CS209447B2 - Device for introducing the electroslag melted complementary metal in the ingot - Google Patents

Description

(54) Zařízení pro zavádění _ elektrostruskově roztaveného doplňujícího kovu do ingotu

Vynález se týká zařízení pro· zavádění elektrostruskově roztaveného doplňujícího· kovu do · ingotu během jeho tuhnutí v kokile pro· odstranění nebo· alespoň snížení nestejnoměrnosti jeho struktury vyvolané smršťováním a segregací.

Dutiny vzniklé v důsledku smršťování ingotu jsou vyvolány zmenšením objemu ocele a fyzikálně chemickými přeměnami, kterým je ocel vystavena při chladnutí. Tyto dutiny mohou být různé velikosti a jsou víceméně rozptýleny ve hmotě ingotu; obvykle jsou umístěny v horní části ingotu a mohou se také objevit v různých hloubkách podél jeho svislé osy.

Segregace nastává v důsledku toho, že s teplotou se mění rozpustnost legovacích prvků přítomných v železu bud jako přísady, nebo/a jako nečistoty. Segregace · je zvlášť výrazná při přechodu ocele z kapalné do pevné fáze a způsobuje nestejnoměrnost koncentrace legovacích prvků jak podél svislé, tak i podél vodorovné osy ingotu, V praxi se segregační pásma a dutiny vzniklé smrštěním udržují v přijatelných mezích tím, že se odřezávají ty části ingotu, kde tyto vady jsou především soustředěny; odřezek · činí · 15 až 30 o/q. Navzdor tomu zůstávají tyto vady přítomny ve větším nebo menším rozsahu ve zbývající části ingotu, který má být potom zpracován na hotový výrobek a způsobují snížení standardní jakosti · ingotu a dokonce v některých případech vedou k odpadu. Nejdůležitějším legovacím prvkem, který se musí řídit, aby se odstranila nestejnoměrnost složení ingotu, je ’ · ’ uhlík.

V novější době byly vyvinuty · různé postupy pro minimalizování účinků shora uvedených jevů a pro^: řešení problémů ’závisejících hlavně na průběhu tuhnutí. Když exo- ’ termické doplňující kovy nevedly k žádoucímu úspěchu, bylo navrženo, aby kokila při tuhnutí ingotu byla doplňována přídavnou roztavenou · ocelí s nízkým ’ obsahem uhlíku a ostatních snadněji segregujících ’ prvků. Účelem bylo rozředit roztavenou ocel v kokile a snížit koncentraci prvků, které jsou nejvíce náchylné k segregaci, tj. uhlíku a síry.

U prvního postupu, tj. při doplňování horkým kovem, doléváním atd., byla roztavená ocel přidávána v různých intervalech · do. kokily při tuhnutí ingotu a potřebný doplňující kov byl přiváděn z ’ roztavené lázně,· která má řízené určité složení. · . Hlavní · nevýhodou tohoto postupu bylo, ’ že’ · se · na ’ otevřeném konci ingotu vytvořila pevná’ vrstva oxidačních zplodin v průběhu dlouhého ’ ’ časového intervalu mezi za sebou následujícími doplňujícími ’ · ’úkony. Odstranění, · ·této а

pevné vrstvy před nalitím dalšího přídavku ocele je krajné nesnadné a je doprovázeno nevyhnutelným mícháním a tím nebezpečí znečištění ingotu nekovovými vměsky.

Když še zavedlo elektrostruskové přetavování, bylo seznáno, že tato metoda by mohla umožnit dopravu plynulého proudu kapalné oceli pro doplňování ingotu, čímž by se dosáhlo dobré řízení jak smršťování, tak i segregace v ingotu.

Elektrostruskovým přetavováním se dosahuje uspokojivých výsledků; avšak přesto byly zaznamenány určité negativní podružné jevy, které zůstaly nerozřešeny. Některé z těchto .nevýhod způsobuje to, že elektrický obvod, dodávající potřebnou energii, je vytvořen mezi elektrodou, odtavnou nebo neodtavnou, a mezi základnou kokily. V důsledku toho prochází elektrický proud roztavenou ocelí a přidružené elektromagnetické pole vytváří vířivé proudy uvnitř roztavené ocele, které mohou narušovat tuhnoucí čelo a zavádět strusku a žáruvzdorné částice do vnitřku ingotu.

U tohoto druhu elektrického obvodu je kromě toho délka a složitost elektrického vedení velmi značná v důsledku nepříznivých geometrických poměrů systému a často v důsledku značné velikosti ingotů. Elektrický obvod má proto vysokou impedanci a je spojen se značným fázovým posunutím, čímž se snižuje účinnost systému a zvyšují se náklady na energetický zdroj, který je nutně předimenzován.

Vynález se týká jednoduchého a málo objemného zařízení pro odstranění nebo v každém případě pro snížení těchto negativních průvodních jevů.

Zařízení podle vynálezu sestává z elektrodové soustavy obsahující nejméně jednu středovou odtavnou elektrodu a druhou trubkovou dutou elektrodu, která je souose uložena kolem první odtavné elektrody a vytvořená mezera mezi středovou odtavnou elektrodou a trubkovou dutou elektrodou je vyplněna struskou a nejméně jedna středová odtavná elektroda je připojena к jedné svorce elektrického zdroje a trubková dutá elektroda к opačné svorce tohoto elektrického zdroje.

Druhá trubková dutá elektroda může být buď odtavná, nebo neodtavná, obě elektrody mohou být a nemusí být chlazeny vodou.

Elektrodová soustava podle vynálezu má tu hlavní výhodu, že omezuje tok elektrického proudu к vodivé struskové vrstvě; v krajním případě prochází elektrický proud nejhořejší vrstvou roztaveného kovu ležícího pod struskou. Řídicí soustava přiřazená elektrodové sestavě umožňuje velmi přesnou regulaci vířivých proudů vyvolávaných elektrickým proudem uvnitř roztaveného kovu.

Zařízení podle vynálezu je spojeno ještě s dalšími výhodami. Například odstraňuje jakékoliv oddělené zařízení pro tavení strus4 ky a odstraňuje nutnost umístění pevné strusky na povrch roztaveného kovu při začátku práce.

Na počátku zavádění roztaveného kovu se dolní konec druhé trubkové duté elektrody, tj. válcového pláště, zaslepí například přivařením plechové příruby, čímž se vytvoří nádržka pro pevnou strusku, která je buď prášková, nebo má tvar velkých kousků.

Potom se středová odtavná elektroda vloží do druhé trubkové duté elektrody a mezera mezi oběma elektrodami se také vyplní další pevnou struskou.

Tímto způsobem může být celá elektrodová soustava připravena předem a pak umístěna do kokily nad roztavený kov ve stavu připraveném pro provoz.

Když se zapojí přívod elektrické energie, roztaví se struska a plechová příruba a roztavené struska vytéká ven na povrch roztaveného kovu, načež lze zahájit zavádění doplňujícího elektrostruskové roztaveného kovu do ingotu pro kompenzování smrštění a segregace.

Další výhodou řešení podle vynálezu je, že elektrická impedance systému zůstává při provozu prakticky konstantní, jelikož geometrie a vlastnosti elektrického obvodu podléhají velmi nepatrným změnám.

Výhody docílené zařízením podle vynálezu lze shrnout tak, že se optimalizuje rozložení legujících prvků unitř tělesa ingotu a tím se dosáhne větší volnosti v ohledu segregace, zároveň se zajistí odstranění nekovových vměstků, například částic strusky z roztavené lázně a vytvoří se optimální tuhnoucí čelo ingotu pro zabránění tvoření dutin a poréznosti uvnitř ingotu.

Zařízení podle vynálezu je blíže popsáno na příkladu provedení, znázorněného na výkrese, na kterém je zobrazen průřez elektrodovou soustavou umístěnou v kokile s ingotem.

Zařízení sestává z .první středové odtavné elektrody 1 umístěné nahoře uprostřed kokily 2; druhá elektroda 3 sestává z trubkového pláště nasazeného souose na první odtavnou elektrodu 1.

V případě velmi velkých ingotů, tj. ingotů o hmotnosti 150 až 200 t i více, nebo bram, obdélníkového průřezu s jednou stranou mnohem delší než je druhá, může být středová odtavná elektroda 1 nahrazena dvěma nebo více odtavnými elektrodami, jež jsou všechny připojeny ke stejné svorce elektrického zdroje 4. Dutá druhá trubková elektroda 3 může být tvarována tak, aby byla přizpůsobena tvaru ingotu, který může mít čtvercový, obdélníkový, oblý nebo mnohoúhelníkový průřez.

Trubková dutá elektroda 3 může být odtavného nebo neodtavného typu; v posledním případě může sestávat buď z grafitu, nebo z kovu chlazeného vodou a používá se pouze pro dodávání potřebné tepelné ener209447 gie do roztaveného· kovu, zatímco· kov potřebný pro doplnění ingotu se přidává odděleně buď v práškovém tvaru, nebo jednoduše jako· roztavený kov. Jestliže naopak jsou obě elektrody odtavné, mohou být jejich chemická složení zvolena tak, že kapalný kov vstupující do kokily má celkem přesně žádané složení.

Ať se užívá jakéhokoliv počtu a typu elektrod, musí být v každém případě středová odtavná elektroda nebo středové odtavné elektrody 1 připojeny k jedné svorce elektrického zdroje 4 a trubková dutá elektroda 3 k opačné svorce tohoto zdroje.

Když se zapojí přívod elektrické energie, proud prochází od jedné elektrody ke druhé napříč struskovou lázní 5 nebo· nanejvýše napříč struskové lázně 5 a napříč nejhořejších vrstev roztaveného · kovu 6.

Seřízením hloubky, do které jsou elektrody ponořeny v lázni, je možno regulovat přiváděnou · elektrickou energii a řídit vířivé proudy vznikající v roztavené lázní tokem elektrického proudu mezi elektrodami.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zařízení pro· zavádění elektrostruskově roztaveného doplňujícího kovu do· ingotu během jeho; tuhnutí, vyznačující se tím, že sestává z elektrodové soustavy obsahující nejméně jednu středovou odtavnou elektrodu (1) · a druhou trubkovou dutou elektrodu (3), která je souose uložena kolem první odtavné elektrody (1) a vytvořená mezera

   VYNALEZU mezi středovou odtavnou elektrodou (1) a trubkovou dutou elektrodou (3J je vyplněna strusk.ou a že nejméně jedna středová odtavná elektroda (1) je připojena · k jedné svorce elektrického zdroje (4J a trubková dutá elektroda (3) · k opačné svorce tohoto elektrického zdroje (4).