CS209174B1

CS209174B1 - A method of electroslag melting of an ingot and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: CS209174B1
Application number: CS328679A
Authority: CS
Inventors: Rudolf S Dubinskij; Boris I Medovar; Georgij A Bojko
Original assignee: Rudolf S Dubinskij; Boris I Medovar; Georgij A Bojko
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Vynález řeší problém výroby rozměrných ocelových ingotů plného průřezu bez staženin, vycezenin, vměsků a jiných vad v jejich střední části. Problém je řešen za použití chladicího tělesa, vloženého do tavícího prostoru, a to tak, že chladicí těleso se po vložení do tekuté kovové lázně pohybuje směrem vzhůru nejméně rychlostí tavení tekuté kovové lázně, tj. rychlostí stoupání její hladiny, načež po ukončenítaveníse chladicítěleso z tekuté kovové lázně vytahuje, dříve než lázeň ztuhne. Chladicí těleso je vytvořen buď jako plovák, vznášejícíse v tekuté kovové lázni a stoupajícísjejí hladinou, nebo je pevně spojeno se svisle pohyblivým chlazeným krystalizátorem a zvedá se současně s ním. Vynález je vhodný pro výrobu rozměrných ocelových ingotů plného průřezuvysoké jakosti.The invention solves the problem of producing large steel ingots of solid cross-section without shrinkage, shrinkage, inclusions and other defects in their central part. The problem is solved by using a cooling body inserted into the melting space, in such a way that the cooling body, after being inserted into the liquid metal bath, moves upwards at least at the melting speed of the liquid metal bath, i.e. the speed of its level rise, after which, after the melting is completed, the cooling body is pulled out of the liquid metal bath before the bath solidifies. The cooling body is designed either as a float, floating in the liquid metal bath and rising with its level, or is firmly connected to a vertically movable cooled crystallizer and rises simultaneously with it. The invention is suitable for producing large steel ingots of solid cross-section of high quality.

Description

(54) Způsob elektrostruskového tavení ingotu a zařízení k provádění tohoto způsobu(54) A method of electroslag melting of an ingot and an apparatus for carrying out the method

AnotaceAnnotation

Vynález řeší problém výroby rozměrných ocelových ingotů plného průřezu bez staženin, vycezenin, vměsků a jiných vad v jejich střední části.The invention solves the problem of producing large steel bars of full cross section without shrinkage, debris, inclusions and other defects in their central part.

Problém je řešen za použití chladicího tělesa, vloženého do tavícího prostoru, a to tak, že chladicí těleso se po vložení do tekuté kovové lázně pohybuje směrem vzhůru nejméně rychlostí tavení tekuté kovové lázně, tj. rychlostí stoupání její hladiny, načež po ukončení tavení se chladicí těleso z tekuté kovové lázně vytahuje, dříve než lázeň ztuhne.The problem is solved by using a cooling body embedded in the melting chamber, such that the cooling body, when inserted into the liquid metal bath, moves upward at at least the melting rate of the liquid metal bath, i.e. the rate of rise of its level. the body withdraws from the liquid metal bath before the bath solidifies.

Chladicí těleso je vytvořen buď jako plovák, vznášející se v tekuté kovové lázni a stoupající s její hladinou, nebo je pevně spojeno se svisle pohyblivým chlazeným krystalizátorem a zvedá se současně s ním.The cooling body is either a float floating in a liquid metal bath and rising with its surface, or it is rigidly connected to a vertically movable cooled crystallizer and is raised at the same time.

Vynález je vhodný pro výrobu rozměrných ocelových ingotů plného průřezu vysoké jakosti.The invention is suitable for the production of large steel bars of full cross section of high quality.

Obr. 2Giant. 2

Vynález se týká způsobu elektrostruskového tavení ingotů plného průřezu přetavováním nejméně jedné odtavovací elektrody v tavícím prostoru za vzniku tekuté kovové lázně, která se podle průběhu tavení pohybuje směrem vzhůru, přičemž se do tekuté kovové lázně vkládá chladicí těleso, uspořádané v ose souměrnosti tavicího prostoru, jakož i zařízení k provádění tohoto způsobu, v jehož tavícím prostoru, tvořeném chlazeným krystalizátorem a chlazenou podložkou, je v ose jeho souměrnosti uspořádáno chladicí těleso, upevněné na zvedacím ústrojí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of electroslag melting of solid cross-sectional ingots by remelting at least one melting electrode in a melting chamber to form a liquid metal bath moving upwardly according to the melting process. The apparatus for carrying out the method comprises a cooling body mounted on the lifting device in the melting chamber of the cooled crystallizer and the cooled substrate.

Při výrobě velkých ingotů plného průřezu elektrostruskovým tavením je velmi obtížné dosáhnout husté jemnozrnné struktury kovu v celém objemu ingotu. V průběhu krystalizace, při němž se zvyšuje hladina tekuté kovové lázně, a tak se vzdaluje od chlazené podložky, klesá chladicí účinek chladicí podložky a povrch ztuhlého kovu, který tvoří dno tekuté kovové lázně, dostává tvar nálevky. Tím vznikají příznivé podmínky pro odměšování nekovových složek, rozpuštěných v tekuté kovové lázni, do středu kovové lázně a vzniku vycezenin ve střední části ingotu.It is very difficult to achieve a dense fine-grained metal structure over the entire ingot volume in the production of large full-grain ingots by electroslag melting. During crystallization, as the level of the liquid metal bath increases and thus moves away from the cooled substrate, the cooling effect of the cooling substrate decreases and the solidified metal surface forming the bottom of the liquid metal bath takes the shape of a funnel. This creates favorable conditions for the separation of non-metallic components dissolved in the liquid metal bath into the center of the metal bath and the formation of debris in the central part of the ingot.

Byly provedeny pokusy zabránit vzniku nálevkovitého tvaru dna tekuté kovové lázně působením elektromagnetického pole, ultrazvuku nebo mechanickými kmity, jimiž se má narušovat vznik velkých krystalů. Ukazalo se, že tyto způsoby jsou účinné pouze tehdy, pokud průměr ingotu není větší než 1,0 m a jeho výška 2,5 m. U ingotů větších rozměrů spotřebovávají tyto způsoby mnoho energie a jejich účinnost je vlivem velké hmotnosti lázně neuspokojivá.Attempts have been made to prevent the funnel-shaped bottom of a liquid metal bath from being subjected to electromagnetic fields, ultrasound, or mechanical oscillations to interfere with the formation of large crystals. These processes have been shown to be effective only if the diameter of the ingot is not more than 1.0 m and its height is 2.5 m. For larger ingots, these methods consume a lot of energy and their efficiency is unsatisfactory due to the high bath weight.

Z britského patentového spisu č. 1 421 393 je znám způsob založený na řízené změně výkonu, přiváděného k jednotlivým odtavovacím elektrodám.British Patent Specification No. 1,421,393 discloses a method based on the controlled change of power supplied to individual consumable electrodes.

Každá odtavovací elektroda, případně skupina odtavovacích elektrod, je připojena na vlastní zdroj proudu. Po zahájení a ustálení tavicího procesu se proud a napětí, přiváděné k jednotlivé odtavovací elektrodě, případně ke skupině odtavovacích elektrod, střídavě snižuje a zvyšuje mezi zvoleným maximem a minimem. Tím se místo maximálního zahřátí struskové lázně přesouvá od jedné odtavovací elektrodě ke druhé, takže vzniká homogení a jemnozrnná struktura přetavovaného kovu.Each consumable electrode or group of consumable electrodes is connected to its own power source. After starting and stabilizing the melting process, the current and voltage applied to the individual melting electrode or the melting electrode group alternately decreases and increases between the selected maximum and minimum. As a result, instead of the maximum heating of the slag bath, it moves from one melting electrode to the other, so that a homogeneous and fine-grained structure of the remelted metal is produced.

Tento známý způsob je možno použít k výrobě ingotů o velkých průměrech. Pozoruhodných výsledků lze však dosáhnout pouze u ingotů poměrně krátkých. K provádění způsobu je nutné zařízení s několika odtavovacími elektrodami.This known method can be used to produce large diameter ingots. However, remarkable results can only be achieved with relatively short ingots. An apparatus with several consumable electrodes is required to carry out the process.

Zařízení k provádění tohoto způsobu je složité, neskladné a nákladné. Zařízení musí být opatřeno několika zdroji proudu, přepínacím ústrojím se značným počtem vodičů. To způsobuje značné energetické ztráty a ztěžuje přístup k jednotlivým částem zařízení.The apparatus for carrying out this method is complex, cumbersome and expensive. The device must be equipped with several power sources, a switching device with a considerable number of wires. This causes considerable energy losses and makes access to individual parts of the equipment more difficult.

Známá jsou zařízení k elektrostruskovému tavení dutých ingotů. V těchto zařízeních se vyrábějí duté ingoty s dobrou strukturou kovu, což je způsobeno tím, že uvnitř tavicího prostoru je umístěno chladicí těleso, nutné k formování dutiny uvnitř ingotu.Devices for electroslag melting of hollow ingots are known. In these devices, hollow ingots with good metal structure are produced, due to the fact that inside the melting chamber there is a cooling body necessary to form a cavity inside the ingot.

Z patentového spisu USA č. 3 807 487 je známe zařízení k elektrostruskovému tavení dutých ingotů, v jehož tavícím prostoru, tvořeném krystalizátorem a podložkou, je umístěno chladicí těleso tvaru tmu, které je kinematicky spojeno se zvedacím ústrojím.U.S. Pat. No. 3,807,487 discloses a device for electro-slag melting of hollow ingots, in the melting chamber of which a crystallizer and a support is located, a dark-shaped cooling body which is kinematically connected to the lifting device.

Z pojednání: B. E. Paton, V. R. Děmčenko aj. „Matěmatičeskoe opisanie processa zatvěrděvanija pologo elektrošlakovovoslitka“, zveřejněného v knize „Rafinurujuščije pěreplavy“ vydané v Kijevě v druhém vydání v roce 1975 pod redakcí akademika B. E. Patona, na straně 35 a v obr. 2, je známo zařízení k elektrostruskovému tavení dutých ingotů s pohyblivým krystalizátorem, který se ve svém dolním postavení opírá o podložku a společně s ní vytváří tavící prostor. V tomto případě však chladicí tm není spojen přímo se zvedacím zařízením, ale je pevně spojen s krystalizátorem, uspořádaným na zvedacím zařízení.From the treatise: BE Paton, VR Děmčenko et al. A device for electroslag melting hollow ingots with a movable crystallizer is known which, in its lower position, rests on a support and together with it forms a melting space. In this case, however, the cooling darkness is not connected directly to the lifting device, but is firmly connected to the crystallizer arranged on the lifting device.

Chladicí trn je opatřen rameny, pomocí nichž je upevněn na horní čelní straně krystalizátoru a vyčnívá směrem dolů a jeho výška je větší, než výška krystalizátoru.The cooling mandrel is provided with arms by means of which it is mounted on the upper front side of the crystallizer and protrudes downwards and its height is greater than the height of the crystallizer.

Tato známá zařízení jsou obvykle opatřena ukazatelem stavu hladiny tekuté kovové lázně, který je uspořádán v boku pohyblivého krystalizátoru a je spojen se zvedacím ústrojím krystalizátoru.These known devices are generally provided with a level indicator of the liquid metal bath which is arranged in the side of the movable crystallizer and is connected to the lifting device of the crystallizer.

Tato známá zařízení nejsou použitelná pro výrobu plných ingotů, protože chladicí tm je v nich; umístěn tak, že při tavení zůstává ponořen v tekuté kovové lázní a po jeho vytažení zůstává v ingotu dutina. Mimoto plocha chlazeného tmu, která je ve styku s tekutou kovovou lázní, je značná a je příčinou značných energetických ztrát.These known devices are not usable for the production of full ingots because the cooling darkness is present therein; positioned so that it remains immersed in the liquid metal bath during melting and the cavity remains in the ingot after its extraction. In addition, the area of cooled darkness in contact with the liquid metal bath is considerable and causes considerable energy losses.

Úkolem vynálezu je odstranit uvedené nedostatky.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome these drawbacks.

Úloha je řešena způsobem elektrostruskového tavení ingotů plného průřezu přetavováním nejméně jedné odtavovací elektrody v tavícím prostoru za vzniku tekuté kovové lázně, která se podle průběhu tavení pohybuje směrem vzhůru, přičemž se do tekuté kovové lázně vkládá chladicí těleso, uspořádané v ose souměrnosti tavicího prostoru, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že chladicí těleso se po vložení do tekuté kovové lázně pohybuje směrem vzhůru nejméně rychlostí tavení kovové lázně, načež se po ukončení tavení z tekuté: kovové lázně vytahuje. Rychlostí tavení kovové: lázně se přitom rozumí rychlost, s jakou se zvedá hladina tekuté kovové lázně při procesu tavení, iThe problem is solved by a method of electroslag melting of full cross-section ingots by remelting at least one melting electrode in a melting chamber to form a liquid metal bath which moves upwardly according to melting, inserting a cooling body arranged in the symmetry axis of the melting space. The invention is based on the fact that the cooling body moves upwards at least at the melting rate of the metal bath after insertion into the liquid metal bath, and is then withdrawn from the liquid metal bath after the melting is complete. Melting rate of metal: bath means the rate at which the level of the liquid metal bath rises during the melting process,

Pro zajištění růstu krystalů ve střední oblasti: ingotu v optimálním směru se chladicí těleso vkládá; do tekuté kovové lázně podle vynálezu v okamžiku, kdy nejméně 75 % plochy rozhranní mezi: tekutou kovovou lázní a ztuhlým kovem se sklání k vodorovné rovině pod úhlem 45°. jTo ensure crystal growth in the central region: the ingot in the optimum direction, the cooling body is inserted; into a liquid metal bath according to the invention when at least 75% of the interface area between the liquid metal bath and the solidified metal is inclined to the horizontal at an angle of 45 °. j

Aby se dosáhlo homogenní struktury ingotu, ponořuje se podle vynálezu chladicí těleso do tekuté kovové lázně do hloubky, která činí nejvýše 60 % z hloubky tekuté kovové lázně v okamžiku zavedení chladicího tělesa do tekuté kovové lázně. Hloubkou tekuté kovové lázně se přitom rozumí vzdálenost hladiny tekuté kovové lázně od rozhraní mezi tekutou kovovou lázní a ztuhlým kovem v místě svislé osy souměrnosti tavícího prostoru.In order to achieve a homogeneous ingot structure, according to the invention, the cooling body is immersed in the liquid metal bath to a depth of not more than 60% of the depth of the liquid metal bath at the time the cooling body is introduced into the liquid metal bath. The depth of the liquid metal bath is understood to be the distance of the level of the liquid metal bath from the interface between the liquid metal bath and the solidified metal at the vertical axis of symmetry of the melting chamber.

Téhož účinku se podle vynálezu dosáhne i tím, že chladicí těleso se v okamžiku ponoření do tekuté kovové lázně ponořuje až na její dno, načež se zvedá rychlostí, která je podstatně vyšší, než je rychlost tavení tekuté kovové lázně a touto rychlostí se vytahuje až do výšky, kdy jeho ponor v tekuté kovové lázní činí nejvýše 60 % hloubky tekuté kovové lázně, načež se dále zvedá rychlostí rovnou rychlosti tavení tekuté kovové lázně.According to the invention, the same effect is achieved by immersing the cooling body at the moment of immersion in the liquid metal bath to its bottom, then raising it at a rate substantially higher than the melting rate of the liquid metal bath, a height in which its immersion in the liquid metal bath is at most 60% of the depth of the liquid metal bath, and is then further increased at a rate equal to the melting rate of the liquid metal bath.

Zařízení k provádění způsobu elektrostruskového tavení ingotů podle vynálezu, v jehož tavicím prostoru, tvořeném chlazeným krystalizátorem a chlazenou podložkou, je v ose souměrnosti tavícího prostoru uspořádáno chladicí těleso, upevněné na zvedacím ústrojí, má podle vynálezu chladicí těleso tvořené plovákem, jehož hmotnost je větší, než hmotnost stejného objemu struskové lázně, avšak menší, než hmotnost stejného objemu tekuté kovové lázně.The apparatus for carrying out the electroslag melting process of the ingots according to the invention, in which a melting chamber consisting of a cooled crystallizer and a chilled support is arranged in the axis of symmetry of the melting chamber arranged on a lifting device, has a cooling body formed by a float. than the weight of the same volume of the slag bath, but less than the weight of the same volume of the liquid metal bath.

Pro možnost regulace hloubky ponoru plováku do tekuté kovové lázně, je podle vynálezu plovák mechanicky spojen s regulovatelným protizávažím. Výhodně jsou plovák a regulovatelné protizávaží upevněny na protilehlých koncích dvojramenné páky, která je výkyvné uložena vidlici, upevněné na chlazeném krystalizátoru.In order to control the immersion depth of the float into the liquid metal bath, according to the invention, the float is mechanically connected to a controllable counterweight. Preferably, the float and the adjustable counterweight are mounted at opposite ends of a two-arm lever that is pivotably supported by a fork mounted on a cooled crystallizer.

Jiné zařízení k provádění způsobu elektrostruskového tavení ingotů podle vynálezu, v jehož tavicím prostoru, tvořeném chlazeným krystalizátorem a chlazenou podložkou, je v ose souměrnosti tavicího prostoru uspořádáno chladicí těleso, zavěšené na držácích, uspořádaných na horní čelní straně chlazeného krystalizátoru, upevněného na zvedacím ústrojí a opatřeného ve stěně ukazatelem hladiny tekuté kovové lázně, spřaženým se zvedacím ústrojím chlazeného krystalizátoru, se od známých provedení podle vynálezu liší tím, že jádro chladicího tělesa je nižší, než výška chlazeného krystalizátoru a jeho spodní okraj je vrovině ukazatele hladiny tekuté kovové lázně, nebo pod ní.Another apparatus for carrying out the electroslag melting method of the ingots of the invention, in which a melting chamber consisting of a cooled crystallizer and a chilled support, a cooling body is arranged in the axis of symmetry of the melting chamber suspended on holders arranged on the upper front side of the cooled crystallizer mounted on the lifting device; provided with a liquid metal bath level indicator coupled to the cooled crystallizer lifting device in the wall differs from the known embodiments of the invention in that the core of the cooling body is lower than the height of the cooled crystallizer and its lower edge is at or below the liquid metal bath level indicator her.

Jádro chladicího tělesa může být podle vynálezu vytvořeno v rozmanitých provedeních.According to the invention, the core of the cooling body can be formed in a variety of embodiments.

Při jednom provedení podle vynálezu sestává jádro z dolní široké části, která je níže než rovina ukazatele hladiny tekuté kovové lázně, a z nad ní uspořádané horní úzké části, mezi nimiž je vytvořena střední kuželová vložená část.In one embodiment of the invention, the core consists of a lower wide portion which is lower than the level of the liquid metal bath level indicator and an upper narrow portion disposed above it, between which a central conical insert portion is formed.

Jádro může být podle vynálezu vytvořeno z trubky ve tvaru koše, hadu nebo smyčky. Smyčka může být přitom podle vynálezu tvořena vodorovnou trubkovou částí, vytvořenou jako část kruhu ve vodorovné rovině ukazatele hladiny tekuté kovové lázně, na níž je napojeno svislé odváděči vedení a svislé přívodní vedení chladicí kapaliny.The core according to the invention can be formed from a tube in the form of a basket, a snake or a loop. According to the invention, the loop may consist of a horizontal tubular part formed as part of a circle in the horizontal plane of the liquid metal level indicator, to which the vertical drain line and the vertical coolant supply line are connected.

Způsob a zařízení podle vynálezu mají četné výhody. Zavedení chladicího tělesa do středu tekuté kovové lázně urychluje proces krystalizace v této oblasti a přispívá k vyrovnání dna tekuté kovové lázně, tj. ke snížení hloubky nálevky, která se při tavení vytváří a tím i ke zmírnění sklonu dna tekuté kovové lázně. Protože právě na dně tekuté kovové lázně se vytvářejí krystaly, je směr jejich os mnohem stejnoměrněji orientován, takže vzniká jemnozrnná hustá struktura v celém ingotu. Při tavení a tuhnutí ingotu nevznikají nadměrné energetické ztráty. Potřebné zařízení je po technické stránce jednoduché a snadno ovladatelné.The method and apparatus of the invention have numerous advantages. The introduction of the cooling body in the center of the liquid metal bath accelerates the crystallization process in this area and contributes to leveling the bottom of the liquid metal bath, i.e. to reduce the depth of the funnel formed during melting and hence to reduce the slope of the liquid metal bath bottom. Since crystals are formed at the bottom of the liquid metal bath, the direction of their axes is much more uniformly oriented, so that a fine-grained dense structure is formed throughout the ingot. There is no excessive energy loss when melting and solidifying the ingot. The required equipment is technically simple and easy to operate.

Způsob a zařízení podle vynálezu je dále vysvětleno na základe konkrétních příkladů provedení s ohledem na přiložené výkresy, kde na obr. 1 je znázorněno konstrukční schéma k provádění způsobu elektrostruskového tavení ingotu plného průřezu podle vynálezu, na obr. 2 zařízení k provádění způsobu elektrostruskového tavení ingotu plného průřezu ve schematickém zobrazení, na obr. 3 jiné zařízení k provádění způsobu elektrostruskového tavení ingotu plného průřezu ve schematickém zobrazení, na obr. 4 jádro chladicího tělesa, vytvořené jako koš chladicích trubek, na obr. 5 jádro chladicího tělesa, vytvořené jako had chladicí trubky, na obr. 6 jádro chladicího tělesa, vytvořené jako smyčka chladicí trubky, na obr. 7 řez rovinou VII — VII z obr. 6, na obr. 8 jádro chladicího tělesa, vytvořené jako vodorovná kruhová smyčka chladicí trubky, na obr. 9 řez rovinou XI — XI z obr. 8, na obr. 10a diagram izoterem likvidu pro válcový ingot s průměrem 1100 mm pro různé vzdálenosti od chlazené podložky, na obr. 10b diagram izotermy likvidu pro válcový ingot o průměru 2700 mm a na obr. 10c diagram izotermy likvidu pro ingot obdélníkového průřezu o rozměrech 250 x 1100 mm.The method and apparatus according to the invention are further explained with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a construction diagram for carrying out the method of electro-slag melting of a full cross-section of the invention; 3 shows another schematic view of a method for carrying out the electroslag melting process of a full cross-section of the ingot; FIG. 4 shows a coolant core formed as a cooling tube basket; and FIG. 5 shows a coolant core formed as a cooling coil. 6 shows a cross sectional view along the line VII - VII in FIG. 6; FIG. 8 shows a coolant core formed as a horizontal circular coolant loop; FIG. Fig. 8 is a section along line XI-XI of Fig. 8; Fig. 10b shows a liquidus isotherm diagram for a cylindrical ingot with a diameter of 2700 mm; and Fig. 10c is a diagram of a liquidus isotherm for a rectangular section of rectangular section of 250 x 1100 mm.

Elektrostruskové tavení ingotu plného průřezu způsobem podle vynálezu se provádí takto:The electro-slag melting of the solid ingot according to the invention is carried out as follows:

V tavicím prostoru í, tvořeném chlazeným krystalizátorem 2 a chlazenou podložkou 3 se známým způsobem vytvoří strusková lázeň 4. Do ní se ponoří odtavovací elektrody 5, do nichž se přivádí elektrický proud. Působením elektrického proudu se strusková lázeň 4 zahřívá, odtavovací elektrody 5 se na koncích ponořených do struskové lázně 4 taví a tekutý kov kape na chlazenou podložku 3, kde se shromažďuje tekutá kovová lázeň 6. Tekutý kov na stěnách chlazeného krystalizátoru 2 a chlazené podložky 3 chladne, tuhne a krystalizuje, takže vzniká vrstva ztuhlého kovu 7. Vrstva ztuhlého kovu 7 narůstá a tvoří dno tekuté kovové lázně 6, která se postupem tavení neustále vzdaluje od chlazené podložky 3, přičemž hladina tekuté kovové lázně 6 stoupá směrem vzhůru. Chladicí účinek chlazené podložky 3 postupně slábne, kdežto chladicí účinek chlazeného krystalizátoru 2 zůstává nezměněn. To má vliv na tvar dna tekuté kovové lázně 6, které nabývá tvaru nálevky. Ve vhodném okamžiku se do tekuté kovové lázně 6 ponoří chladicí těleso 8.A slag bath 4 is formed in a known manner in the melting chamber 1 formed by the cooled crystallizer 2 and the cooled substrate 3. In this way, the melting electrodes 5 are immersed, into which electric current is supplied. Under the influence of electric current, the slag bath 4 is heated, the melting electrodes 5 are melted at the ends immersed in the slag bath 4, and the liquid metal drips onto the cooled substrate 3 where the liquid metal bath 6 is collected. The solidified metal layer 7 grows and forms the bottom of the liquid metal bath 6, which continuously melts away from the cooled substrate 3 as the liquid metal bath 6 rises upwards. The cooling effect of the cooled substrate 3 gradually decreases, whereas the cooling effect of the cooled crystallizer 2 remains unchanged. This affects the bottom shape of the liquid metal bath 6, which takes the shape of a funnel. At a suitable moment, the cooling body 8 is immersed in the liquid metal bath 6.

Změnu profilu dna tekuté kovové lázně 6 v průběhu tavby lze zjistit buď experimentálně nebo teoreticky.The change in the bottom profile of the liquid metal bath 6 during melting can be detected either experimentally or theoretically.

Při experimentálním zjišťování tvaru dne tekuté kovové lázně 6 se nejprve vytaví vzorek ingotu bez ponoření chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6 při zachování všech ostatních podmínek a parametrů procesu. Ingot se podélně rozřízne a ze zjištěného směru růstu krystalů kovu. se určí optimální okamžik zavedení chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6.In experimentally determining the shape of the bottom of the liquid metal bath 6, the ingot sample is first melted without immersing the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 while maintaining all other process conditions and parameters. The ingot is cut longitudinally and from the determined direction of growth of the metal crystals. the optimum moment of introduction of the cooling body 8 into the liquid metal bath 6 is determined.

Teoreticky sa zjišťuje tvar profilu dna tekuté kovové lázně 6 propočtem izoterem likvidu metodou uvedenou ve stati B. E. Paton, V. F. Demehenko, J. G. Emeljanenko, D. A. Kozlitin, V. I. Machenko, B. I. Medovar, J. A. Starenbogen „Investigation of remperaturs fields of large electroslag remelted ingots by the methods of Mathematical Simujation“ ze sborníku „Speciál ElectroMetallurgy“, part 1 — „Repots of the International Symposium on Speciál Elektrometallurgy“, Kyjev, červen 1972, nakladatelství „Naukova Dumka“ na stranách 144 až 154.Theoretically, the shape of the bottom profile of the liquid metal bath 6 is calculated by calculating the liquid isotherm by the method described in BE Paton, VF Demehenko, JG Emeljanenko, DA Kozlitin, VI Machenko, BI Medovar, JA Starenbogen. of Mathematical Simujation ”from the Proceedings of“ ElectroMetallurgy Special ”, Part 1 -“ Repots of the International Symposium on Electrometallurgy Special ”, Kiev, June 1972, Naukova Dumka, pp. 144-154.

Volba okamžiku, kdy ponořit chladicí těleso 8 do tekuté kovové lázně 6, je kompromisem mezi dvěma protichůdnými požadavky. Vysoká stejnorodost struktury ingotu vyžaduje, aby se chladicí těleso 8 ponořilo do tekuté kovové lázně 6 co nejdříve. Protože však ponořením chladicího tělesa 6 do tekuté kovové lázně 8 vznikají tepelné ztráty, které nutno nahrazovat zvýšeným přívodem elektrické energie, je z energetického hlediska naopak žádoucí ponořit chladicí těleso 8 do tekuté kovové lázně 6 co nejpozději.Choosing the moment to immerse the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 is a compromise between two conflicting requirements. The high uniformity of the ingot structure requires that the cooling body 8 be immersed in the liquid metal bath 6 as soon as possible. However, since immersion of the cooling body 6 in the liquid metal bath 8 results in heat losses that need to be replaced by an increased power supply, it is desirable from an energy point of view to immerse the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 as soon as possible.

Kritériem pro volbu vhodného okamžiku ponoření chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6 je poznatek, že k zabezpečení vysoké jakosti ingotu se směr růstu krystalů v něm nesmí odchylovat od svislice více než o 45°, neboť při větším úhlu odchylky vnikají v makrostruktuře ingotu takové vady, jako je zachycení nekovových vměsků mezi krystaly střední části ingotu.The criterion for selecting a suitable moment of immersion of the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 is that, to ensure high quality of the ingot, the direction of crystal growth therein must not deviate from the vertical by more than 45 °. such as trapping non-metallic inclusions between the crystals of the central portion of the ingot.

Při volbě hloubky ponoru chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6 nutno vzít v úvahu okolnost, že při nadměrné hloubce ponoru chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6 se na povrchu chladicího tělesa 8 vytvářejí krystaly, které rostou směrem ke dnu tekuté kovové lázně 6 a spojují se se ztuhlým kovem 7, přičemž mohou vznikat takové vady, jako staženiny, nekovové vměsky a podobně.When selecting the immersion depth of the cooling body 8 into the liquid metal bath 6, it should be taken into account that when the immersion depth of the cooling body 8 into the liquid metal bath 6 is excessive, crystals are formed on the surface of the cooling body 8. they associate with the solidified metal 7, whereby defects such as shrinkage, non-metallic inclusions and the like can occur.

Tomu lze předejít tím, že chladicí těleso 8 se ponoří do tekuté kovové lázně 6 jen do hloubky, která činí nejvýše 60 % z hloubky tekuté kovové lázně 6, kterou má v okamžiku počátku ponořování chladicího tělesa 8 do ní. V tom případě krystaly, vytvořené na chladicím tělese 8, nedosáhnou dna tekuté kovové lázně 6 a nespojí se se ztuhlým kovem 7.This can be avoided by immersing the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 only to a depth of not more than 60% of the depth of the liquid metal bath 6 which it has at the time of immersion of the cooling body 8 therein. In this case, the crystals formed on the cooling body 8 do not reach the bottom of the liquid metal bath 6 and do not associate with the solidified metal 7.

Problém lze řešit i tak, že chladicí těleso 8 se spustí až na dno tekuté kovové lázně 6, čímž se zjistí její skutečná okamžitá hloubka. Potom se rychle vytáhne do výšky, v níž hloubka jeho ponoru v tekuté kovové lázni 6 činí méně než 60 % zjištěné její hloubky. Nato se rychlost zvedání chladicího tělesa 8 a rychlost tavení vzájemně vyrovnají. Po ukončení tavení se chladicí těleso 8 z tekuté kovové lázně 6 vytáhne.The problem can also be solved by lowering the cooling body 8 to the bottom of the liquid metal bath 6, thereby determining its actual instantaneous depth. It is then rapidly pulled to a height at which its depth of immersion in the liquid metal bath 6 is less than 60% of its determined depth. Thereafter, the lifting speed of the cooling body 8 and the melting speed are equalized. After the melting is complete, the cooling body 8 is withdrawn from the liquid metal bath 6.

Rychlost zvedání chladicího tělesa 8 může být poněkud vyšší nebo nižší než rychlost tavení. Teoreticky by bylo možno dosáhnout nej lepší struktury ingotu pozvolným ponořováním chladicího tělesa 8 do tekuté kovové lázně 6 až na maximální přípustnou hloubku. V tom případě by se chladicí těleso 8 zvedalo pomaleji, než je rychlost tavení. Tato varianta způsobu elektrostruskového tavení ingotu je však obtížně uskutečnitelná, protože potřebné metody předvídání vývoje tvaru dna tekuté kovové lázně nejsou dosud zvládnuty.The lifting speed of the cooling body 8 may be somewhat higher or lower than the melting speed. Theoretically, it would be possible to achieve the best ingot structure by slowly immersing the cooling body 8 into the liquid metal bath 6 to the maximum permissible depth. In this case, the cooling body 8 would rise more slowly than the melting rate. However, this variant of the electroslag melting ingot process is difficult to implement because the necessary methods for predicting the development of the bottom shape of the liquid metal bath have not yet been mastered.

První příklad zařízení k elektrostruskovému tavení ingotů plného průřezu způsobem podle vynálezu, znázorněného na obr. 2, je charakterizován tím, že jeho chladicí těleso 8 je vytvořeno jako plovák 11. Zařízení je opatřeno chlazeným krystalizátorem 2, který je pohyblivý a je tvořen stěnami 9, přičemž je nahoře i dole otevřen. Ve své spodní poloze dosedá chlazený krystalizátor 2 na chlazenou podložku 3 a spolu s ní vytváří tavící prostor 1. Zařízení obsahuje dále držák 10 odtavovaních elektrod pro upevnění odtavovacích elektrod 5 a zmíněně již chladicí těleso 8, vytvořené jako plovák 11.A first example of a device for electroslag melting of solid cross-section ingots according to the invention shown in FIG. 2 is characterized in that its cooling body 8 is designed as a float 11. The device is provided with a cooled crystallizer 2 which is movable and consists of walls 9, with the top and bottom open. In its lower position, the cooled crystallizer 2 bears on the cooled substrate 3 and together with it forms a melting space 1. The apparatus further comprises a melting electrode holder 10 for fastening the melting electrodes 5 and, in particular, a cooling body 8 formed as a float 11.

Zařízení je rovněž opatřeno zvedacím ústrojím 12 krystalizátoru zvedacím ústrojím 13, odtavovacích elektrod jsou upevněna na svislém sloupu 14, který stojí vedle tavícího prostoru 1.The apparatus is also provided with a crystallizer lifting device 12 with a lifting device 13, the melting electrodes being mounted on a vertical column 14 which is adjacent to the melting chamber 1.

Zvedací ústrojí 12 krystalizátoru slouží ke zvedání chlazeného krystalizátoru 2 v procesu tavení. Je tvořeno dolním ramenem 15, které nese chlazený krystalizátor 2 a je opatřeno dolním pohonem 17.The crystallizer lift 12 serves to lift the cooled crystallizer 2 in the melting process. It consists of a lower arm 15 which carries a cooled crystallizer 2 and is provided with a lower drive 17.

Zvedací ústrojí 13 elektrod slouží ke svislému pohybu odtavovacích elektrod 5 v procesu tavení. Je tvořeno horním ramenem 16, které nese držák 10 elektrod a je opatřeno horním pohonem 18.The electrode lift 13 serves for the vertical movement of the melting electrodes 5 in the melting process. It is formed by an upper arm 16 which carries the electrode holder 10 and is provided with an upper drive 18.

Chlazená podložka 2 tavícího prostoru 1 je uložena na vozíku 19, na němž se ingot po zhotovení vyveze ze zařízení.The cooled support 2 of the melting chamber 1 is supported on a trolley 19 on which the ingot is removed from the machine after manufacture.

Svislý průřez plováku 11 je přizpůsoben nálevkovitému tvaru dna tekuté kovové lázně 6, které vzniká působením stěn 9 chlazeného krystalizátoruThe vertical cross-section of the float 11 is adapted to the funnel-shaped bottom of the liquid metal bath 6 which is produced by the walls 9 of the cooled crystallizer

2. Plovák 11 je na spodku opatřen špičkou 20, kterou se opírá o chlazenou podložku 3 na počátku tavení. Uzavřená dutina 21 plováku je spojena s na obr. neznázorněným zdrojem chladicí kapaliny pomocí trubek 22.2. The float 11 is provided at the bottom with a tip 20, which rests on the cooled substrate 3 at the beginning of melting. The closed float cavity 21 is connected to a coolant source (not shown) by means of tubes 22.

Plovák 11 je upevněn na dvojramenné páce 23, která je uspořádaná nad chlazeným krystalizátorem 2. Osa 24 kyvu dvojramenné páky 23 je umístěna ve vidlici 25, která je umístěna na horním čele chlazeného krystalizátoru 2, přičemž první rameno 26 dvojramenné páky 23 je nad chlazeným krystalizátorem 2, kdežto její druhé rameno 27 je vně chlazeného krystalizátoru 2. Plovák 11 je závěsem 28 pomocí koncového čepu 29 zavěšen na prvním rameni 26 dvojramenné páky 23 v ose tavícího prostoru 1. Na druhém rameni 27 dvojramenné páky 23 je posuvně upevněno regulovatelné protizávaží 30, zajištěné pojišťovacím šroubem 31; Dvojramenná páka 23 a tím i plovák 11 se pohybují společně s chlazeným krystalizátorem 2 pomocí dolního pohonu 17.The float 11 is mounted on a twin arm 23 arranged above the refrigerated crystallizer 2. The swivel axis 24 of the twin arm 23 is disposed in a fork 25 located on the upper face of the refrigerated crystallizer 2, the first arm 26 of the twin arm 23 being above the refrigerated crystallizer. 2, while its second arm 27 is outside the cooled crystallizer 2. The float 11 is hinged 28 by means of an end pin 29 on the first arm 26 of the double arm 23 in the axis of the melting chamber 1. On the second arm 27 of the double arm 23 is adjustable. secured by the locking screw 31; The two-arm lever 23 and thus the float 11 are moved together with the cooled crystallizer 2 by means of a lower drive 17.

Ve stěně 9 chlazeného krystalizátoru 2 je uspořádán ukazatel 32 hladiny tekuté kovové lázně 6, elektricky spojený s dolním pohonem 17 dolního ramene 15 a slouží k řízení svislého pohybu chlazeného krystalizátoru 2. Ukazatel 32 je umístěn ve stále vzdálenosti a od spodního okraje chlazeného krystalizátoru 2.In the wall 9 of the cooled crystallizer 2, a level indicator 32 of the liquid metal bath 6 is provided, electrically connected to the lower drive 17 of the lower arm 15 and serves to control the vertical movement of the cooled crystallizer 2. The indicator 32 is located at a distance and from the lower edge of the cooled crystallizer 2.

Na počátku tavení se plovák 11 opírá o chlazenou podložku 3 svojí špičkou 20. Hmotnost plováku 11 je větší, než hmotnost stejného objemu struskové lázně 4, avšak menší, než hmotnost stejného objemu tekuté kovové lázně 6. Hloubka ponoru plováku 11 do tekuté kovové lázně 6 se reguluje polohou regulovatelného protizávaží 30.At the start of melting, the float 11 rests on the cooled pad 3 with its tip 20. The weight of the float 11 is greater than the weight of the same volume of slag bath 4 but less than the weight of the same volume of liquid metal bath 6. is controlled by the position of the adjustable counterweight 30.

Zařízení pro elektrostruskové tavení ingotů o plném průřezu způsobem podle vynálezu pracuje takto:The apparatus for electro-slag melting of full-section ingots according to the method of the invention operates as follows:

Chlazený krystalizátor 2 se usadí na chlazené podložce 3, čímž vznikne tavící prostor 1, v němž se vytvoří strusková lázeň 4 a do níž se zavedou odtavovací elektrody 5, načež se zahájí tavení. Na chlazené podložce 3 se shromažďuje tekutá kovová lázeň 6, jejíž hladina stoupá a působí vztlakem na plovák 11. Příslušným ustavením protizávaží 30 je nastavena hloubka h, při které vztlak je roven tíze plováku 11. Když hladina tekuté kovové lázně 6 stoupne výše, než je nastavená hloubka h, začne plovák 11 plavat v tekuté kovové lázni 6. Když hladina tekuté kovové lázně 6 dosáhne úrovně ukazatele 32, zapne ukazatel 32 dolní pohon 17 dolního ramene 15 a chlazený krystalizátor 2 i s dvojramenou pákou 23 a plovákem 11 se posouvají směrem vzhůru. Po ukončení tavení se chlazený krystalizátor 2 ještě nějakou dobu posouvá směrem vzhůru rychlostí tavení, přičemž plovák 11 vytáhne tím z tekuté kovové lázně 6 dříve, než tato tekutá kovová lázeň 6 ztuhne.The cooled crystallizer 2 is deposited on the cooled support 3, thereby forming a melting chamber 1 in which the slag bath 4 is formed and into which the melting electrodes 5 are introduced, after which the melting is started. A liquid metal bath 6 collects on the cooled substrate 3, the level of which rises and exerts a buoyancy on the float 11. By adjusting the counterweight 30, a depth h is set at which the buoyancy equals the weight of the float 11. When the level of the liquid metal bath 6 reaches the level of the pointer 32, the pointer 32 turns on the lower drive 17 of the lower arm 15 and the cooled crystallizer 2 with the twin arm 23 and the float 11 move upward. After the melting is complete, the cooled crystallizer 2 is moved upwards for some time, the float 11 being withdrawn from the liquid metal bath 6 before the liquid metal bath 6 solidifies.

Popsané zařízení pro elektrostruskové tavení ingotů může být vytvořeno v různých obměnách. U velkých zařízení je chlazený krystalizátor 2 pevný. V tom případě je plovák 11 opatřen samostatným zvedacím ústrojím. Plovák 11 nemusí být uspořádán na páce, ale je umístěn ve svislém vedení a hloubka jeho ponoru se reguluje odnímatelnými závažími.The described electro-slag ingot melting apparatus can be made in various variations. In large plants, the cooled crystallizer 2 is solid. In this case, the float 11 is provided with a separate lifting device. The float 11 need not be disposed on the lever, but is positioned in a vertical guide and its immersion depth is controlled by removable weights.

Druhý příklad zařízení pro elektrostruskové tavení ingotů plného průřezu způsobem podle vynálezu, znázorněného na obr. 3, je charakterizován pevným spojením chladicího tělesa 8 s chlazeným krystalizátorem 2. Chladicí těleso 8 je tvořeno jádrem 33, které je ve styku s tekutou kovovou lázní 6 a příčníkem 34, upevněným na horní čelní straně chlazeného krystalizátoru 2. Jádro 33 je uspořádáno ve svislé ose souměrnosti tavícího prostoru 1. Výška jádra 33 je menší, než výška chlazeného krystalizátoru 2. Jádro 33 má dolní širokou část 36, která je níže než rovina ukazatele 32 hladiny tekuté kovové lázně 6, nad ní uspořádanou horní úzkou část 35, mezi nimiž je vytvořena střední kuželová vložená část 37. Hloubka h ponoru jádra 33 do tekuté kovové lázně 6 je experimentálně nebo teoreticky stanovena z podmínky, že sklon nálevkovité části dna tekuté kovové lázně 6 nesmí být větší než 45°, přičemž hloubka h ponoru jádra 33 nesmí překročit 60 % hloubky tekuté kovové lázně 6.A second example of a device for electroslag melting of solid cross-sectional ingots according to the invention shown in Fig. 3 is characterized by a rigid connection of the cooling body 8 with the cooled crystallizer 2. The cooling body 8 is formed by a core 33 in contact with the liquid metal bath 6 and cross beam 34, mounted on the top face of the cooled crystallizer 2. The core 33 is arranged in a vertical axis of symmetry of the melting chamber 1. The height of the core 33 is smaller than the height of the cooled crystallizer 2. The core 33 has a lower wide portion 36 which is lower than the plane of pointer 32 level of the liquid metal bath 6, an upper narrow portion 35 arranged therebetween, between which a central conical insert portion 37 is formed. The depth h of the core 33 immersion into the liquid metal bath 6 is experimentally or theoretically determined from the condition that the slope 6 shall not be greater than 45 °, wherein the immersion depth h of the core 33 must not exceed 60% of the depth of the liquid metal bath 6.

Jádro 33 chladicího tělesa 8 je duté a je spojeno s na obr. neznázorněným zdrojem chladicí kapaliny. Jádro 33 může 'být vytvořeno i z chladicích trubek ve tvaru koše, nebo hada. Jádro 33 z ploché smyčky chladicích trubek, znázorněné na obr. 6 a obr. 7, se používá u ingotů, jejichž úzká hrana není širší než 500 mm. Smyčka chladicí trubky může být také vytvořena vodorovně. Smyčka je vytvořena jak část kruhu, jejíž vodovorná rovina souměrnosti S je v rovině ukazatele 32 hladiny tekuté kovové lázně 6, nebo o něco výše. Nesmí být však položena níže, aby nemohlo dojít k přilnutí ke ztuhlému kovu. Smyčka sestává z vodorovné trubkové části 38, na níž jsou napojena svislé odváděči vedení 39 a svislé přívodní vedení 40, vytvořená souměrně.The core 33 of the cooling body 8 is hollow and is connected to a coolant source (not shown). The core 33 may also be formed from a basket or snake cooling tube. 6 and 7 are used in ingots whose narrow edge is not wider than 500 mm. The coolant loop may also be formed horizontally. The loop is formed as part of a circle whose horizontal plane of symmetry S is in the plane of the liquid level indicator 32 or slightly higher. However, it must not be laid down to prevent adhesion to the solidified metal. The loop consists of a horizontal tubular portion 38 to which the vertical discharge lines 39 and the vertical supply lines 40 are formed symmetrically.

Zařízení pro elektrostruskové tavení ingotů plného průřezu způsobem podle vynálezu, vytvořené podle druhého příkladu provedení, pracuje takto:The apparatus for electro-slag melting of solid cross-section ingots according to the invention, produced according to the second embodiment, operates as follows:

Chlazený krystalizátor 2 se usadí na chlazenou podložku 3, čímž vznikne taviči prostor 1, v němž se vytvoří strusková lázeň 4, do níž se zavedou odtavovací elektrody 5, načež se zahájí tavení. Na chlazené podložce 3 se shromažďuje tekutá kovová lázeň 6, až se její hladina dotkne spodku jádra 33 chladicího tělesa 8. Hladina tekuté kovové lázně 6 stoupá dále až dosáhne roviny ukazatele 32, který v tom okamžiku uvede v činnost dolní pohon 17. V tom okamžiku je jádro 33 chladicího tělesa 8 ponořeno do tekuté kovové lázně 6 o předvolenou hloubku h. Protože chlazený krystalizátor 2 se zvedá rychlostí tavení a spolu s ním se zdvihá stejnou rychlostí i chladicí těleso 8, zůstává hloubka h jeho ponoru do tekuté kovové lázně 6 po celou dobu tavení stejná. Po ukončení tavení se chlazený krystalizátor 2 pohybuje směrem vzhůru a vytahuje chladicí těleso 8 z tekuté kovové lázně 6. Protože jádro 33 chladicího tělesa 8 je kratší, než výška chlazeného krystalizátoru 2, vytáhne se z tekuté kovové lázně 6 před jejím ztuhnutím.The cooled crystallizer 2 is deposited on the cooled support 3, thereby forming a melting chamber 1, in which a slag bath 4 is formed, into which the melting electrodes 5 are introduced, and then melting is started. The liquid metal bath 6 collects on the cooled substrate 3 until its level touches the bottom of the core 33 of the cooling body 8. The liquid metal bath level 6 rises further until it reaches the plane of the pointer 32, which at that moment actuates the lower drive 17. the cooling body core 33 is immersed in the liquid metal bath 6 by a preset depth h. Since the cooled crystallizer 2 is raised at the melting rate and the cooling body 8 is raised at the same speed, the depth h of its immersion in the liquid metal bath 6 remains throughout. the same melting time. Upon completion of the melting, the cooled crystallizer 2 moves upwardly and withdraws the cooling body 8 from the liquid metal bath 6. Since the core 33 of the cooling body 8 is shorter than the height of the cooled crystallizer 2, it is withdrawn from the liquid metal bath 6 before solidification.

Uvedené zařízení je konstrukčně jednoduché a je vhodné pro výrobu velkých ingotů, jejichž technologie je dokonale zvládnuta a ustálená, takže není nutno měnit ani vzdálenost a ukazatele 32 hladiny tekuté kovové lázně 6, ani hloubku h ponoru jádra 33 chladicího tělesa 8 v tekuté kovové lázni 6.The device is structurally simple and suitable for the production of large ingots, the technology of which is perfectly mastered and stable, so that neither the distance and the level indicators 32 of the liquid metal bath 6 nor the immersion depth h of the core 33 of the cooling body 8 in the liquid metal bath 6 .

V dalším je uvedeno několik příkladů elektrostruskového tavení ingotů plného průřezu způsobem podle vynálezu.The following are a few examples of electroslag melting of solid cross-sectional ingots by the method of the invention.

Příklad 1Example 1

Byl taven válcový ingot o průměru 1000 mm · a výšce 2300 mm z oceli s obsahem uhlíku 0,2 % ; hmotnostních. Množství taveného kovu činilo 11 i za hodinu, což odpovídá taviči rychlosti 435 mm za ; hodinu. Když hladina tekuté kovové lázně 6 dosáh- i la výšky 300 mm, bylo do tekuté kovové lázně i ponořeno chladicí těleso 8 do hloubky 50 mm, což činilo 20 % z hloubky tekuté kovové lázně. Maximální sklon nálevkovité části dna tekuté kovové lázně 6, která měla průměr 825 mm, činil >28° vzhledem k vodorovné rovině.A cylindrical ingot having a diameter of 1000 mm · and a height of 2300 mm was made of steel with a carbon content of 0.2%; % by weight. The amount of molten metal was 11 per hour, corresponding to a melting rate of 435 mm per hour; hour. When the level of the liquid metal bath 6 reached a height of 300 mm, the cooling body 8 was also immersed in the liquid metal bath to a depth of 50 mm, which was 20% of the depth of the liquid metal bath. The maximum slope of the funnel-shaped bottom of the liquid metal bath 6, which had a diameter of 825 mm, was > 28 ° with respect to the horizontal.

Profil dna a hloubka tekuté kovové lázně b byly určovány teoreticky z diagramu izoterm likvidu na obr. 10a.The bottom profile and the depth of the liquid metal bath b were determined theoretically from the liquidus isotherm diagram of FIG. 10a.

Část chladicího tělesa 8, která byla ve styku s tekutou kovovou lázní, měla tvar komolého kužele, zužujícího se směrem dolů, jehož větší základna byla o průměru 500 mm, menší základna o průměru 300 mm a jeho výška byla 350 mm. Po ponoření do tekuté kovové lázně 6 se chladicí těleso 8 zvedalo rychlostí, rovnou rychlosti tavení. Když hladina tekuté kovové lázně 6 dosáhla výšky 2300 mm bylo chladicí těleso 8 rychle vytaženo z tekuté kovové lázně.The portion of the cooling body 8 in contact with the liquid metal bath was in the shape of a truncated cone tapering downward, with a larger base having a diameter of 500 mm, a smaller base having a diameter of 300 mm and a height of 350 mm. After immersion in the liquid metal bath 6, the cooling body 8 was raised at a rate equal to the melting rate. When the level of the liquid metal bath 6 reached a height of 2300 mm, the cooling body 8 was quickly removed from the liquid metal bath.

Zkušební vzorek z takto vyrobeného ingotu ukázal, že jeho struktura je hustá, vyrovnaná a jemnozrnná.A test sample from the ingot thus produced showed that its structure was dense, balanced and fine-grained.

Příklad 2Example 2

Byl taven ingot stejných rozměrů a složení za stejných podmínek a za použití téhož chladicího tělesa 8, které však bylo ponořeno do tekuté kovové lázně 6, až když její hladina byla ve výšce 800 mm, přičemž sklon nálevkovité části dna tekuté kovové lázně 6 činil 45°. Chladicí těleso 8 bylo ponořeno do hloubky 168 mm, což bylo 40 % hloubky tekuté kovové lázně. Poté se pohybovalo vzhůru rychlostí tavení a po ukončení tavby bylo rychle vytaženo.An ingot of the same size and composition was melted under the same conditions and using the same cooling body 8 but immersed in the liquid metal bath 6 only when its level was at 800 mm, the slope of the funnel bottom of the liquid metal bath 6 being 45 °. . The cooling body 8 was immersed to a depth of 168 mm, which was 40% of the depth of the liquid metal bath. It was then moved upward at the melting rate and was quickly withdrawn when the melting was complete.

Ze vzorku bylo zjištěno, že ve střední části ingotu nevznikaly žádné staženiny.From the sample it was found that no shrinkage occurred in the central part of the ingot.

Příklad 3Example 3

Ingot byl vyráběn za stejných podmínek, jako v příkladu 2. Chladicí těleso 8 bylo ponořeno do tekuté kovové lázně rovněž při výšce její hladiny 800 mm, avšak do hloubky 246 mm, což bylo 60 % hloubky tekuté kovové lázně.The ingot was produced under the same conditions as in Example 2. The cooling body 8 was immersed in the liquid metal bath also at a height of 800 mm, but to a depth of 246 mm, which was 60% of the depth of the liquid metal bath.

Na vzorku bylo zjištěno, že struktura byla ve střední části ingotu nestejnoměrná, růst krystalů chaotický. V některých místech byly zjištěny krystaly, které vyrůstaly v obráceném směru, dále staženiny a seskupení nekovových vměsků.The sample showed that the structure was uneven in the middle part of the ingot, the crystal growth was chaotic. In some places crystals were found that grew in the reverse direction, as well as shrinkage and aggregation of non-metallic inclusions.

Příklad 4Example 4

Ingot byl vyráběn za stejných podmínek a s týmž chladicím tělesem 8, jako v předchozích příkladech, avšak s tím rozdílem, že chladicí těleso 8 bylo ! ponořeno při výšce hladiny tekuté kovové lázně | 6 800 mm do hloubky 275 mm, tedy do hloubky, která činila 65 % z hloubky tekuté kovové lázně.The ingot was produced under the same conditions and with the same cooling body 8 as in the previous examples, but with the difference that the cooling body 8 was! Submerged at liquid metal level 6,800 mm to a depth of 275 mm, a depth of 65% of the depth of the liquid metal bath.

Na vzorku byly zjištěny vady obdobné, jako ; v příkladu 3.Defects similar to those found on the sample were found; in Example 3.

i Příklad 5 i |Example 5 i

Ingot byl vyráběn za stejných podmínek a s týmž ° chladicím tělesem 8, jako v předchozích příkla- ^{! !} dech, avšak s tím rozdílem, že chladicí těleso 8 bylo i ponořeno až při výšce hladiny tekuté kovové lázně 6 1420 mm, kdy úhel sklonu nálevkovité části dna tekuté kovové lázně 6 činil 55°. Chladicí těleso 8 bylo ponořeno do hloubky 275 mm, což bylo ; 40 % hloubky tekuté kovové lázně.The ingot was produced under the same conditions and with the same cooling element 8 as in the previous examples ^{. !} but with the exception that the cooling body 8 was immersed only at the level of the liquid metal bath 6 of 1420 mm, when the angle of inclination of the funnel portion of the bottom of the liquid metal bath 6 was 55 °. The cooling body 8 was submerged to a depth of 275 mm, which was; 40% depth of liquid metal bath.

Podle vzorku byla střední část ingotu porézní a obsahovala seskupení nekovových vměsků.According to the sample, the central part of the ingot was porous and contained a grouping of non-metallic inclusions.

Příklad 6Example 6

Byl taven ingot válcového tvaru o průměru 1000 mm a výšce 2300 mm z oceli 0,2 % hmotnostních při rychlosti tavení 435 mm za hodinu, což je shodné s předcházejícími příklady. Rozdíl je však v tom, že ingot byl vyráběn v zařízení, jehož chladicí těleso 8 bylo vytvořeno jako plovák 11, které je zobrazeno na obr. 9. Maximální průměr plováku 11 činil 500 mm. Na počátku tavby spočívala špička 20 plováku 11 na chlazené podložce 3. Když hladina tekuté kovové lázně 6 dosáhla výšky 300 mm, plovák 11 se vynořil. Hloubka h jeho ponoru v tekuté kovové lázni 6 činila přitom 100 mm, tj 50 % hloubky tekuté kovové lázně 6. Po ukončení tavby vytáhlo zvedací ústrojí 12 krystalizátoru plovák 11 z tekuté kovové lázně 6..A cylindrical ingot having a diameter of 1000 mm and a height of 2300 mm of 0.2% steel was melted at a melting rate of 435 mm per hour, which is the same as in the preceding examples. The difference is, however, that the ingot was manufactured in a device whose cooling body 8 was designed as a float 11 as shown in FIG. 9. The maximum diameter of the float 11 was 500 mm. At the beginning of the melting, the tip 20 of the float 11 rested on the cooled support 3. When the level of the liquid metal bath 6 reached a height of 300 mm, the float 11 emerged. The depth h of its immersion in the liquid metal bath 6 was 100 mm, i.e. 50% of the depth of the liquid metal bath 6. After completion of the melting, the crystallizer lifting device 12 pulled the float 11 out of the liquid metal bath 6.

Podle odebraného vzorku byla ve střední části i ingotu struktůra hustá, jemnozrnná a uspořádaná. Nevznikly žádné staženiny. Střední část dna tekuté kovové lázně 6 měla tvar ploché nálevky.According to the sample taken, the structure was dense, fine-grained and arranged in the central part of the ingot. No shrinkage occurred. The central part of the bottom of the liquid metal bath 6 was in the form of a flat funnel.

Příklad 7Example 7

Byl taven válcový ingot o průměru 2700 mm při výšce 4430 mm s celkovou hmotností 200 t z oceli o obsahu 0,2 % hmotnostních uhlíku. Tavba se prováděla v zařízení, jehož chladicí těleso 8 bylo pevně spojeno s chlazeným krystalizátorem 2, jak znázorněno na obr. 3. Jádro 33 chladicího tělesa 8 mělo tvar koše chladicích trubek, jak znázorněno na obr. 4. Tavilo se 2700 kg kovu za hodinu, takže rýčhlost tavení činila 600 mm za hodinu. Vzdálenost a ukazatele 32 hladiny tekuté kovové lázně 6 od spodní hrany chlazeného krystalizátoru 2 činilaj 1200 mm. Široká část jádra 33 měla kulový tvar s poloměrem zakřivení 2400 mm při průměru základny 1900 mm a výšce 360 mm. Při výšce hladiny tekuté kovové lázně 6 byla hloubka h ponoru jádra 33 do tekuté kovové lázně 6 360 mm a činila 60 % hloubky tekuté kovové lázně 6.A cylindrical ingot having a diameter of 2700 mm at a height of 4430 mm was melted with a total weight of 200 tons of 0.2% carbon steel. Melting was carried out in an apparatus whose cooling body 8 was rigidly connected to the cooled crystallizer 2 as shown in Figure 3. The core 33 of the cooling body 8 had the shape of a coolant tube basket as shown in Figure 4. 2700 kg of metal was melted per hour so that the melting rate was 600 mm per hour. The distance and level indicators 32 of the liquid metal bath 6 from the lower edge of the cooled crystallizer 2 were 1200 mm. The wide portion of the core 33 had a spherical shape with a radius of curvature of 2400 mm at a base diameter of 1900 mm and a height of 360 mm. At the level of the liquid metal bath 6 the immersion depth h of the core 33 into the liquid metal bath 6 was 360 mm and was 60% of the depth of the liquid metal bath 6.

V okamžiku kdy sklon nálevkovité části dna tekuté kovové lázně 6 byl maximální, měl hodnotu 35° a průměr nálevky činil 2025 mm.At the moment the slope of the funnel portion of the bottom of the liquid metal bath 6 was maximum, it was 35 ° and the funnel diameter was 2025 mm.

Chlazený krystalizátor 2 společně s chladicím i tělesem 8 se pohyboval směrem vzhůru taviči rychlostí a po ukončení tavby pokračoval ve své vzestupném pohybu, čímž chladicí těleso 8 vytáhl z tekuté kovové lázně 6 dříve, než ztuhla.The cooled crystallizer 2, together with the cooling body 8, moved upward at the melting rate and, after the melting was complete, continued its upward movement, thereby withdrawing the cooling body 8 from the liquid metal bath 6 before it solidified.

Na zkušebním vzorku bylo zjištěno, že struktura kovu ve střední části ingotu byla uspořádaná, jemnozrnná a hustá bez staženin a vycezenin. Ve středu dna tekuté kovové lázně 6 se vytvořil pahrbek.On the sample, it was found that the structure of the metal in the central part of the ingot was ordered, fine-grained and dense without shrinkage and debris. A hump has formed in the center of the bottom of the liquid metal bath 6.

Příklad 8Example 8

V zařízení podle obr. 3 byl taven ingot obdélníkového průřezu o rozměrech 250 X 1100 mm při výšce 1500 mm s celkovou hmotností 4,0 t z oceli o obsahu 0,2 % hmotnostních uhlíku. Jádro 33 mělo tvar ploché svislé smyčky z chladicích, trubek, znázorněný na obr. 6 a 7. Za hodinu se‘odtavilo 1330 kg kovu, takže taviči rychlost byla 500 mm za hodinu.In the apparatus of FIG. 3, a 250 X 1100 mm rectangular ingot at 1500 mm height with a total weight of 4.0 t was melted from 0.2% carbon steel. The core 33 was in the form of a flat vertical loop of the cooling tubes shown in FIGS. 6 and 7. In an hour, 1330 kg of metal was consumed, so that the melting rate was 500 mm per hour.

Ukazatel 32 hladiny tekuté kovové lázně 6 byl uspořádán ve vzdálenosti a od spodního okrajeThe level indicator 32 of the liquid metal bath 6 has been arranged at a distance and from the lower edge

Claims

; SUBJECT

CLAIMS 1. A method of electroslag melting of solid cross-section ingots by remelting at least one melting electrode in a melting chamber to form a liquid metal bath which moves upwardly according to the melting process, wherein a cooling body arranged in the axis of symmetry of the melting space is 2. The method according to claim 1, wherein the cooling body is moved upwardly at least at the melting rate of the liquid metal bath upon insertion into the liquid metal bath, and is then withdrawn from the liquid metal bath upon completion of melting.

2. The method of claim 1 wherein the cooling body is inserted into the liquid metal bath when at least 75% of the interface area between the liquid metal bath and the solidified metal is inclined to the horizontal at an angle of 45 [deg.].

3. A method according to claim 1, wherein the cooling body is immersed in the liquid metal bath to a depth of not more than 60% of the depth of the liquid metal bath at the time the cooling body is introduced into the liquid metal bath.

4. A method according to claim 1, wherein the cooling body is immersed to the bottom of the liquid metal bath from the moment of immersion and is then lifted at a rate substantially greater than the melting rate of the liquid metal bath. In this case, its immersion in the liquid metal bath is at most 60% of the depth of the liquid metal bath, whereupon it further increases at a rate equal to the melting rate of the liquid metal bath.

5. Apparatus for carrying out the method according to items 1, 2 and 4, wherein a melting chamber consisting of a cooled crystallizer and a chilled support has a cooling body mounted on an axis of symmetry of the melting chamber mounted on a lifting device, characterized in that the cooling body is larger. than the weight of an equal volume of slag bath (4) of the cooled crystallizer 2 which was 200 mm.

The core 33 of the cooling body 8 was 500 mm wide in the direction of the longitudinal side of the ingot profile. The immersion depth h of the core 33 of the cooling body 8 into the liquid metal bath 6, when its level reached 200 mm, was 90 mm, i.e. 60% of the depth of the liquid metal bath 6 at a given time. A depression having a surface area of 188 x 825 mm was formed in the bottom of the liquid metal bath 6, the walls of which were inclined by a maximum of 45 °.

During melting, the cooled crystallizer 2 and, with it, the cooling body 8 were raised at the melting rate and continued in this movement even after the melting was finished, so that it was ejected from the liquid metal bath 6 before it solidified.

The ingot was cut along a vertical plane parallel to the long side of its rectangular cross-section. The metal structure was fine-grained, dense, arranged, without sudden changes in crystal orientation.

OF THE INVENTION, however, less than the weight of an equal volume of the liquid metal bath (6).

Device according to claim 5, characterized in that the float (11) is mechanically connected to a controllable counterweight (30).

Device according to claim 6, characterized in that the float (11) and the controllable counterweight (11) are fixed at opposite ends of a two-arm lever (23) which is pivotably mounted in a fork (25) located on the cooled crystallizer (2).

8. Apparatus for carrying out the method according to Claims 1 to 3, in which a melting chamber consisting of a cooled crystallizer and a chilled support is arranged in the axis of symmetry of the melting chamber with a cooling body suspended on holders arranged on the upper front side of the cooled crystallizer mounted on the lifting device. and provided in the wall with a level indicator of the liquid metal bath, coupled with a cooling device of the cooled crystallizer, characterized in that the core (33) of the cooling body (8) is lower than the height of the cooled crystallizer (2) and its lower edge in the plane of the indicator (32). ) the level of the liquid metal bath (6) or below it.

Device according to claim 8, characterized in that the core (33) consists of a lower wide part (36) which is below the level of the liquid metal level indicator (32) and an upper narrow part (35) arranged above it. between which a central conical insert portion (37) is formed.

Device according to claim 8, characterized in that the core (33) is formed by a basket of cooling tubes.

Device according to claim 8, characterized in that the core (33) is formed by a coolant tube coil.

Device according to claim 8, characterized in that the core (33) is formed by a coolant tube loop.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the loop comprises a horizontal tubular portion (38) bent into portions of a circle in a horizontal plane of symmetry (S) coincident with the plane of the liquid metal level indicator (32) on which a vertical coolant discharge line (39) and a vertical coolant supply line (40) are connected.