Спосіб електрошлакової відливки зливків

Спосіб електрошлакової відливки зливків, що включає наведення в кристалізаторі за допомогою невитратних електродів шлакової ванни, заливку металу в кристалізатор і електрошлаковий обігрів головної частини зливка, який відрізняється тим, що в процесі обігріву здійснюють подачу в шлакову ванну витратного знеструмленого електрода з масовою швидкістю, яка дорівнює масовій швидкості усадки металу, що твердіє. Корисна модель відноситься до спеціальної електрометалургії, а саме до способів виробництва зливків з використанням електрошлакового обігріву. Відомі способи зменшення усадочних дефектів, головним чином глибини залягання усадочної раковини, шляхом утеплення надливі теплоізолюючими засипками, екзотермічними сумішами, утеплюючими вкладками і т.д. Однак такі прийоми недостатньо ефективні і не дозволяють кардинально покращити умови формування головної частини зливків, особливо багатотонажних [див. Латаш Ю.В., Матях В.Н. "Современные способы производства слитков особо высокого качества". Киев, Наукова думка, 1987, ст. 62] Відомий спосіб електрошлакової' підпитки, коли в надливі за допомогою металевих електродів, що плавляться (витратних), які під'єднані до джерела живлення, наводиться шлакова ванна, яка ефективно обігріває верхню частину зливка (див там же, ст. 63). При цьому метал, який поступає від електродів, що плавляться, слугує для компенсації усадки, що забезпечує отримання зливків без усадочної раковини з високим виходом придатного. Недоліком електрошлакової підпитки є те, що необхідно виготовляти металеві електроди певної якості та спеціальної конструкції, а також жорсткий зв'язок між потужністю, що вводиться в шлакову ванну, та швидкістю плавлення електродів. Останнє, нерідко, не дає можливості реалізувати оптимальні умови підпитки [див Шмрха Л , Ержебек В., Мотлох Зд. Новые пути улучшения внутренней однородности крупных кузнечных слитков. // Элек трошлаковый переплав, вып. 7. Киев, Наукова думка, 1984]. Відомий спосіб електрошлакової відливки (ЕШО), який заключається в наведенні в формі, що охолоджується водою, шлакової ванни за допомогою невитратних (які не плавляться) електродів, заливанні в форму рідкого металу і послідуючому електрошлаковому обігріві головної частини зливка [див. Бастраков Н.Ф., Тулин НА., Немченко В.П и др. "Электрошлаковая разливка стали". М., Металургия, 1979, 56 с ; Латаш Ю.В., Пшеничный Б.А., Ворониы А.Е. и др Электрошлаковая отливка высоколегированных сталей и сплавов // Сталь, 1984, №9, с. 35-37]. Використання невитратних електродів дає можливість в широких межах варіювати шлаковим режимом (складом, температурою, об'ємом шлакового розплаву) та дозволяє отримувати зливки зі щільною бездефектною головною частиною Однак в цьому випадку для усунення усадочних дефектів, зважаючи на відсутність додаткового надходження металу для компенсації усадки, потрібен більш інтенсивний підігрів головної частини. Це призводить до підвищених витрат електроенергії та збільшує час формування зливка. Завданням цієї корисної моделі є розробка способу отримання зливків з мінімальним розвитком усадочних дефектів і високим виходом придатного за рахунок ефективної компенсації усадки металу в процесі формування зливка. Для досягнення даної задачі в відомому способі електрошлакової відливки зливків, який включає в себе наведення в кристалізаторі за допомо CM со (О 7632 кількість металу, що надходить в результаті ЇЇ плавлення, дорівнює кількості рідкого металу, який зменшується в зливку, що формується, в результаті усадки. Незважаючи на те, що заготовка не під'єднана до джерела живлення, при зануренні в шлаковий розплав через неї замикаються струми, що течуть від невитратних електродів, і вона по суті стає електродом Швидкість подачі знеструмленого електроду в шлаковий розплав, тобто швидкість надходження рідкого металу в зливок, що формується, визначається в залежності від маси зливка, що відпивається, його форми, складу металу і часу формування. Спосіб електрошлакової відливки здійснюється наступним чином. Наприклад, при відливанні зливка масою 10000кг в кристалізатор діаметром 900мм повне його формування, тобто затвердіння залитого в форму рідкого металу, в умовах електрошлакового обігріву відбувається приблизно за 180 хвилин В перші ЗО хвилин затвердіє близько 5000кг металу, при ступеню усадки 4% об'єм залитого в форму металу зменшиться на 200кг. Тому в цей період необхідно додатково додати в зливок, що формується, таку ж кількість металу, тобто швидкість подачі знеструмленого електроду повинна бути 400кг/год Якщо приведений діаметр знеструмленого електроду складає 100мм це відповідає лінійній швидкості подачі такого електроду 108,9мм/хв В таблиці наведені результати розрахунку для умов, що розглядалися, швидкості подачі знеструмленого електроду в різні часові відрізки формування зливка. гою невитратних електродів шлакової ванни, заливку в кристалізатор металу і послідуючий електрошлаковий обігрів в процесі формування зливка в шлакову ванну подають витратний знеструмлений електрод з масовою швидкістю, що дорівнює масовій швидкості усадки металу, що затвердіє. Указана істотна відміна забезпечує позитивний результат, в порівнянні з прототипом. При отриманні зливків з металів та сплавів, в тому числі стальних зливків, затвердіння залитого в форму металевого розплаву супроводжується зменшенням його об'єму - усадкою. Внаслідок цього о осьовій зоні зливків формуються різноманітні дефекти усадочного походження в вигляді рихлот, пор, несуцільностей, а в головній частині виникає усадочна раковина. Для усунення усадочної раковини верхню частину зливків (надлив) відрізають, що веде до втрат металу - зменшення виходу придатного. Для боротьби з усадочними дефектами використовують різноманітні методи, найкращими з яких є ті, котрі при ефективному обігріві головної частини зливків забезпечують вільне живлення областей, що затвердіють, рідким металом і компенсують усадку. При електрошлаковому обігріві використання витратної' заготовки, що плавиться в перегрітому шлаку, і служить джерелом підживлення зливка, тобто компенсації усадки. Вказана заготовка не поєднується до джерела живлення, тому до неї не пред'являються жорсткі вимоги щодо геометричних розмірів, стану поверхні, суцільності та ін. Швидкість подачі ж заготовки вибирається із розрахунку, що в зазначений період часу Таблиця Час після заливки металу в форму, хв. Маса металу, що окристалізувався, кг. Величина усадки, кг. ЗО 5000 6500 7800 8800 9600 10000 200 60 52 40 32 16 60 90 120 150 180 Комп'ютерна верстка Г. Паяпьніков Масова швидкість кг/год. 400 120 104 80 64 32 Підписне Лінійна швидкість подачі електроду, мм/хв 108,9 32,7 28,3 21,7 17,4 8,7 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601