SU1700073A1 - Method of electroslag melting of bulk materials - Google Patents

Method of electroslag melting of bulk materials Download PDF

Info

Publication number
SU1700073A1
SU1700073A1 SU894774095A SU4774095A SU1700073A1 SU 1700073 A1 SU1700073 A1 SU 1700073A1 SU 894774095 A SU894774095 A SU 894774095A SU 4774095 A SU4774095 A SU 4774095A SU 1700073 A1 SU1700073 A1 SU 1700073A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
slag
metal
remelting
melting
charge
Prior art date
Application number
SU894774095A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Яковенко
Юрий Вадимович Латаш
Евгений Владимирович Буцкий
Сергей Васильевич Богданов
Владимир Николаевич Ярулин
Александр Павлович Сисев
Василий Иванович Калинин
Original Assignee
Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Электрометаллургический завод "Электросталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Электросварки Им.Е.О.Патона, Электрометаллургический завод "Электросталь" filed Critical Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority to SU894774095A priority Critical patent/SU1700073A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1700073A1 publication Critical patent/SU1700073A1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение касаетс  специальной электрометаллургии и предназначено дл  электрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных обходов. Целью изобретени   вл етс  снижение потерь тепла и повышение производительности переплава. Способ заключаетс  в том, что некомпактные материалы загружают со скоростью 1,05- 1,5 скорости их плавлени , а температуру Ш;пака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С. Способ позвол ет снизить потери тепла с 15% до нул Ги увеличить производительность на 30%. 2 табл. соThe invention relates to special electrometallurgy and is intended for electroslag remelting of chips, metal dust, sludge and other non-compact detours. The aim of the invention is to reduce heat loss and improve remelting performance. The method consists in that non-compact materials load at a rate of 1.05-1.5 their melting speed, and the temperature W; the pack in the upper volumes of the slag bath is maintained at 1750-1800 ° C. The method allows to reduce heat loss from 15% to zero Gu to increase productivity by 30%. 2 tab. with

Description

Изобретение относитс  к специальной электрометаллургии и предназначено дл  электрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных материалов.The invention relates to special electrometallurgy and is intended for electroslag remelting of chips, metal dust, sludge and other non-compact materials.

Рациональное использование и возвращение в производство образующихс  как на стадии металлургического передела, так и при последующей обработке различных видов отходов металлов и сплавов представл в ет важную народнохоз йственную задачу. В особом положении находитс  утилизаци  стружки, металлической пыли, шлама жаропрочных никелевых сплавов, образующихс  в больших количествах на авиастроительных предпри ти х.The rational use and return to the production of the products, both at the stage of metallurgical processing and at the subsequent processing of various types of waste metals and alloys, represents an important national economic task. The disposal of chips, metal dust, sludge from heat-resistant nickel alloys, which are formed in large quantities in aircraft manufacturing enterprises, is in a special position.

Существующие способы переплава стружки в дуговых и открытых индукционных печах не обеспечивают требуемого качества металла по содержанию примесей, поступающих в металл из футеровки печей, электродов и образующихс  в результате взамодействи  металла с атмосферой. К тому же при таких способах переплава высок угар легирующих (от 10 до 20%).The existing methods for remelting chips in arc and open induction furnaces do not provide the required quality of the metal in terms of the content of impurities entering the metal from the lining of furnaces and electrodes resulting from the interaction of the metal with the atmosphere. Moreover, with such methods of remelting, the alloy dangers are high (from 10 to 20%).

Утилизаци  отходов дорогосто щих жаропрочных никелевых сплавов может быть успешно решена на основе электрошлакового процесса. Электрошлаковый переплав некомпактных отходов жаропрочных сплавов может быть осуществлен по различным схемам.The disposal of waste from expensive nickel-resistant alloys can be successfully solved on the basis of the electroslag process. Electroslag remelting of non-compact waste heat-resistant alloys can be carried out according to various schemes.

Условно способы электрошлакового переплава некомпактных отходов можно разбить на три вида: изготовление и переплав расходуемого электрода в слое шлака (предусматривает формирование в охлаждаемой медной изложнице слитка, получаемогоConventionally, the methods of electroslag remelting of non-compact wastes can be divided into three types: the manufacture and remelting of a consumable electrode in a slag layer (provides for the formation of ingot in a cooled copper mold,

XIXi

8eight

О VI СОAbout VI WITH

за счет переплава трубчатого электрода, свернутого металлошихтой); переплав отходов подающихс  шнековым устройствам, где столб отходов, заключенный в трубу,  вл етс  одновременно и электродом; переплав с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами и постепенной загрузкой стружки.due to the melting of the tubular electrode rolled up by the metal charge); remelting of waste fed by screw devices, where the waste column enclosed in a pipe is also an electrode; remelting with heating of the slag bath with non-consumable electrodes and the gradual loading of chips.

Способ с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами более перспективен и может быть реализован в промышленности .The method of heating the slag bath with non-consumable electrodes is more promising and can be implemented in industry.

С разработкой не расходуемых металлических электродов по вилась возможность реализовать эту технологию и дл  жаропрочных сплавов. Ранее, при ведении электрошлакового процесса графитовыми электродами, этого нельз  было сделать из- за опасности науглероживани  металла.With the development of non-consumable metal electrodes, it became possible to implement this technology for high-temperature alloys. Earlier, when conducting the electroslag process with graphite electrodes, this could not be done due to the danger of carbonization of the metal.

Однако способы электрошлакового переплава некомпактных отходов имеют недостатки . Вариант переплава прессованного расходуемого электрода не рационален , так как операци  прессовани  стружки и других отходов жаропрочных сплавов чрезвычайно трудоемка и сложна.However, the methods of electroslag remelting of non-compact waste have disadvantages. The option of remelting a pressed consumable electrode is not rational, since the operation of pressing chips and other waste heat-resistant alloys is extremely time-consuming and complex.

Трудности переплаваотходовсо шнековым толкателем заключаютс  в подаче стружки, особенно витой, шнековым толкателем и передаче токов большой величины через столб стружки.The difficulties of remelting waste with a screw pusher consist in the supply of chips, especially twisted, auger pushers and the transfer of large currents through a column of chips.

Переплав с нерасходуемыми электродами лишен перечисленных недостатков и обладает р дом преимуществ. Основание его преимущества заключаетс  в возможности раздельного регулировани  мощности, подводимой к шлаковой ванне, и скорости загрузки отходов, что позвол ет в широких пределах измен ть температуру, количество и состав шлака, а также регулировать энергетические показатели процесса и параметры теплообмена.Remelting with non-consumable electrodes is devoid of the listed disadvantages and has several advantages. The basis of its advantages lies in the possibility of separate control of the power supplied to the slag bath and the waste loading rate, which allows a wide range to vary the temperature, the quantity and composition of the slag, and also to regulate the energy parameters of the process and heat exchange parameters.

К недостаткам этого способа можно отнести высокие потери тепла излучением с поверхности шлаковой ванны (до 20%) и возможности попадани  в металлическую ванну непроплавившейс  в шлаке шихты.The disadvantages of this method include high heat loss by radiation from the surface of the slag bath (up to 20%) and the possibility of the non-smelted charge in the metal bath to fall into the metal bath.

Целью изобретени   вл етс  снижение потерь тепла и повышение производительности проплава шихты.The aim of the invention is to reduce heat loss and increase the productivity of the propeal mixture.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что некомпактные материалы загружают со скоростью 1,0-1,5 скорости их плавлени , а температуру шлака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С.This goal is achieved by the fact that non-compact materials are loaded at a rate of 1.0-1.5 their melting speed, and the slag temperature in the upper volumes of the slag bath is maintained at 1750-1800 ° C.

Сущность способа заключаетс  в следующем .The essence of the method is as follows.

При загрузке металлошихты сверху на шлак на ее частицах намораживаетс  шлак и они наход тс  в верхних сло х шлаковойWhen charging the metal charge on top of the slag, the slag on its particles is frozen in the slag and they are in the upper layers of the slag.

ванны. По мере прогрева и расплавлени  намораживающего на шихте шлака металлические частицы все глубже опускаютс  в шлаковую ванну, где, прогрева сь, такжеbaths. As the slag that fills the slag is heated and melted, the metal particles sink deeper and deeper into the slag bath, where, as well,

расплавл ютс . Если скорость загрузки шихты поддерживать выше скорости ее плавлени , то на поверхности шлаковой ванны образуетс  слой из металлошихты. Таким образом зеркало шлаковой ванны бу0 дет закрыто и не будет потерь тепла излучением . Если к тому же область, тепловыделени  в шлаковой ванне-сместить в верхние объемы, то производительность проплава возрастает. Плавление стружки или другойmelted down. If the charge loading rate is maintained above the melting rate, then a layer of metal charge is formed on the surface of the slag bath. Thus the mirror of the slag bath will be closed and there will be no heat loss by radiation. If, moreover, the heat generation in the slag bath is shifted to the upper volumes, then the productivity of the fusion increases. Melting chips or other

5 шихты будет происходить по всей площади шлаковой ванны, к чему стрем тс  при традиционном ЭШП расходуемого электрода, увеличива  коэффициент заполнени  кристаллизатора .5, the charge will occur over the entire area of the slag bath, as is the case with the traditional ESR consumable electrode, increasing the fill factor of the mold.

0 Металлошихта будет плавитс  в верхних сло х шлаковой ванны и капельки металла будут проходить через шлак. При этом резко увеличиваетс  количество каплеобра- зований, что, с одной стороны, уменьшаетThe metal charge will melt in the upper layers of the slag bath and the metal droplets will pass through the slag. At the same time, the number of drop cages increases dramatically, which, on the one hand, reduces

5 перегрев металла, з с другой, обеспечивает неглубокую плоскую металлическую ванну, что исключает попадание в жидкий металл непроплавившейс  шихты и хорошее удаление примесе1 ; металлической ванны.5 overheating of the metal, on the other hand, provides a shallow flat metal bath, which prevents the non-smelting charge from entering the liquid metal and good removal of impurity1; metal bath.

0 Предлагаемый способ прост и легко реализуем в промышленности. Скорость подачи металлошихты можно регулировать -размерами шибера на бункере с шихтой или амплитудой и частотой колебаний вибропи5 тател , а смещение зоны тепловыделени  в верхние объемы шлаковой ванны - за счет повышени  напр жени  на электродах и работой их в верхних сло х шлака.0 The proposed method is simple and easy to implement in industry. The feed rate of the charge can be controlled by the dimensions of the gate on the bunker with a charge or amplitude and vibration frequency of the vibrating plate, and the displacement of the heat release zone into the upper volumes of the slag bath is due to the increase in voltage on the electrodes and their operation in the upper layers of slag.

Зависимость показателей процесса отDependence of process indicators on

0 скорости загрузки металлошихты приведена в табл. 1.0 download speed charge listed in the table. one.

Как видно из табл. 1 при скорости загрузки , равной скорости плавлени  (т.е. 1,0), наблюдаетс  уменьшение потерь тепла. Од5 новременно растет и производительность проплава. Увеличивать скорость загрузки более чем 1,5 скорости проплава нецелесообразно , так как потерь тепла нет и нет увеличени  производительности проплава.As can be seen from the table. 1, with a loading rate equal to the melting rate (i.e., 1.0), a decrease in heat loss is observed. The productivity of the propell is increasing at the same time. It is not expedient to increase the loading speed of more than 1.5 propellon speeds, since there is no heat loss and no increase in propellant productivity.

0 К тому же возможно под действием веса насыпанного на шлак сло  шихты выдавливание шлака у стенок кристаллизатора наверх и нарушение или прекращение электрошлакового процесса.5 Зависимость показателей процесса от температуры шлаковой ванны в верхних объемах приведена в табл. 2.0 Moreover, it is possible under the action of the weight of the charge mixture poured onto the slag to squeeze the slag up to the top of the mold and to break or stop the electroslag process.5 The dependence of the process indicators on the slag bath temperature in the upper volumes is given in Table. 2

Из представленных в табл. 2 данных видно, что с повышением температуры увеличиваетс  и производительность, однакоPresented in table. 2 data shows that with increasing temperature and productivity increases, however

при температурах выше 1800°С начинаетс  обильное выделение дыма и фторидов, содержание которых превышает предельно допустимые нормы. Это св зано с разложением компонентов - составл ющих шлака - при таких температурах. Дл  переплава примен ют в основном шлаки системы CaF2 - СаО - , которые обеспечивают стабильность электрошлакового процесса, высокие тепловыделени  в шлаке и произ- водительность процесса, а также чистоту переплавл емой шихты и рафинирование от примесей металла.at temperatures above 1800 ° C, an abundant emission of smoke and fluoride begins, the content of which exceeds the maximum permissible limits. This is due to the decomposition of components — components of the slag — at such temperatures. For remelting, mainly CaF2 - CaO - system slags are used, which ensure the stability of the electroslag process, high heat generation in the slag and process efficiency, as well as purity of the remelted mixture and refining from metal impurities.

При использовании предлагаемого способа уменьшаютс  потери тепла излучени- ем с поверхности шлаковой ванны, увеличиваетс  производительность переплава , исключаетс  попадание непроплавленной шихты в металлическую ванну, увеличиваетс  количество точек плавлени  и образовани  капель металла, уменьшаетс  перегрев металла в капле, обеспечиваетс  плоска  неглубока  металлическа  ванна и хорошие услови  дл  всплывани  включений .When using the proposed method, heat loss by radiation from the surface of the slag bath is reduced, remelting performance is increased, the unmelted mixture is prevented from entering the metal bath, the number of melting points and the formation of metal drops is increased, the metal overheating in the drop is reduced, a flat shallow metal bath is provided for floating inclusions.

Отличительные особенности предлагаемого способа по сравнению с известным следующие: за счет скорости загрузки выше скорости плавлени  металлошихты на поверхности шлаковой ванны поддерживает- с  слой из металлошихты; зона тепловыделени  смещаетс  в верхние объемы шлаковой ванны.The distinctive features of the proposed method in comparison with the known ones are the following: due to the loading rate higher than the rate of smelting of the charge on the surface of the slag bath, it maintains a layer of the charge; the heat release zone is shifted to the upper volumes of the slag bath.

Пример. Провод т опробывание способа на кристаллизаторах 100,170 и 270 мм, а также на установке 90-105 в кристаллизаторе диаметром 400 мм.Example. The method was tested on crystallizers of 100.170 and 270 mm, and also on installation 90-105 in a crystallizer with a diameter of 400 mm.

Вес наплавл емых слитков из стружки, пыли и шлака составл ет 450-500 кг,The weight of the weld ingots of chips, dust and slag is 450-500 kg

Опыты показали, что при скорости загрузки шихты выше скорости ее плавлени  потери тепла излучением с 15% снижаютс  до нул , при этом производительность переплава увеличиваетс  на 30% (с 180 до 250 кг/ч).Experiments have shown that when the charge loading rate is higher than its melting rate, the heat loss by radiation decreases from 15% to zero, and the remelting capacity increases by 30% (from 180 to 250 kg / h).

Подводима  к шлаковой ванне мощ- ность посто нна  (пор дка 250 кВт), напр жение повышаютсбОдо60 В, атокснижают с 5000 до 4000 А. При этом охлаждаемые металлические электроды вместо 100 мм заглубл ют в шлак на 40 мм. Температура шлака в верхних сло х (около 50 мм, при общей глубине шлаковой ванны 150 мм) почти на 100°С выше и составл ет 1800°С.The power supplied to the slag bath is constant (on the order of 250 kW), the voltage rises to 60 V, and the voltage drops from 5000 to 4000 A. At the same time, cooled metal electrodes instead of 100 mm are buried in the slag by 40 mm. The slag temperature in the upper layers (about 50 mm, with a total slag bath depth of 150 mm) is almost 100 ° C higher and is 1800 ° C.

Электрошлаковый процесс протекает стабильно и устойчиво. Металлошихта рассыпаетс  на поверхности шлаковой ванны практически равномерно. В отдельные моменты при переплаве стружки возникают небольшие дуговые разр ды от электродов на стружку. Однако этот недостаток устран етс  за счет электроизол ции электрода выше уровн  шлаковой ванны. Одним из самых эффективных путей  вл етс  защита электрода шлаковым гарнисажем.The electroslag process is stable and stable. The charge is scattered on the surface of the slag bath almost evenly. At certain moments during remelting of chips, small arc discharges from the electrodes to the chips occur. However, this disadvantage is eliminated by electrically insulating the electrode above the level of the slag bath. One of the most effective ways is to protect the electrode with a slag skull.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов, преимущественно металлической пыли и шлама, включающий постепенную их загрузку и плав- пение а шпаке , нагреваемом с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемых з ектродов, отличающийс  тем, что, с целью снижени  потерь тепла и повышени  производительности переплава, некомпактные материалы шлака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С.The method of electroslag remelting of non-compact materials, predominantly metal dust and sludge, including their gradual loading and melting in a shpak heated with non-consumable metal cooled electrodes, characterized in that, in order to reduce heat loss and improve the performance of the melting, non-compact slag materials in the upper volumes of the slag bath support 1750-1800 ° C. Примечание. Vmt. - скорость плавлени  шихты.Note. Vmt. - the rate of melting of the charge. Таблица 1Table 1 Таблица 2table 2
SU894774095A 1989-12-26 1989-12-26 Method of electroslag melting of bulk materials SU1700073A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894774095A SU1700073A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method of electroslag melting of bulk materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894774095A SU1700073A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method of electroslag melting of bulk materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1700073A1 true SU1700073A1 (en) 1991-12-23

Family

ID=21487221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894774095A SU1700073A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method of electroslag melting of bulk materials

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1700073A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483126C1 (en) * 2011-10-18 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Furnace for electroslag remelting of metal-bearing wastes
RU2487181C1 (en) * 2011-10-18 2013-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for electroslag remelting of metal-containing wastes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Медовар Б.И. и др. Электрошлаковый переплав, М,. 1963, с. 160-161. Лютый И.Ю. и др. Электрошлакова выплавка и рафинирование металлов. - Киев: Наукова думка, 1982, с. 188. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483126C1 (en) * 2011-10-18 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Furnace for electroslag remelting of metal-bearing wastes
RU2487181C1 (en) * 2011-10-18 2013-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for electroslag remelting of metal-containing wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100270635B1 (en) Process for producing foudry iron
US3344839A (en) Process for obtaining a metallic mass by fusion
US3627293A (en) Apparatus for purifying metals by pouring through slag
US3676105A (en) Recovery of metal from dross
US3469968A (en) Electroslag melting
SU1700073A1 (en) Method of electroslag melting of bulk materials
US3843352A (en) Method for melting sponge metal using gas plasma in a cooled metal crucible
US4450007A (en) Process for electroslag remelting of manganese-base alloys
US20090084225A1 (en) Methods of recovering and purifying secondary aluminum
RU2487181C1 (en) Method for electroslag remelting of metal-containing wastes
GB2250028A (en) Improvements in and relating to melting and refining magnesium and magnesium alloys
KR850001014B1 (en) Melting furnace for granulated metal
EP0640992B1 (en) Method of melting treatment of radioactive miscellaneous solid wastes
US4612649A (en) Process for refining metal
US3271828A (en) Consumable electrode production of metal ingots
JPH0639635B2 (en) Electroslag remelting method for copper and copper alloys
RU2715822C1 (en) Method for electroslag remelting of metal-containing wastes
US3759311A (en) Arc slag melting
SU1765222A1 (en) Method of electro-slag ferrotitanium melting
RU2156816C1 (en) Method for remelting small-size waste and chips of non-ferrous metals
SU1304977A1 (en) Method for producing charge ingots from secondary metal scrap
RU2095440C1 (en) Method for production of metals and alloys
SU872587A1 (en) Method of producing copper and iron-based master alloy
RU2152447C1 (en) Process of electroslag remelting of compact materials
JPH0596266A (en) Method for melting filter dust