RU2026387C1

RU2026387C1 - Electroslag remelting method

Info

Publication number: RU2026387C1
Authority: RU
Inventors: Я.М. Васильев; И.А. Свитенко; Л.М. Матевосов; Ю.Н. Кригер
Original assignee: Научно-производственное объединение по технологии машиностроения
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: special electric metallurgy. SUBSTANCE: electric current passes through two circuits: consumable electrode-ingot-tray and consumable electrode-crystallizer-external circuit- tray; checking of current in these circuits is provided. When current in external circuit increases, its resistance is reduced by increases in total cross-section. If external circuit with insignificant resistance is available, current passes through external circuit. As a result, electric breakdown is excluded when current passes from wall of crystallizer back to ingot. EFFECT: improved reliability of operation.

Description

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой выплавки слитков. The invention relates to special electrometallurgy and can be used for electroslag smelting of ingots.

Известен способ электрошлакового переплава расходуемого электрода в кристаллизаторе с поддоном, включающий пропускание тока по двум цепям: электрод-слиток-поддон и электрод-стенка кристаллизатора- поддон [1]. A known method of electroslag remelting of a sacrificial electrode in a mold with a pan, including the passage of current through two circuits: electrode-ingot-pan and electrode-wall of the mold-pan [1].

Наиболее близким к изобретению является способ электрошлакового переплава с пропусканием электрического тока по двум цепям: расходуемый электрод-слиток-поддон и расходуемый электрод-стенка кристаллизатора-внешняя цепь-поддон с контролем величины протекающего по ней тока [2]. Closest to the invention is a method of electroslag remelting with the passage of electric current in two circuits: consumable electrode-ingot-pallet and consumable electrode-wall of the mold-external circuit-pallet with control of the magnitude of the current flowing through it [2].

Известные способы характеризуются наличием макродефектов в электрошлаковых слитках, что не обеспечивает их качество. Known methods are characterized by the presence of macrodefects in electroslag ingots, which does not ensure their quality.

Макродефекты возникают в результате электропробоя, вызываемого протеканием тока от стенки кристаллизатора в слиток. Поскольку плотность тока в месте пробоя велика, происходит оплавление металла слитка, сопровождаемое дуговыми разрядами, что приводит к образованию дефектов в слитке. Macrodefects arise as a result of electrical breakdown caused by the flow of current from the mold wall into the ingot. Since the current density at the point of breakdown is high, the ingot metal is melted, accompanied by arc discharges, which leads to the formation of defects in the ingot.

Кроме того, в месте возникновения электропробоя кристаллизатор является анодом по отношению к слитку. Анодный перенос меди является причиной интенсивного разрушения кристаллизатора во время пробоя. In addition, in the place where electrical breakdown occurs, the mold is an anode with respect to the ingot. Anodic transfer of copper is the cause of intense destruction of the mold during breakdown.

В предлагаемом способе электрошлакового переплава с пропусканием электрического тока по двум цепям: расходуемый электрод-слиток-поддон и расходуемый электрод-стенка кристаллизатора-внешняя цепь-поддон с контролем величины протекающего по ней тока, согласно изобретению с увеличением тока во внешней цепи уменьшают ее сопротивление путем увеличения суммарного поперечного сечения. In the proposed method, electroslag remelting with the passage of electric current through two circuits: consumable electrode-ingot-pallet and consumable electrode-wall of the mold-external circuit-pallet with control of the magnitude of the current flowing through it, according to the invention, with increasing current in the external circuit, reduce its resistance by increase the total cross section.

Ток в стенке кристаллизатора возникает в период расплавления шлака в момент его соприкосновения с кристаллизатором. A current in the mold wall occurs during the melting of the slag at the moment of its contact with the mold.

В случае заливки предварительно расплавленного шлака ток в стенке кристаллизатора возникает сразу же после включения напряжения. In the case of pouring pre-molten slag, current in the mold wall occurs immediately after voltage is turned on.

С увеличением тока в стенке кристаллизатора опасность возникновения электропробоя резко возрастает, но при наличии внешней цепи с незначительным сопротивлением ток протекает по внешней цепи, что полностью устраняет явление электропробоя при протекании тока со стенки кристаллизатора обратно в слиток. With an increase in the current in the crystallizer wall, the risk of electric breakdown increases sharply, but in the presence of an external circuit with insignificant resistance, the current flows through the external circuit, which completely eliminates the phenomenon of electric breakdown when current flows from the crystallizer wall back to the ingot.

Необходимость уменьшения сопротивления внешней цепи вызвано тем, что сопротивление гарнисажа между слитком и стенкой кристаллизатора колеблется в широких пределах и внезапно может оказаться меньше, чем сопротивление внешней цепи. Вследствие этого, наблюдая за током во внешней цепи и уменьшая ее сопротивление с увеличением тока в стенке кристаллизатора, полностью исключают электропробой между стенкой кристаллизатора и слитком. The need to reduce the resistance of the external circuit is due to the fact that the resistance of the skull between the ingot and the wall of the mold varies widely and may suddenly be less than the resistance of the external circuit. As a result of this, by observing the current in the external circuit and decreasing its resistance with increasing current in the crystallizer wall, electrical breakdown between the crystallizer wall and the ingot is completely eliminated.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

На поддон устанавливают кристаллизатор, в который вводят расходуемый электрод, предварительно закрепленный в электродержателе на электропечи. Предварительно расплавленный жидкий шлак с помощью сифонного устройства заливают в плавильное пространство, ограниченное стенками кристаллизатора и поддоном. При погружении расходуемого электрода в жидкий шлак замыкается цепь источника тока и начинается процесс электрошлакового переплава в шлаковой ванне. При этом ток, перетекающий на стенку кристаллизатора, пропускают через внешнюю цепь, для чего между кристаллизатором и поддоном устанавливают с внешней стороны гибкие электропроводные перемычки, с датчиком величины тока, который контролирует величину тока. A mold is installed on the pallet, into which a consumable electrode is introduced, previously fixed in the electric holder to the electric furnace. Pre-molten liquid slag using a siphon device is poured into the melting space, limited by the walls of the mold and the pan. When the sacrificial electrode is immersed in liquid slag, the current source circuit is closed and the process of electroslag remelting in the slag bath begins. In this case, the current flowing onto the mold wall is passed through an external circuit, for which flexible conductive jumpers are installed on the outside between the mold and the tray, with a current magnitude sensor that monitors the current value.

С увеличением тока осуществляют уменьшение сопротивления внешней цепи путем увеличения суммарного поперечного сечения. With an increase in current, the resistance of the external circuit is reduced by increasing the total cross section.

Предлагаемый способ был реализован при выплавке слитка по монофилярной схеме. The proposed method was implemented in the smelting of an ingot according to the monofilar scheme.

Выплавлялся слиток диаметром 420 мм в кристаллизаторе диаметром 440 мм, высотой 800 мм, величина тока в режиме старта и стабилизации колебалась в пределах 10,0-12,0 кА. An ingot with a diameter of 420 mm was smelted in a mold with a diameter of 440 mm and a height of 800 mm, the current in the start and stabilization modes ranged from 10.0-12.0 kA.

Кристаллизатор был установлен на поддон, на котором закрепили затравку. Переплавляли расходуемый электрод диаметром 320 мм из стали 35ХН1ФМ. Использовали флюс АНФ-6, который предварительно расплавляли в графитовом тигле и сифоном заливали в кристаллизатор, после чего подключали расходуемый электрод к однофазному источнику тока. The mold was mounted on a pallet on which the seed was fixed. The consumable electrode with a diameter of 320 mm from 35KHN1FM steel was remelted. An ANF-6 flux was used, which was previously melted in a graphite crucible and siphoned into a crystallizer, after which a consumable electrode was connected to a single-phase current source.

Кристаллизатор и поддон соединяли внешними электропроводными гибкими перемычками, которые пропускали через трансформатор тока, что позволило контролировать величину тока во внешней цепи, сопротивление которой уменьшали, увеличивая количество проводников внешней цепи, при этом величина тока в ней возрастала, и обеспечивалось условие, когда ток в стенке кристаллизатора не вызывает электропробоев. The mold and the tray were connected by external electrically conductive flexible jumpers, which were passed through a current transformer, which made it possible to control the current in the external circuit, the resistance of which was reduced by increasing the number of conductors of the external circuit, while the current in it increased, and the condition was ensured when the current in the wall crystallizer does not cause electrical breakdowns.

В дальнейшем, контролируя ток во внешней цепи, при его увеличении снова добавляли дополнительный проводник, что полностью исключало случайное перетекание тока со стенки кристаллизатора на слиток с возникновением электропробоя. Further, controlling the current in the external circuit, an additional conductor was added again when it increased, which completely eliminated the accidental flow of current from the crystallizer wall to the ingot with the occurrence of electrical breakdown.

После старта и стабилизации процесса величина тока во внешней цепи путем последовательного подключения проводников была доведена с 2,4 до 4,0 кА, после чего даже подключение дополнительного проводника не изменило ее величину. В процессе плавки наблюдалось периодическое уменьшение величины тока во внешней цепи, связанное с уменьшением тока в стенке кристаллизатора, т.е. с изменением величины тока, перетекающего на стенку кристаллизатора. Это связано с переменным характером сопротивления короткой сети, в первую очередь расходуемого электрода, а также гарнисажа, толщина которого может изменяться по ходу плавки. After the start and stabilization of the process, the current in the external circuit by connecting the conductors in series was increased from 2.4 to 4.0 kA, after which even connecting an additional conductor did not change its value. During the melting process, a periodic decrease in the current in the external circuit was observed, associated with a decrease in the current in the crystallizer wall, i.e. with a change in the magnitude of the current flowing onto the crystallizer wall. This is due to the variable nature of the resistance of the short network, primarily the consumable electrode, as well as the skull, the thickness of which can change during the melting.

При выплавке средней части слитка величина тока во внешней цепи начала увеличиваться и при добавлении дополнительных проводников стабилизировалась на уровне 7,8 кА. Это связано с перегревом шлаковой ванны, утонением гарнисажной корочки и увеличением доли тока, перетекающего на стенку кристаллизатора. When the middle part of the ingot was smelted, the current in the external circuit began to increase, and when additional conductors were added, it stabilized at 7.8 kA. This is due to overheating of the slag bath, thinning of the skull crust and an increase in the proportion of current flowing to the mold wall.

В остальную часть процесса вплоть до его завершения осуществлялся контроль величины тока во внешней цепи, однако увеличение тока в дальнейшем не происходило, что объясняется снижением режима плавки, связанным с выводом усадочной раковины (уменьшением величины тока плавки). In the rest of the process, until the end of the process, the current in the external circuit was monitored, however, no further increase in current occurred due to a decrease in the melting mode associated with the withdrawal of the shrink shell (a decrease in the value of the melting current).

Экспериментальные исследования показали, что предлагаемый способ полностью обеспечивает отсутствие электропробоев, а качество металла выплавляемого слитка характеризуется отсутствием дефектов, анодного разрушения кристаллизатора не обнаружено. Experimental studies showed that the proposed method completely ensures the absence of electrical breakdowns, and the quality of the metal of the smelted ingot is characterized by the absence of defects, anodic destruction of the mold was not detected.

Заявляемый способ был также испытан для бифилярной и трехфазной схем включения. The inventive method was also tested for bifilar and three-phase switching schemes.

При этом для бифилярной схемы использовали однофазный источник питания, схему соединения которого переналадили для переплава двух расходуемых электродов. In this case, for a bifilar circuit, a single-phase power source was used, the connection circuit of which was readjusted for remelting two consumable electrodes.

Бифилярная и трехфазная схемы включения характеризируются меньшими токами, протекающими в стенку кристаллизатора. Однако известны случаи, когда электропробои возникали и при выплавке по этим схемам. Как правило, это происходит при больших коэффициентах заполнения, когда электроды близко расположены к стенке кристаллизатора. Bifilar and three-phase switching circuits are characterized by lower currents flowing into the mold wall. However, there are cases when electrical breakdowns also occurred during smelting according to these schemes. Typically, this occurs at high fill ratios, when the electrodes are close to the mold wall.

В проводимых опытных плавках по упомянутым схемам электроды специально располагали близко к стенке кристаллизатора, при этом на всех плавках не отмечались случаи электропробоев. Анодного разрушения кристаллизатора также не обнаружено. In the experimental melts carried out according to the mentioned schemes, the electrodes were specially placed close to the mold wall, and no cases of electrical breakdown were noted on all melts. Anodic destruction of the mold was also not detected.

Были проведены плавки также в перемещаемом коротком кристаллизаторе, у которого проводники внешней цепи были соединены с поддоном, при этом длина проводников внешней цепи должна быть больше, чем величина хода кристаллизатора. В этом случае электропробои случаются наиболее часто, однако использование внешней цепи с контролем в ней тока и при его увеличении с уменьшением сопротивления цепи путем добавления проводников полностью устранило упомянутый недостаток. Smelting was also carried out in a movable short mold, in which the conductors of the external circuit were connected to the pan, and the length of the conductors of the external circuit should be greater than the stroke of the mold. In this case, electrical breakdowns occur most often, however, the use of an external circuit with control of the current in it and with its increase with decreasing circuit resistance by adding conductors completely eliminated the mentioned drawback.

Были проведены опытные плавки в соответствии с известным решением-прототипом по монофилярной схеме включения и одинаковых с предложенным техническим решением режимах выплавки. Experimental swimming trunks were carried out in accordance with the well-known prototype solution according to the monofilar inclusion circuit and the melting modes identical to the proposed technical solution.

Значительные величины токов, протекающих в стенке кристаллизатора (до 5,0-8,0 кА), обусловили по всему слитку, особенно поражена средняя часть, образование электропробоев и связанных с ним макродефектов. После первой выплавки следы анодного разрушения кристаллизатора незначительны, а после 10-15 плавок отдельные участки кристаллизатора уже нуждаются в ремонте. Significant currents flowing in the crystallizer wall (up to 5.0–8.0 kA) determined the entire ingot, especially the middle part, the formation of electrical breakdowns and associated macrodefects. After the first smelting, traces of anodic destruction of the mold are negligible, and after 10-15 melts, individual sections of the mold already need to be repaired.

Заявляемый способ в сравнении с прототипом повышает качество металла выплавляемого слитка, а также устраняет анодное разрушение кристаллизатора. The inventive method in comparison with the prototype improves the quality of the metal of the smelted ingot, and also eliminates the anode destruction of the mold.

Способ может быть использован для электрошлаковой выплавки слитков по всем основным схемам, используемым в настоящее время. The method can be used for electroslag smelting of ingots according to all the basic schemes currently used.

Claims

METHOD OF ELECTRIC SLAG RELEASING, including the passage of electric current through two circuits, one of which is a consumable electrode - an ingot - a pallet, and the other is a consumable electrode - a crystallizer wall - an external circuit - a pallet, with control of the magnitude of the current flowing through it, characterized in that at increasing the current along the external circuit reduces its resistance by increasing the total cross section.