the range of 9-13 kA and the voltage in in the range of 37-45 V, while the values of the input power are in the range of 420-500 kW, and in the process of remelting the electrode from corrosion-resistant steel containing 0.1-0.5% titanium, aluminum and titanium are uniformly added to the metal bath with a consumption of not less than 1 g of each per 1 kg of weld metal, and remelting is carried out under slag, the content of SiO₂ in which is not more than 1%.

Поддержание значения мощности в интервале 420-500 кВт, путем изменения значений напряжения в интервале 37-45 В и тока в интервале 9-13 кА, является необходимым условием обеспечения требуемого содержания титана в стали наплавленного слоя. При более высоких значениях мощности, содержание титана в стали наплавленного слоя будет ниже предъявляемых требований. При более низких значениях мощности в ряде участков глубина проплавления основного слоя будет недостаточной для формирования качественного соединения слоев, что приведет к появлению дефектов в виде расслоений.Maintaining the power value in the range of 420-500 kW, by changing the voltage values in the range of 37-45 V and current in the range of 9-13 kA, is a necessary condition for ensuring the required titanium content in the steel of the deposited layer. At higher power values, the titanium content in the steel of the deposited layer will be lower than the requirements. At lower power values in a number of areas, the penetration depth of the main layer will be insufficient for the formation of a high-quality connection of the layers, which will lead to the appearance of defects in the form of delaminations.

Еще одним условием обеспечения требуемого содержания титана в стали наплавленного слоя является содержание титана в коррозионностойкой стали расходуемого электрода в диапазоне 0,1-0,5%, при содержании SiO₂ в шлаке не более 1%. При более низком содержании титана в стали расходуемого электрода содержание титана в стали наплавленного слоя будет менее требуемого. При более высоком содержании титана в исходной стали увеличатся затраты на производство. Еще одним обязательным условием обеспечения требуемого содержания титана является добавление в металлическую ванну алюминия и титана с расходом не менее 1 г каждого на 1 кг наплавляемого металла. Меньшие массы присадок указанных элементов не обеспечат требуемое содержание титана в стали наплавленного слоя.Another condition for ensuring the required titanium content in the steel of the deposited layer is the titanium content in the corrosion-resistant steel of the consumable electrode in the range of 0.1-0.5%, with the SiO ₂ content in the slag not exceeding 1%. With a lower titanium content in the steel of the consumable electrode, the titanium content in the steel of the deposited layer will be less than required. With a higher titanium content in the original steel, production costs will increase. Another mandatory condition for ensuring the required titanium content is the addition of aluminum and titanium to the metal bath with a consumption of at least 1 g of each per 1 kg of deposited metal. Smaller masses of additives of these elements will not provide the required titanium content in the steel of the deposited layer.

При более высоком содержании в шлаке SiO₂, из-за повышенного угара содержание титана в стали наплавленного слоя будет ниже, чем требуемое по ГОСТ-5632.With a higher content of SiO ₂ in the slag, due to increased burnout, the titanium content in the steel of the deposited layer will be lower than that required by GOST-5632.

Пример конкретного выполнения способаAn example of a specific implementation of the method

Наплавку заготовок основного слоя из стали 09Г2С с химическим составом, представленным в таблице 1, толщиной 250 мм, шириной 1470 мм при заданной толщине наплавленного слоя 40 мм (16% от общей толщины слитка) вели на специально созданных для электрошлаковой наплавки установках наклонного типа. В зазор между поверхностью заготовки основного слоя и кристаллизатором вводили расходуемые электроды из сталей типа 08Х18Н10Т (варианты 1-6), типа 08Х18Н10Т, с повышенным содержанием титана, (вариант 7) и типа 08Х18Н10Б (вариант 8) с химическим составом, также представленным в таблице 1, в виде отдельных пластин толщиной 35 мм, перекрывающих не менее 80% ширины заготовки. В полость между заготовкой и кристаллизатором заливали жидкий шлак марки AKF235 или АНФ-29, состав которых приведен в таблице 2, и в полученной шлаковой ванне вели электрошлаковый переплав расходуемых электродов с формированием наплавленного слоя.Surfacing of blanks of the main layer of steel 09G2S with a chemical composition presented in Table 1, 250 mm thick, 1470 mm wide with a given thickness of the deposited layer of 40 mm (16% of the total thickness of the ingot) was carried out on inclined-type installations specially designed for electroslag surfacing. Consumable electrodes made of steels of the 08Kh18N10T type (options 1-6), type 08Kh18N10T, with a high content of titanium, (option 7) and type 08Kh18N10B (option 8) with a chemical composition also presented in the table were introduced into the gap between the surface of the workpiece of the main layer and the mold 1, in the form of separate plates 35 mm thick, covering at least 80% of the width of the workpiece. Liquid slag of the AKF235 or ANF-29 brand, the composition of which is given in Table 2, was poured into the cavity between the workpiece and the mold, and electroslag remelting of consumable electrodes was carried out in the resulting slag bath with the formation of a deposited layer.

Полученные биметаллические слитки прокатывали на листы толщиной 20 мм.The resulting bimetallic ingots were rolled into sheets 20 mm thick.

Таблица 1
Химический состав сталей основного слоя марки 09Г2С и расходуемых электродов из сталей типа 08Х18Н10Т и 08Х18Н10Б, мас.%Table 1
Chemical composition of steels of the main layer of grade 09G2S and consumable electrodes of steels of the type 08Kh18N10T and 08Kh18N10B, wt.% Марка сталиsteel grade CC SiSi MnMn PP SS CrCr MoMo NiNi CuCu AlAl TiTi NbNb VV 09Г2С09G2S 0,100.10 0,720.72 1,411.41 0,0130.013 0,0130.013 0,040.04 0,0030.003 0,020.02 0,0300.030 0,030.03 0,0050.005 0,0010.001 0,0030.003 08Х18Н10Т08X18H10T 0,050.05 0,730.73 1,501.50 0,0270.027 0,0100.010 22,522.5 0,0020.002 12,012.0 0,0240.024 0,040.04 0,3700.370 0,0020.002 0,0020.002 08Х18Н10Т08X18H10T 0,050.05 0,730.73 1,501.50 0,0270.027 0,0100.010 22,522.5 0,0020.002 12,012.0 0,0240.024 0,040.04 0,5800.580 0,0020.002 0,0020.002 08Х18Н10Б08X18N10B 0,050.05 0,690.69 1,351.35 0,0190.019 0,0090.009 22,622.6 0,0020.002 12,512.5 0,0290.029 0,040.04 0,0020.002 0,7800.780 0,0020.002

Таблица 2
Химический состав опробованных флюсов, мас.%table 2
Chemical composition of tested fluxes, wt.% ФлюсFlux Содержание компонентов по расчетуThe content of the components according to the calculation Al₂O₃ _Al2O3 _{_} CaOCaO MgOMgO CaF₂ _CaF2 SiO₂ _SiO2 S/РS/P АНФ-29ANF-29 13 - 1713 - 17 24 - 3024 - 30 2 - 62 - 6 37 - 4537 - 45 11 - 1511 - 15 ≤0,06/≤0,03≤0.06/≤0.03 AKF235AKF235 17 - 2217 - 22 24 - 2924 - 29 2 - 42 - 4 45 - 5245 - 52 ≤ 1,0≤ 1.0 ≤0,05/0,05≤0.05/0.05

В таблице 3 приведены опробованные варианты параметров ЭШН, в том числе значения тока, напряжения и мощности, а также характеристики металлического слитка, в том числе содержание титана.Table 3 shows the tested variants of the ESP parameters, including the values of current, voltage and power, as well as the characteristics of the metal ingot, including the titanium content.

Как видно из таблицы 3, содержание Ti в первом случае уменьшается, относительно расходуемого электрода, происходит угар титана. Более того, содержание Ti в наплавленном слое не соответствует требованию ГОСТ 5632, это связано с тем, что расход алюминия и титана не соответствует формуле изобретения. Для второго варианта значения мощности не соответствуют формуле изобретения, они слишком завышены, что привело к дефектам в виде расслоений на границе раздела слоев, выявляемых УЗК. Для третьего и четвертого вариантов значения тока, напряжения, мощности, расход алюминия и титана и содержание SiO₂ в исходном флюсе соответствовали формуле изобретения, поэтому можно заметить, что угара титана не происходит.As can be seen from Table 3, the content of Ti in the first case decreases, relative to the consumable electrode, titanium waste occurs. Moreover, the content of Ti in the deposited layer does not meet the requirements of GOST 5632, this is due to the fact that the consumption of aluminum and titanium does not correspond to the claims. For the second option, the power values do not correspond to the claims, they are too high, which led to defects in the form of delaminations at the interface between the layers detected by ultrasonic testing. For the third and fourth options, the values of current, voltage, power, the consumption of aluminum and titanium and the content of SiO ₂ in the original flux corresponded to the claims, so it can be seen that titanium waste does not occur.

Таблица 3
Свойства биметаллических слитков и листовTable 3
Properties of bimetallic ingots and sheets №No. I, кАI, kA U, ВU, V P, кВтP, kW Расход Al, г на кгAl consumption, g per kg Расход Ti, г на кгConsumption Ti, g per kg Содержание SiO₂в исходном флюсе, %The content of SiO ₂ in the original flux,% Содержание Ti в расходуемом электроде, (для варианта 8 Nb) %Ti content in the consumable electrode, (for variant 8 Nb) % Содержание Ti в наплавленном слое, (для варианта 8 Nb) %Ti content in deposited layer, (for option 8 Nb) % Наличие дефектов в виде расслоений на границе раздела слоев, выявляемых УЗК на слиткахThe presence of defects in the form of delaminations at the interface between layers, detected by ultrasonic testing on ingots 1one 11eleven 4545 495495 0,70.7 0,50.5 0,910.91 0,370.37 0,160.16 -- 22 11eleven 50fifty 550550 1one 22 0,830.83 0,370.37 0,390.39 ++ 33 11eleven 4242 462462 22 22 0,780.78 0,370.37 0,470.47 -- 44 1212 4141 492492 22 1one 0,880.88 0,370.37 0,450.45 -- 5five 9nine 3535 315315 1one 1one 0,710.71 0,370.37 0,270.27 ++ 66 1313 3737 481481 22 1one 12,8412.84 0,370.37 0,210.21 -- 77 1010 4343 430430 44 33 0,930.93 0,580.58 0,690.69 -- 8eight прототипprototype 13,4713.47 0,840.84 0,370.37 -- Требования ГОСТ 5632Requirements GOST 5632 5C (0,75C (0.7

Содержание титана в стали наплавленного слоя оказалось существенно выше, чем в стали расходуемых электродов. Основной причиной снижения угара титана является измененный режим ЭШН - снижение подводимой мощности за счет уменьшения значений напряжения и тока. Для варианта 5 значение мощности не соответствовало формуле изобретения, поэтому местами не было проплавления основного слоя, в результате образовались дефекты в виде расслоений на границе раздела слоев, выявленные УЗК. Для шестого варианта содержание SiO₂ в исходном флюсе оказалось больше, чем в формуле изобретения, поэтому если сравнить четвертый и шестой варианты, можно заметить, что при идентичном режиме раскисления и одинаковом содержании Ti в исходном электроде, Ti лучше усваивается при низком содержании оксида кремния в исходном флюсе. Можно заметить, что в 6 варианте содержание титана в наплавленном слое не соответствует ГОСТ 5632. Для варианта 7 использовали электрод с высоким содержанием Ti с добавлением повышенного количества алюминия и титана, расход алюминия и титана составил 4 и 3 грамма на 1 кг переплавляемого металла соответственно. Данный подход подавил угар титана, но привел к более высокой себестоимости, так как расход легирующих элементов был выше, чем в остальных вариантах. Для получения наплавленного слоя варианта 8 использовали сталь, легированную ниобием, что привело к более высокой себестоимости, по сравнению с остальными вариантами.The titanium content in the steel of the deposited layer turned out to be significantly higher than in the steel of consumable electrodes. The main reason for the reduction of titanium waste is the changed mode of the ESP - a decrease in the input power due to a decrease in the voltage and current values. For option 5, the power value did not correspond to the invention formula, therefore, in some places there was no penetration of the main layer, as a result, defects were formed in the form of delaminations at the interface between the layers, which were detected by ultrasonic testing. For the sixth option, the content of SiO ₂ in the original flux turned out to be greater than in the claims, so if you compare the fourth and sixth options, you can see that with an identical deoxidation mode and the same Ti content in the original electrode, Ti is better absorbed with a low content of silicon oxide in original flux. It can be seen that in variant 6 the titanium content in the deposited layer does not correspond to GOST 5632. For variant 7, an electrode with a high Ti content was used with the addition of an increased amount of aluminum and titanium, the consumption of aluminum and titanium was 4 and 3 grams per 1 kg of remelted metal, respectively. This approach suppressed the waste of titanium, but led to a higher cost, since the consumption of alloying elements was higher than in other options. To obtain the deposited layer of option 8, a steel alloyed with niobium was used, which led to a higher cost compared to other options.

Таким образом, только для вариантов, соответствующих формуле изобретения, по сравнению с прототипом, получено повышение коррозионной стойкости, при снижении себестоимости, при сохранении высокой прочности и сплошности соединения слоев и технологичности.Thus, only for variants corresponding to the claims, in comparison with the prototype, an increase in corrosion resistance was obtained, while reducing the cost, while maintaining high strength and continuity of the connection of layers and manufacturability.

Claims

A method for producing a bimetallic ingot, which includes placing a metal billet, which is the main layer of a bimetallic ingot, with a gap from the wall of the mold, installing a consumable electrode made of corrosion-resistant steel in this gap, inducing a slag pool and remelting the consumable electrode in it to form a deposited layer, on the billet of the main layer with a thickness of 150-300 mm and a width of 1000-1600 mm, a deposited layer is formed, the thickness of which is 5-30% of the total thickness of the ingot, characterized in that during the remelting process, the current values are adjusted in the range of 9-13 kA and the voltage in the range 37-45 V, while the values of the input power are in the range of 420-500 kW, and in the process of remelting the electrode from corrosion-resistant steel containing 0.1-0.5% titanium, aluminum is uniformly added to the metal bath with a flow rate of 1 -4 g per 1 kg of deposited metal and titanium with a consumption of 1-3 g per 1 kg of deposited metal, and remelting tons under the slag, the content of SiO ₂ which is not more than 1%.