Спосіб електрошлакового переплаву

Изобретение относится к области металлургии черных и цветных металлов и может быть использовано для выплавки электрошлаковым способом слитков разливочных марок стали. Известно техническое решение, в котором на поддоне кристаллизатора перед началом процесса переплава размещают металлический материал, выполняющий роль затравки [1]. Недостатком данного решения является то, что затравка выполняет исключительно функцию токового контакта между поддоном и наплавляемым слитком, ее долевое участие в повышении выхода годного слитка близко к нулю. Известно техническое решение, в котором размещают на поддоне кристаллизатора и расплавляют отходы переплавляемого металла в количестве 1 -15% веса слитка [2]. Недостатком данного технического решения является то, что отходы должны быть той же марки стали, что и расходуемые электроды (то есть иметь регламентированный химсостав), так как в противном случае будет иметь место изменение химического состава слитка вследствие перемешивания плавящихся объемов расходуемых электродов (основного металла) и отходов. Это потребует увеличения донной обрезки слитка, что сведет на нет эффективность способа. В основу изобретения поставлена задача создать технологию выплавки слитков ЭШМ, позволяющую использовать отходы нерегламентированного химического состава для увеличения выхода годного. Решение поставленной задачи состоит в том, что после достижения зеркалом металла 0,3-0,9 уровня, соответствующего донной обрези слитка, отключают напряжение, а продолжительность выдержки до последующего включения напряжения принимают равной 0,5-0,9 корня квадратного из высоты этого уровня. Сущность способа состоит в том, что размещенные на поддоне кристаллизатора отходы нерегламентированного химического состава в процессе электрошлакового переплава расплавляются в форсированном режиме, а в процессе выдержки затвердевают. При последующем включении напряжения и плавном перехода на номинальный режим происходит сплавление затвердевшего металла с расплавом расходуемых электродов, практически, без их смещения. Следовательно, выход годного повышается на величину используемых отходов. В случае переплава без выдержки расплав расходуемых электродов перемешивается с расплавленными отходами, что приводит к изменению химического состава нижней части слитка и, следовательно, к снижению выхода годного. Таким образом, использование заявленного технического решения расширяет технологические возможности способа ЭШП и увеличивает выход годного. Нижний предел использования отходов (0,3) принят в связи с тем, что при меньших его значениях величина экономии от повышении выхода годного соизмерима с затратами на использование отходов (их пакетирование, размещение на поддоне и др.). Верхний предел (0,9) принят исходя из того, что при более высокой доли отходов увеличение выдержки при отключении напряжения приводит к образованию глубокого перехвата в слитке, приводящего к получению недоката и снижению выхода годного до пределов нерентабельности. Нижний предел коэффициента выдержки (0,5) принят исходя из того, что при меньших его значениях происходит существенное смещение объемов расплава отходов и основного металла, приводящее к снижению годного. Верхний предел коэффициента выдержки (0,9) принят из тех соображений, что при больших его значениях образуется грубый перехват в слитке на уровне зеркала расплава, при котором осуществлялась выдержка. Это приводит к увеличению некондиционной части слитка. Заявитель не обнаружил технических решений со сходным отличительным признаком, что обеспечивает соответствие заявленного решения критерию "существенные отличия". Пример. На комбинате "Азовсталь" были выплавлены 30 слитков массой 20 τ каждый стали марки 12ХНМА в кристаллизаторе сечением 500x1900 мм. Высота слитков составляла 2500 мм. Перед выплавкой на поддоне кристаллизатора размещали в виде компактных брикетов металлические отходы стали марки 09Г2С в количестве 0,2-1,0 от объема донной обрези слитка (см. таблицу). За базовый вариант принят прототип, по которому выплавлено 5 слитков без отключения напряжения. Донная обрезь - 6%(150 мм). Остальные 25 слитков выплавлены по заявленному варианту с варьированием выдержки от 3,5 мин до 13 мин., что соответствовало коэффициенту от 0,4 до 1,0 в формуле определения продолжительности выдержки. Технологические операции выплавки осуществлялись в соответствии с действующей инструкцией ТИ 232-139-86. Все слитки прокатывали на листы размерами 65x2500x10000 мм, на которых определяли величину донной обрези и выход годного. При этом такие параметры, как угар, боковая и головная обрезь принимались постоянными и составляли соответственно 2%, 11% и 13%. Результаты приведены в таблице. Из таблицы следует, что при использовании отходов в количестве менее 0,3 от величины донной обрези и значения коэффициента выдержки менее 0,5 выход годного повышается незначительно и экономия соизмерима с затратами на осуществление способа. При использовании отходов в количестве более 0,9 от величины донной обрези и значении коэффициента выдержки более 0,9 при прокатке слитка образуется недокат вследствие образования грубого пережима, что увеличивает донную обрезь и снижает выход годного до значения ниже порога рентабельности. Это позволяет рассматривать принятые значения пределов как обоснованные. Из таблицы также видно, что при использовании отходов в количестве 0,3-0,9 от величины донной обрези выход годного (по основному металлу)увеличивается с 68% до 69,8%-73,4%, соответственно, то есть на 1.8%5,4%.