RU2083700C1

RU2083700C1 - Method of production of bimetallic ingot

Info

Publication number: RU2083700C1
Application number: RU95106284A
Authority: RU
Inventors: В.М. Архипов; В.И. Пузачев; С.А. Зуев; В.Н. Курлыкин; А.А. Шарапов; И.Г. Родионова; О.П. Ефимов; В.А. Гришин; А.Н. Рыбкин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Завод "Красный Октябрь"
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95106284A

Abstract

FIELD: special-electrometallurgy, particular, production of mineral with use of electric slag technology. SUBSTANCE: the offered method of production of bimetallic ingot consisting of main and cladding layers includes placing into mold of metal blanks with some clearance between it and one of its walls, being one of layers of bimetallic ingot, bringing of slag bath on bottom plate in clearance between mold wall and blank, and melting in this bath of consumable electrode with formation of the second layer of bimetallic ingot. Prior to formation of slag bath, electrodes are installed in clearance relative to blank at distance amounting to 0.3-0.5 of distance from lower end of electrodes to bottom plate, heating of slag and melting of electrodes are carried out at power rating equalling 0.8-0.9 of operating rated power, up to ingot height equalling 1.0-2.5 clearance widths, then, power is increased up to rated operating value, and distance from electrodes to blank is increased up to value equalling 0.6-1.1 distances from lower end of electrodes to the level of metal bath. Metal blank placed in mold is made of metal of main layer of bimetallic ingot, or of material of cladding layer of bimetallic ingot. Distance from electrodes to blank is increased proportionally to current height of faced layer. EFFECT: increased yield and quality of bimetallic ingot. 3 cl

Description

Изобретение относится к области специальной металлургии, конкретно к производству биметалла с использованием электрошлаковой технологии. The invention relates to the field of special metallurgy, specifically to the production of bimetal using electroslag technology.

Известен способ изготовления металлической заготовки с использованием электрошлаковой технологии. Способ включает размещение металлической заготовки в охлаждаемый кристаллизатор и переплав в пространство между заготовкой и охлаждаемыми стенками кристаллизатора расходуемых электродов. Оплавление заготовки регулируют путем изменения расхода воды, подаваемой в кристаллизатор /1/. A known method of manufacturing a metal billet using electroslag technology. The method includes placing a metal billet in a cooled mold and remelting into the space between the workpiece and the cooled walls of the mold consumable electrodes. The melting of the preform is regulated by changing the flow rate of water supplied to the mold / 1 /.

Недостатком этого способа является неравномерность направленного слоя по высоте и ширине заготовки, что снижает качество биметалла. Кроме того, изменение расхода воды на охлаждение стенок кристаллизатора приводит лишь к увеличению тепловых потерь и расхода электроэнергии. The disadvantage of this method is the unevenness of the directional layer along the height and width of the workpiece, which reduces the quality of the bimetal. In addition, a change in the flow rate of water for cooling the walls of the mold leads only to an increase in heat loss and energy consumption.

Известен способ получения биметаллического слитка, состоящего из основного и плакирующего слоев, включающий размещение в кристаллизаторе с зазором с одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав с ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка /2/. A known method of producing a bimetallic ingot, consisting of a main and cladding layers, including placing in the mold with a gap from one of its walls a metal billet, which is one of the layers of the bimetallic ingot, pointing on the pallet in the gap between the mold wall and the slag bath preform and remelting with it consumable electrodes with the formation of the second layer of a bimetallic ingot / 2 /.

Недостатком этого способа, принятого нами за прототип, является невысокий выход годного получаемой заготовки и низкое качество получаемого биметалла. Это вызвано тем, что при реализации способа отсутствуют приемы, управляющие проплавлением основного слоя, особенно по высоте слитка. The disadvantage of this method, which we adopted as a prototype, is the low yield of the obtained billet and the low quality of the resulting bimetal. This is due to the fact that when implementing the method there are no techniques that control the penetration of the main layer, especially along the height of the ingot.

Цель изобретения повышение выхода годного и качества биметалла. The purpose of the invention to increase the yield and quality of bimetal.

Способ включает размещение в кристаллизаторе с зазором с одной из его стенок металлической заготовки, являющейся одним из слоев биметаллического слитка, наведение на поддоне в зазоре между стенкой кристаллизатора и заготовкой шлаковой ванны и переплав в ней расходуемых электродов с формированием второго слоя биметаллического слитка. Согласно изобретению перед наведением шлаковой ванны электроды устанавливают в зазоре относительно заготовки на расстоянии, составляющем 0,3-0,5 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, что позволяет большую часть тока пропустить в цепи электрод -заготовка, чем достигается быстрый прогрев нижней части заготовки и улучшается сцепление слоев биметалла по всей ширине слитка. В этот период мощность, вводимая в шлак, составляет 0,7-0,9 рабочей расчетной мощности, что позволяет хорошо разогреть шлак и нижнюю часть заготовки. После наплавления слитка до высоты, равной 1,0-2,5 ширины зазора, увеличивают вводимую мощность до рабочей расчетной и изменяют расстояние от электронов до заготовки до величины, составляющей 0,6-1,1 расстояния от нижнего торца электродов до уровня металлической ванны. Этим изменяется распределение тока в шлаковой ванне и большая его часть будет протекать в цепи электрод направляемый металл поддон. Увеличение скорости переплава и удаление теплового ядра от заготовки, установленной в кристаллизаторе, позволяет исключить значительное проплавление заготовки и обеспечивает получение равномерного его оплавления по всей высоте биметаллического слитка. Заготовка, установленная в кристаллизатор, может быть выполнена как из металла основного слоя биметалла, так и из металла плакирующего слоя. Удаление электродов от заготовки может быть как разовым, так и постепенным, пропорционально высоте направляемого биметаллического слитка. Экспериментально установлено, что размещение электродов относительно заготовки ближе, чем 0,3 расстояния от нижнего торца электродов до поддона, вызывает резкое увеличение тока в цепи электрод -заготовка, смещение теплового центра в сторону заготовки и удаление от стен катализатора, следствием чего является утолщение шлаковой корки со стороны катализатора, гофры на слитке и повышенная обрезь донной части слитка. Увеличение этого расстояния более чем 0,5 расстояния нижнего тора электродов до поддона привело к удалению теплового ядра от заготовки, следствием чего явилось отсутствие подплавления поверхности нижней части заготовки, расслоение биметалла при прокатке и снижение выхода годного материала. Только размещение электродов от заготовки в диапазоне 0,3-0,5 от расстояния нижнего торца электродов до поддона обеспечило качественное формирование донной части биметаллического слитка. Значение мощности при наведении шлаковой ванны и стартовом наплавлении второго слоя равны 0,7-0,9 рабочей расчетной мощности. При нагреве на меньшей мощности затягивается время нагрева шлака до рабочей температуры, переплав электродов ведется очень медленно, низ слитка в гофрах. Нагрев при более высокой мощности, чем указанный диапазон, приводит к быстрому переплаву электродов и формированию некачественного наплавленного слоя, который не сваривается с основной заготовкой. После наплавления биметаллического слитка высотой 1,0-2,5 ширины зазора изменяют положение электродов относительно заготовки и величину вводимой мощности. Изменение положения электродов и уровня мощности при высоте слитка менее указанного диапазона приводит к снижению качества биметалла. Изменение параметров при высоте слитка более верхнего предела приводило к увеличению глубины проплавления заготовки, изменению химсостава плакирующего слоя, ухудшению качества биметалла. The method includes placing in the mold with a gap from one of its walls a metal billet, which is one of the layers of the bimetallic ingot, pointing to the pallet in the gap between the mold wall and the billet of the slag bath and remelting the consumable electrodes in it with the formation of the second layer of the bimetallic ingot. According to the invention, before pointing the slag bath, the electrodes are installed in the gap relative to the workpiece at a distance of 0.3-0.5 distance from the lower end of the electrodes to the pan, which allows most of the current to pass through the electrode-workpiece circuit, thereby achieving rapid heating of the lower part of the workpiece and the adhesion of the bimetal layers along the entire width of the ingot is improved. During this period, the power introduced into the slag is 0.7-0.9 working design power, which allows you to heat the slag and the lower part of the workpiece well. After deposition of the ingot to a height equal to 1.0-2.5 of the gap width, the input power is increased to the working calculated value and the distance from the electrons to the workpiece is changed to a value of 0.6-1.1 of the distance from the lower end of the electrodes to the level of the metal bath . This changes the current distribution in the slag bath and a large part of it will flow in the electrode circuit of a metal-guided tray. The increase in the rate of remelting and the removal of the heat core from the workpiece installed in the mold allows to eliminate significant penetration of the workpiece and ensures uniform fusion of it over the entire height of the bimetallic ingot. The billet installed in the mold can be made of metal of the main layer of bimetal, as well as of the metal of the cladding layer. The removal of electrodes from the workpiece can be either one-time or gradual, proportional to the height of the guided bimetallic ingot. It was experimentally established that the placement of the electrodes relative to the workpiece is closer than 0.3 distances from the lower end of the electrodes to the pallet, causing a sharp increase in the current in the electrode-workpiece circuit, the shift of the heat center toward the workpiece and removal from the catalyst walls, resulting in a thickening of the slag crust from the side of the catalyst, corrugations on the ingot and increased trim of the bottom of the ingot. An increase in this distance of more than 0.5 times the distance of the lower electrode torus to the pallet led to the removal of the heat core from the workpiece, which resulted in the absence of melting of the surface of the lower part of the workpiece, delamination of the bimetal during rolling and a decrease in the yield of suitable material. Only the placement of the electrodes from the workpiece in the range of 0.3-0.5 from the distance of the lower end of the electrodes to the pallet ensured the qualitative formation of the bottom of the bimetallic ingot. The power value during the guidance of the slag bath and the starting deposition of the second layer is 0.7-0.9 working design power. When heated to a lower power, the time for heating the slag to operating temperature is delayed, the electrodes are remelted very slowly, the bottom of the ingot is in corrugations. Heating at a higher power than the specified range leads to a quick remelting of the electrodes and the formation of a poor-quality deposited layer that cannot be welded to the main workpiece. After deposition of a bimetallic ingot with a height of 1.0-2.5 of the gap width, the position of the electrodes relative to the workpiece and the amount of input power are changed. Changing the position of the electrodes and the power level when the ingot height is less than the specified range leads to a decrease in the quality of the bimetal. Changing the parameters at an ingot height above the upper limit led to an increase in the penetration depth of the preform, a change in the chemical composition of the clad layer, and a deterioration in the quality of the bimetal.

Примером осуществления предлагаемого способа является наплавка высоколегированной хромоникелевой стали на низколегированную кремнемарганцевую сталь. Заготовку основного металла размером 1330•300•1800 мм помещают в кристаллизатор сечением 1330•575•2000, формируя зазор между заготовкой и одной из стенок кристаллизатора шириной 110 мм. В зазор опускают электрод, выполненный из прутков диаметром 36 мм, и устанавливают его над поддоном на высоту 500 мм. Сифоном заливают в зазор шлак АНФ-6 до замыкания цепи электрод поддон. Подают на шлаковую ванну напряжение от источника питания и ведут разогрев шлаковой ванны, нагрев и плавление электродов. Контроль вводимой в шлак мощности, тока и напряжения ведут по щитовым приборам. Зазор между электродом и металлической ванной определяют расчетным путем по известным формулам. Высоту наплавленного слоя определяют с учетом сплавленной части расходуемого электрода и коэффициента заполнения. Переплав ведут при токе 15-20 кА, сопротивлении 3,0-3,2 мОм. Необходимая для переплава рабочая расчетная мощность 1000 кВт. An example of the implementation of the proposed method is the deposition of high-alloy chromium-nickel steel on low-alloy silicon-manganese steel. The workpiece of the base metal with a size of 1330 • 300 • 1800 mm is placed in a mold with a cross section of 1330 • 575 • 2000, forming a gap between the workpiece and one of the walls of the mold with a width of 110 mm. An electrode made of rods with a diameter of 36 mm is lowered into the gap and placed above a pallet to a height of 500 mm. Siphon is poured into the gap slag ANF-6 to the circuit circuit electrode tray. The voltage from the power source is supplied to the slag bath and the slag bath is heated, the electrodes are heated and melted. The control of power, current and voltage introduced into the slag is carried out using shield devices. The gap between the electrode and the metal bath is determined by calculation by known formulas. The height of the deposited layer is determined taking into account the fused part of the consumable electrode and the fill factor. Remelting is carried out at a current of 15-20 kA, a resistance of 3.0-3.2 mOhm. The required design power required for remelting is 1000 kW.

Результаты опытов находятся в таблице. The results of the experiments are in the table.

Как видно из данных таблицы, положительный эффект достигается только внутри указанных диапазонов, что подтверждает правильность их выбора. As can be seen from the table, a positive effect is achieved only within the indicated ranges, which confirms the correctness of their choice.

Аналогично приведенному примеру ведется производство биметаллического слитка с установкой в кристаллизаторе в качестве заготовки листа из плакирующего слоя. Similarly to the given example, a bimetallic ingot is being produced with installation in the mold as a blank of a sheet from a clad layer.

В кристаллизатор сечением 1300•500 мм устанавливают вплотную к одой из его широких граней лист из нержавеющей стали толщиной 40 мм. Вводят в кристаллизатор расходуемые электроды сечением 340•340 мм, выполненные из углеродистой стали, и устанавливают их так, что расстояние от электродов до заготовки составляет 40 мм, а от нижнего торца электродов до поддона 100 мм. Затем в зазор между заготовкой и стенками кристаллизатора заливают жидкий шлак и на печь подают напряжение. Разогрев шлака и наплавление нижней части слитка ведут при мощности 950-970 кВт. После наплавления слитка высотой 500-550 мм электроды отводят от заготовки на расстояние 80 мм, а вводимую мощность увеличивают до 1200 кВт, поддерживая указанный режим до конца сплавления электродов. Зазор между электродами и заготовкой увеличивали как сразу, так и постепенно по мере наплавления слитка. Полученный слиток имел равномерное сплавление слоев по всей его высоте. A 40 mm thick stainless steel sheet is placed close to one of its wide faces in a mold with a cross section of 1300 x 500 mm. Consumable electrodes with a section of 340 • 340 mm made of carbon steel are introduced into the mold and set so that the distance from the electrodes to the workpiece is 40 mm, and from the lower end of the electrodes to the pan 100 mm. Then, liquid slag is poured into the gap between the workpiece and the walls of the mold and voltage is applied to the furnace. Heating of the slag and deposition of the lower part of the ingot is carried out at a power of 950-970 kW. After deposition of an ingot with a height of 500-550 mm, the electrodes are removed from the workpiece to a distance of 80 mm, and the input power is increased to 1200 kW, maintaining this mode until the end of fusion of the electrodes. The gap between the electrodes and the workpiece increased both immediately and gradually as the ingot was deposited. The obtained ingot had uniform fusion of layers over its entire height.

Способ может быть использован в производстве листовой двухслойной коррозионностойкой стали и биметаллических заготовок. Выход годного металла может быть увеличен на 3-5% по сравнению с известным способом. The method can be used in the production of two-layer sheet of corrosion-resistant steel and bimetallic billets. The yield of metal can be increased by 3-5% compared with the known method.

Claims

1. A method of obtaining a bimetallic ingot consisting of a main and cladding layers, comprising placing in the mold with a gap from one of its walls a metal billet, which is one of the layers of the bimetallic ingot, installing consumable electrodes in this gap, pointing it on a pallet in the gap between the mold wall and the preparation of the slag bath and remelting the consumable electrodes in it with the formation of the second layer of the bimetallic ingot, characterized in that before the slag bath is guided, the electrodes are in the gap The relative to the workpiece is set at a distance of 0.3 0.5 from the lower end of the electrodes to the pallet, the slag is heated and the consumable electrodes are remelted at a power of 0.8 0.9 working rated power to an ingot height of 1, 0 2.5 the width of the gap, after which the power is increased to the working design, and the distance from the electrodes to the workpiece is increased to a value of 0.6 1.1 the distance from the lower end of the electrodes to the level of the metal bath.

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal mold is placed in the mold from the materials of the main layer of the bimetallic ingot.

3. The method according to claim 1, characterized in that the metal mold is placed in the mold from the material of the cladding layer of the bimetallic ingot.