RU2087562C1

RU2087562C1 - Method of production of large-sized ingot

Info

Publication number: RU2087562C1
Application number: RU93019985A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Аношкин; И.А. Кононов; А.Ф. Егоров
Original assignee: Всероссийский институт легких сплавов
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: vacuum metallurgy, particular, production of large-sized ingots, including flat ingots from alloys based on titanium, nickel, high-melting metals and steels. SUBSTANCE: the offered method includes electric arc melting of several consumable electrodes, supply of melt to through mold with uniform distribution of melt over the entire area of mold simultaneously with melting of electrodes. In so doing, carried out additionally are heating and maintaining of periphery sections of ingot surface in molten state. Melting of consumable electrode is effected in crucibles, and supply of melt into mold is carried out by pouring from crucibles. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к вакуумной металлургии, в частности, к способам получения вакуумной дуговой плавкой крупногабаритных слитков, в том числе, плоских слитков, из сплавов на основе титана, никеля, тугоплавких металлов, а также сталей. The invention relates to vacuum metallurgy, in particular, to methods for producing vacuum arc melting of large-sized ingots, including flat ingots, from alloys based on titanium, nickel, refractory metals, as well as steels.

Известен способ получения крупногабаритных слитков-слябов прямоугольного сечения для проката на плиты и лист [1] согласно которому слябы титановых сплавов для проката получают из слитков круглого сечения осадкой или прессованием в штампах на вертикальных гидравлических прессах. A known method of producing large-sized ingots, slabs of rectangular cross section for rolling on plates and sheet [1] according to which slabs of titanium alloys for rolling are obtained from ingots of round cross section by upsetting or pressing in stamps on vertical hydraulic presses.

Недостатком известного способа является низкий выход годного, не более 80% при этом, для получения сляба используют большое количество (до 10 единиц) разнообразного энергоемкого электротермического, прессового и обдирочного оборудования, для функционирования которого заняты значительные производственные площади и транспортные средства. The disadvantage of this method is the low yield, not more than 80%, in order to obtain a slab, a large number (up to 10 units) of various energy-consuming electrothermal, press and peeling equipment is used, for the operation of which significant production areas and vehicles are occupied.

Известен способ получения крупногабаритного слитка в глуходонные и сквозные кристаллизаторы при плавлении электрической дугой двух горизонтально расположенных над кристаллизатором расходуемых электродов. При вращении глуходонных неохлаждаемых изложниц (кристаллизаторов) капли расплавленного металла за счет центробежных сил равномерно растекаются по торцу слитка одновременно с плавлением расходуемых электродов [2]
Недостатком этого способа является невозможность получения крупногабаритного, особенно плоского слитка, т.к. ограничена возможность подачи в зону плавления, за один цикл плавки, без перерыва процесса плавления, более двух расходуемых электродов, всегда связанных друг с другом электрической дугой, причем расплав из под которой лишь тогда равномерно распределяется по торцу слитка, когда кристаллизатор вращается. Вращать прямоугольный кристаллизатор, причем при вытягивании из кристаллизатора плоского слитка, затруднено. Кроме того, по рассматриваемому способу предусматривается подача в зону плавки лишь прямолинейных, прочных, т.е. литых расходуемых электродов. Подавать горизонтально в зону плавки расходуемые электроды, изготовленные, например, из титановой губки и отходов, прочность которых недостаточно высокая, практически невозможно. При подготовке к подачи в зону плавления очередных расходуемых электродов происходит вынужденный перерыв подачи электроэнергии, захолаживание первой части слитка, а возобновление плавильного процесса проявится в виде глубоких неслитен, что приведет к ухудшению поверхности, к снижению выхода годного.A known method of producing a large ingot in deep-sea and through molds when melting an electric arc of two consumable electrodes horizontally located above the mold. During the rotation of the deep-sea uncooled ingot molds (crystallizers), drops of molten metal due to centrifugal forces uniformly spread along the end face of the ingot simultaneously with the melting of consumable electrodes [2]
The disadvantage of this method is the inability to obtain a large, especially flat ingot, because the possibility of feeding into the melting zone, during one melting cycle, without interrupting the melting process, is limited to more than two consumable electrodes, always connected to each other by an electric arc, and the melt from under which is only then evenly distributed at the end of the ingot when the mold rotates. It is difficult to rotate a rectangular mold, and when pulling a flat ingot out of the mold, In addition, according to the considered method, only rectilinear, strong, i.e. cast consumable electrodes. Feeding horizontally into the melting zone consumable electrodes made, for example, of a titanium sponge and waste, whose strength is not high enough, is almost impossible. In preparation for supplying the next consumable electrodes to the melting zone, a forced interruption of the electric power supply occurs, cooling of the first part of the ingot, and the resumption of the melting process will appear in the form of deep unalloyed, which will lead to surface deterioration and lower yield.

Предлагается способ получения крупногабаритного, в том числе, плоского слитка, включающий электродуговую плавку нескольких расходуемых электродов в тиглях, подачу расплава в проходной кристаллизатор с равномерным распределением расплава по всей площади кристаллизатора одновременно с плавлением электродов и сливом расплава из тиглей с последующим подогревом и поддержанием периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии. A method is proposed for producing a large-sized, including flat ingot, including electric arc melting of several consumable electrodes in crucibles, supplying a melt to the through-mold with uniform distribution of the melt over the entire mold area simultaneously with melting the electrodes and draining the melt from the crucibles, followed by heating and maintaining peripheral sections surface of the ingot in a molten state.

Предлагаемый способ получения крупногабаритного, в том числе, плоского слитка отличается от прототипа тем, что дополнительно осуществляет подогрев и поддержание периферийных участков поверхности слитка в расплавленном состоянии, при этом плавку расходуемых электродов осуществляют в тиглях, а подачу расплава в кристаллизатор сливом его из тиглей. The proposed method for producing a large, including flat ingot, differs from the prototype in that it additionally heats and maintains the peripheral sections of the surface of the ingot in a molten state, while the consumable electrodes are melted in crucibles, and the melt is fed into the crystallizer by draining it from the crucibles.

Техническим результатом является получение крупногабаритных, в том числе и плоских слитков с равномерной поверхностью, без усадочных раковин, что позволяет исключить механическую обработку слитка, повышая выход годного. The technical result is to obtain large-sized, including flat ingots with a uniform surface, without shrinkage shells, which eliminates the machining of the ingot, increasing yield.

Предлагаемый способ позволяет вести одновременную плавку группы электродов, (независимо от их количества) каждого в свой тигель, сливая расплав на них в проходной кристаллизатор и обеспечивая в нем равномерное распределение расплава и оплавление поверхности слитка, исключая получение на ней усадочных раковин и дополнительную механическую обработку, тем самым повышая выход годного. The proposed method allows the simultaneous melting of a group of electrodes, (regardless of their quantity) of each into its crucible, merging the melt on them into the passage mold and ensuring uniform distribution of the melt and melting of the surface of the ingot in it, eliminating the shrinkage of shells on it and additional machining, thereby increasing the yield.

Пример. Получали слитки из титана типа ВТ 1-0 размером 175 х 450 х 1400 мм. массой по 500 кг. Example. Received ingots from titanium type VT 1-0 size 175 x 450 x 1400 mm weighing 500 kg.

В качестве расходуемых электродов использовали для плавки по два слитка диаметром 280 мм. Расходуемые электроды плавили одновременно, каждый на токе 15-17 кА, при одновременном сливе расплава в один проходной кристаллизатор с суммарной скоростью 25-30 кг/мин. Расплав в кристаллизатор рассредотачивали по его площади перемещением тиглей во время плавления в пределах 55-60 мм по продольной оси кристаллизатора, при этом расплав подогревали у периферии кристаллизатора до температуры плавления 1725^oC независимым источником тепла, обеспечивая жидкотекучесть расплава на формируемом торце сляба. В конце плавки, в течение 15-17 минут осуществляли выведение усадочной раковины снижением скорости плавления и слива металла до 14-15 кг/мин при увеличении мощности на подогрев поверхности расплава на 30-35% Выплавленные слитки имели удовлетворительную поверхность с волнистостью 1,5-2,0 мм. Усадочная раковина находились практически на поверхности литника и не превышала 2,1-2,3% от общей массы слитка. После оплавления поверхности слитка выход годного составил 97%
Пример 2. Получали слитки из стали 45 размером 175х450х1400 мм.Two ingots with a diameter of 280 mm were used as consumable electrodes for melting. Consumable electrodes were melted at the same time, each at a current of 15-17 kA, while the melt was drained into one pass mold with a total speed of 25-30 kg / min. The melt in the mold was dispersed over its area by moving the crucibles during melting within 55-60 mm along the longitudinal axis of the mold, while the melt was heated at the periphery of the mold to a melting point of 1725 ^° C with an independent heat source, providing melt fluidity at the formed end face of the slab. At the end of the smelting, for 15-17 minutes, the shrink shell was removed by reducing the melting rate and metal discharge to 14-15 kg / min with an increase in the power to heat the melt surface by 30-35%. The melted ingots had a satisfactory surface with an undulation of 1.5- 2.0 mm The shrink shell was practically on the surface of the gate and did not exceed 2.1-2.3% of the total mass of the ingot. After reflowing the surface of the ingot, the yield was 97%
Example 2. Received ingots of steel 45 with a size of 175x450x400 mm.

В качестве металла использовали по два расходуемых электрода, набранных из прутков различного сечения, но в целом, не превышающих диаметр 280 мм. Расходуемые электроды плавили в свои тигли, выполненные из Ст. 45 и, одновременно с плавлением, расплав сливали в водоохлаждаемый кристаллизатор. Расплав рассредотачивали на поверхности формируемого слитка путем перемещения тиглей в пределах 35-50 мм по продольной оси кристаллизатора с одновременным подогревом расплава у его периферии независимым источником тепла до температуры плавления металла, до 1400^oC, обеспечивая жидкотекучесть расплава. Выплавленный слиток имел удовлетворительную поверхность с волнистостью до 1,5 мм. Усадочная раковина находилась на поверхности литниковой части слитка. После оплавления в инертной среде поверхность слитка оказалась практически равной. Выход годного составил 97%
Таким образом, предлагаемый способ позволяет только при выплавке плоских крупногабаритных титановых слитков для проката на плиты и лист повысить выход на 35-38% а при создании новых производств снизить капитальные затраты, исключив из процесса дорогостоящее энергоемкое энерготермическое, прессовое и фрезерное оборудование, а также значительно уменьшить производственные площади, которые использовались под оборудование, применявшееся для получения и обработки крупногабаритных плоских слитков по прежней технологии.Two consumable electrodes were used as metal, drawn from rods of various sections, but in general, not exceeding a diameter of 280 mm. Consumable electrodes were melted into their crucibles made of Art. 45 and, simultaneously with melting, the melt was poured into a water-cooled crystallizer. The melt was dispersed on the surface of the formed ingot by moving crucibles within 35-50 mm along the longitudinal axis of the mold with simultaneous heating of the melt at its periphery with an independent heat source to the melting temperature of the metal, up to 1400 ^o C, providing melt fluidity. The molten ingot had a satisfactory surface with an undulation of up to 1.5 mm. The shrink shell was located on the surface of the gate part of the ingot. After melting in an inert medium, the surface of the ingot turned out to be almost equal. Yield was 97%
Thus, the proposed method only allows for the smelting of flat large-sized titanium ingots for rolling on plates and sheets by 35-38% and while creating new industries to reduce capital costs, eliminating the costly energy-intensive energy-thermal, press and milling equipment, as well as significantly to reduce the production area that was used for equipment used to obtain and process large-sized flat ingots using the previous technology.

Claims

A method for producing a large ingot, including electric arc melting of several consumable electrodes, supplying a melt to the through-mold with uniform distribution of the melt over the entire area of the mold simultaneously with the melting of the electrodes, characterized in that they further heat and maintain the peripheral sections of the surface of the ingot in the molten state, while melting consumable electrodes are carried out in crucibles, and the melt is fed into the mold by discharge from the crucibles.