Версия для печати

Электрошлаковые технологии

Электрошлаковая разливка (ЭШР), электрошлаковый обогрев и подпитка (ЭШО) прибыли крупных слитков

Назначение

ЭШР предназначена преимущественно для улучшения качества слитков из высоколегированных сплавов (жаропрочных, инструментальных, штамповых, нержавеющих и т.д.). ЭШО – для повышения качества головной части крупных стальных слитков и уменьшения массы прибыли.

Актуальность разработки

При производстве изделий из дорогостоящих высоколегированных сталей актуальным является снижение потерь металла на всех стадиях передела, в том числе при получении из слитка заготовок. Для этого необходимо обеспечивать высокое качество поверхности слитков, отсутствие в них грубых дефектов ликвационного и усадочного происхождения, отсутствие или минимизация донной и головной обрези.
При производстве крупных поковок, идущих на изготовление изделий ответственного назначения для энергетического и атомного машиностроения, необходимы крупные качественные поковки массой 100 и более тонн. Качество таких поковок во многом зависит от качества слитков, из которых такие поковки изготавливаются. Основные дефекты стальных слитков скапливаются в головной их части. Поэтому такие слитки имеют удаляемую прибыльную часть, масса которой составляет 25 % и более от массы слитка. Например, при получении слитка массой 200 тонн минимум 50 тонн уходит в удаляемую часть, что существенно отражается на стоимости крупных слитков. Поэтому одной из задач в современной металлургии является повышение выхода годного крупных слитков за счет уменьшения их прибыли.

Сущность разработки

В металлургии как один из эффективных средств повышения качества металлопродукции зарекомендовал себя способ электрошлакового переплав (ЭШП). Однако ввиду необходимости изготовления расходуемых металлических электродов производство слитков этим методом не всегда экономически оправдано. Поэтому для повышения качества стальных слитков развиваются технологии электрошлаковой плавки и обработки металлов, основанные на осуществлении электрошлакового процесса неплавящимися, нерасходуемыми электродами.

Одним из таковых является метод электрошлаковой разливки (ЭШР), заключающийся в заливке жидкого металла в форму через подогреваемый с помощью нерасходуемых электродов жидкий шлак с последующим электрошлаковым обогревом головной части слитка (рис. 1). При такой заливке поверхность металлического расплава во время заполнения формы защищена шлаковой ванной от контакта с окружающей атмосферой, а металл рафинируется высокоактивным шлаком. Одновременно на поверхности формы образуется тонкий шлаковый гарнисаж, способствующий формированию ровной бездефектной поверхности слитков ЭШР. Благодаря электрошлаковому обогреву в слитках ЭШР отсутствует зона отрицательной ликвации в донной части и усадочная раковина в головной части. Сочетание обработки металла шлаком с электрошлаковым обогревом обеспечивает комплексное повышение качества слитков, которое особенно эффективно для получения заготовок из высоколегированных сталей и сплавов, в том числе на никелевой основе.
Способ ЭШО отличается от ЭШР тем, что шлаковая ванна наводится после заполнения изложницы и прибыли жидким металлом и затем по заданному температурному режиму шлак поддерживается в жидком состоянии в течение всего времени затвердевания металла в изложнице. Этот способ предназначен главным образом для уменьшения прибыли крупных слитков. За счет электрошлакового обогрева в сочетании с подпиткой прибыли плавящимся в перегретом шлаке металлическим электродом или кусковым присадочным материалом (стружка, обрезь, дробь и т.д.) масса прибыли может быть снижена до 10 и даже 5 % от массы слитка. Получение годного слитка ЭШО, имеющего на десятки тонн массу меньше по сравнению с обычным слитком, позволяет уменьшить количество выплавляемого металла, снизить нагрузку на крановое оборудование, уменьшить затраты на термообработку и ковку. На рис. 2 приведена схема электрошлакового обогрева и подпитки прибыли слитков.

Технические преимущества разработки

ЭШР:
  • ликвидация подготовки поверхности слитков перед последующим переделом;
  • отсутствие донной и головной обрези;
  • рафинирование металла шлаком от неметаллических включений и газов:
  • повышение химической и физической однородности слитков;
  • повышение выхода годного.

ЭШО:
  • уменьшение массы прибыли до 5 % (от массы слитка), - повышение выхода годного;
  • гарантированное исключение в верхней части слитка пережимов и «мостов»;
  • рафинирование металла в прибыли шлаком;
  • снижение зональной химической неоднородности за счет уменьшения отрицательной ликвации в донной части и положительной ликвации в головной частях слитка;
  • возможность активного вмешательства в процессы кристаллизации по ходу формирования слитка.

Экономические преимущества разработки заключаются, главным образом, в увеличении выхода годного, снижении расхода жидкого металла примерно на 10-15 % от количества, необходимого для получения слитков традиционным методом. Только за счет этого при производстве 55 слитков в год массой 100 тонн срок окупаемости затрат на создание установки ЭШО и ее эксплуатацию окупаются менее чем за 3 года. Дополнительная экономия заключается в снижении брака и повышении качества слитков.

Достигнутые результаты

На ряде металлургических и машиностроительных предприятиях Украины и России были созданы установки для ЭШР слитков массой до 8 тонн (рис.3). Получены положительные результаты по качеству слитков ЭШР из разнообразных сталей и сплавов (рис. 4). С использованием метода электрошлакового обогрева прибыли получены слитки массой от 10 до 75 тонн из различных сталей (валковых, роторных, штамповых нержавеющих). Они имеют плотное строение головной части, усадочная раковина открытая и сравнительно неглубокая. Например, в слитках диаметром 1600 мм глубина усадочной раковины не превышает 200 мм. Вид серного отпечатка головной части 75-тонного слитка стали 10ГН2МФА приведен на рис. 5.
Разработан для одного из предприятий Украины проект установки для электрошлакового обогрева и подпитки слитков массой от 100 до 200 тонн.

Области применения

Электрошлаковая разливка и электрошлаковый обогрев могут применяться на машиностроительных и металлургических предприятиях при изготовлении прокатных и кузнечных слитков, а также крупных стальных и чугунных отливок.
Стоимость и сроки выполнения разработки зависят от конкретно реализуемой задачи, главным образом химического состава металла и массы слитков, отливаемых с помощью ЭШО.


Новости

2018.04.14 Опубликована Программа международной конференции «Титан 2018. Производство и применение в Украине»
2018.01.07 Сайт перешел на безопасный HTTPS протокол.
2017.07.19 Новый раздел сайта Достижения
2017.03.03 24.01.2017 прошел семинар «Сварочные материалы», посвященный 90-летию со дня рождения академика Игоря Константиновича Походни (Подробнее)
2017.03.03 Создание совместного китайско-украинского научно-исследовательского центра «Чжунзи-Патон» в области сварочных технологий в г. Яньтай, КНР (Подробнее)
Новая страница Государственное предприятие Научно-производственный центр «Титан»
Распродажа

Распродажа сварочного оборудования

Цена ниже цены производителя!

Рекомендуем посетить обновленный сайт журнала "Сварщик"!

Получен Сертификат на аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД®!

Контакты:

Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е. О. Патона" (НТК ИЭС) НАН Украины
03150 Украина, г. Киев, ул. Антоновича, 66
телефон/факс: (+38044) 2875529
E-mail: office@stc-paton.com
            proskudin@ntk.in.ua
Обучение персонала сварочного производства и сертификация продукции сварочного и родственных производств
Телефон для справок: (+38044) 456-63-30