РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАГОТОВОК
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-5-13-21Ключевые слова:
электрошлаковый переплав, вращение электрода, центробежная сила, металлическая ванна, фронт кристаллизацииАннотация
В статье проанализированы способы внешнего воздействия на процесс электрошлакового переплава с целью получения многослойных слитков. Предложен способ электрошлакового переплава с вращением расходуемого электрода, которое приводит к появлению центробежной силы, влияющей на тепловую картину в металлической ванне за счет изменения места доставки капель электродного металла и формирующей фронт кристаллизации, обеспечивающий большую кристаллическую однородность в осевом направлении. Применение технологии вращения электрода позволяет получать многослойные слитки с минимальной переходной зоной между слоями разного химического состава. Для реализации этого способа необходимо придать электроду однонаправленное или реверсивное вращение вокруг своей оси либо оси ванны при асимметричном расположении электрода. Скорость вращения электрода зависит от его диаметра. Для электродов диаметром 40–250 мм она составляет 30–90 об/мин. Вращение расходуемого электрода оказывает комплексное позитивное воздействие на показатели переплава: повышает производительность без увеличения подходящей мощности на шлаковую ванну; увеличивает рафинирующую способность; изменяет место доставки электродного металла в металлическую ванну и формирует фронт кристаллизации, обеспечивающий большую кристаллическую однородность в осевом направлении. Применение технологии вращения расходуемого электрода делает возможным введение корректирующих химический состав добавок в жидкую металлическую ванну с поверхности слитка за счет нанесения на переплавляемый электрод покрытия, состоящего из присадочного материала и антипригарной краски на водной основе.
Библиографические ссылки
Багмутов В. П., Захаров И. Н. Математическое моделирование формирования макро- и микропористо-сти стального слитка // Сталь. 2006. № 9. С. 22–27.
Медовар Б. И., Бойко Г. А., Сердюкова В. П. Физическое моделирование процесса ЭШП расходуемых электродов // Проблемы специальной электрометаллургии. 1978. № 9. С. 38–48.
Кожима Ю., Тойода Т., Иноце М. Исследование модели плавления расходуемого электрода при ЭШП // Электрошлаковый переплав. 1975. № 3. С. 54–62.
Гаммаль Т., Хаген И., Мюлленберг Р. Влияние электрического тока на каплеобразование при ЭШП // Электрошлаковый переплав. 1978. № 9. С. 62–69.
Троянский А. А., Димчин Л. Б., Медовар А. Д. Особенности процессов массообмена в пленочной стадии процесса ЭШП // Современная электрометаллургия. 2005. № 4. С. 6–9.
Клюев М. М. Металлургия электрошлакового переплава. — М.: Металлургия, 1969. — 256 с.
Куделькин В. П., Клюев М. М., Филиппов С. И. Воздействие ультразвуковых колебаний на капельный перенос металла при электрошлаковом переплаве // Известия вузов. Черная металлургия. 1969. № 3. С. 54–59.
Liu X., Wang J., Jia W. etс. Simulation of electro-slag remelting process of 120 t large ingot for nuclear power station and its application // China Foundry. 2011. № 4. P. 413–417.
Медовар Л. Б., Стовпчнеко А. П., Федоровский Б. Б. Новое в технологии ЭШП крупных полых слитков // Электрометаллургия. 2013. № 1. С. 24–30.
Mitchell A., Joshi S. Thermal characteristics of the electroslag process // Metallurgical Transactions B. 1973. Vol. 4. № 3. P. 631–642.
Current L., Wang F., Tsukihashi F. Magnetic field and joule heating in electro-slag remelting processes // ISIJ International. 2012. Vol. 52. № 7. P. 1289–1295.
Jardy A., Ablitzer D., Wadier J. Mathematical modeling of coupled fluid flow and heat transfer phenomena during electroslag remelting of super-alloys // Editions de Physique. 1986. Р. 285–294.
Murgaš M., Chaus A., Pokusa A. etc. Electro-slag remelting of high-speed steel using a magnetic field // ISIJ In-ternational. 2000. Vol. 40. № 10. P. 980–986.
Poole G., Heyen M., Nastac L. etс. Numerical Modeling of Macro-segregation in Binary Alloys Solidifying in the Presence of Electromagnetic Stirring // Metallurgical and Materials Transactions B. 2014. V. 45. № 10. P. 1834–1841.
Бабенко Э. Г., Кузьмичев Э. Н., Колесников М. А. Исследование управляющего механического воздей-ствия на повышение эффективности // Вестник института тяги и подвижного состава. 2012. № 8. С. 225–232.
Freser M. B., Mitchell A. Mass transfer in the electroslag process. Part 1: Mass transfer model // Ironmak and steelmak. 1976. Vol. 3. № 5. P. 279–287.
Shi X., Chang L., Wang J. Effect of mold rotation on the bifilar electroslag remelting process // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2015. V. 22. № 10. P. 1033–1042. DOI: 10.1007/s12613-015-1165-0.
Чуманов В. И., Чуманов И. В. Повышение эффективности электрошлакового процесса и улучшение ка-чества металла вращением расходуемого электрода // Электрометаллургия. 2009. № 8. С. 11–17.
Pat. (US) 3867976A. Electroflux melting method and apparatus / F. S. Suarez, W. L. Mankins, J. E. Roberts // Опубл. 25.02.1975.
Pat. (JP) 52124423A. Stirring up method of molten slug in casting of electro slug / S. Minehisa, T. Inui, Y. Shiraki // Опубл. 19.10.1977.
Пат. 2483125 РФ, МПК C22B 9/18, F27D 27/00, B22D 32/10. Способ перемешивания шлаковой ванны при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода / Л. Я. Левков, Ю. Н. Кригер, С. В. Орлов и др. // Заявл. 06.04.2012; опубл. 27.05.2013. Бюл. № 15.
Компан Я. Ю., Щербинин Э. В. Электрошлаковая сварка и плавка с управляемыми МГД-процессами. — М.: Машиностроение, 1989. — 272 с.
Компан Я. Ю., Назарчук А. Т., Протоковилов И. В. К вопросу интенсификации электромагнитного воз-действия при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке титановых сплавов // Современная элек-трометаллургия. 2007. № 4. С. 3–7.
Протоковилов И.В., Порохонько В. Б. Физическое моделирование капельного переноса электродного металла при ЭШП с наложением импульсных магнитных полей // Современная металлургия. 2017. № 3. С. 9–13.
Wang H., Li Q., Li W. etс. Influences of the Transverse Static Magnetic Field on the Droplet Evolution Behav-iors during the Low Frequency Electroslag Remelting Process // ISIJ International. 2017. V. 57. № 12. P. 2157–2164.
Guo Y., Qi W., Xia Z. etc. Refinement of eutectic carbides in M2 high speed steels by adjusting magnetic flux density during magnetic controlled ESR process // Metallurgical and Materials Transactions B. 2022. V. 53B. № 6. P. 3384–3395.
Медовар Л. Б., Цыкуленко А. К., Чернец А. В. и др. Исследование влияния параметров двухконтурной схемы ЭШП на размеры и форму металлической ванны // Проблемы специальной электрометаллургии. 2000. № 4. С. 3–7.
Цыкуленко А. К., Медовар Л. Б., Чернец А. В. Некоторые новые области применения электрошлаковой технологии // Проблемы специальной электрометаллургии. 2002. № 2. С. 9–11.
Медовар Л. Б., Саенко В. Я., Стовпченко А. П. и др. Электрошлаковые технологии получения крупных кузнечных слитков // Современная электрометаллургия. 2010. № 3. С. 5–10.
Медовар Л. Б., Стовпченко А. П., Головачев А. Н. и др. ЭШП и современные подходы к управлению за-твердеванием крупного кузнечного слитка // Современная электрометаллургия. 2013. № 3. С. 12–18.
Кусков Ю. М. Электрошлаковый процесс без расходуемого электрода с использованием некомпактного присадочного материала // Проблемы специальной электрометаллургии. 1992. № 2. С. 28–32.
Томиленко С. В., Кусков Ю. М., Ус В. И. Устройство электромагнитного перемешивания для токоподво-дящих кристаллизаторов, обеспечивающее регулируемое вращение шлаковой ванны // Проблемы спе-циальной электрометаллургии. 1993. № 3. С. 16–19.
Кусков Ю. М., Соловьев В. Г., Жданов В. А. Торцевая электрошлаковая наплавка электродом большого сечения в токопроводящем кристаллизаторе // Автоматическая сварка. 2017. № 11. С. 40–45.
Пат. 2241050 РФ, МПК C 22 B 9/18. Способ электрошлакового переплава / В. И. Чуманов, И. В. Чума-нов, М. А. Порсев // Заявл. 17.12.2003; опубл. 27.11.2004. Бюл. № 19.
Чуманов И. В., Чуманов В. И. Технология электрошлакового переплава с вращением расходуемого электрода // Металлург. 2001. № 3. С. 40, 41.
Чуманов И. В., Матвеева М. А., Сергеев Д. В. Влияние вращения расходуемого электрода при электро-шлаковом переплаве на анизотропию свойств получаемого слитка // Известия вузов. Черная металлур-гия. 2019. Т. 62. № 2. С. 91–96. DOI: 10.17073/0368-0797-2019-2-91-96.
Вяткин Г. П., Чуманов И. В., Матвеева М. А. и др. Математическое моделирование влияния места до-ставки капель электродного металла на глубину металлической ванны при электрошлаковом переплаве // Черные металлы. 2023. № 10. С. 10–14. DOI: 10.17580/chm.2023.10.02.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021612155 Тепловое состоя-ние кристаллизующейся заготовки ЭШП с вращающимся электродом / И. М. Ячиков, И. В. Чуманов, М. А. Матвеева и др. // Заявл. 08.02.2021; опубл. 12.02.2021. Бюл. № 2.
Пат. 271698 РФ, МПК C22B 9/18, С22В 9/187. Способ легирования заготовки при помощи плавящегося электрода с покрытием в процессе электрошлакового переплава / В. И. Чуманов, И. В. Чуманов, М. А. Матвеева, Д. В. Сергеев // Заявл. 14.06.2019; опубл. 30.09.2019. Бюл. № 28.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
