DEVELOPMENT OF ELECTROSLAG REMELTING TECHNOLOGY FOR OBTAINING MULTILAYER BILLETS
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-5-13-21Keywords:
electroslag remelting, electrode rotation, centrifugal force, metal bath, crystallization frontAbstract
The paper analyzes the methods of external influence on the electroslag remelting process in order to obtain multilayer ingots. The method of electroslag remelting with rotation of the consumable electrode is proposed, which leads to the appearance of centrifugal force that affects the heat pattern in the metal bath by changing the place of delivery of electrode metal droplets and form the crystallization front, providing greater crystalline homogeneity in the axial direction. Application of the electrode rotation technology allows to obtain multilayer ingots with a minimum transition zone between layers of different chemical composition. For realization of this method it is necessary to give the electrode unidirectional or reversible rotation around its axis or the axis of the bath at asymmetric location of the electrode. The rotation speed of the electrode depends on its diameter. For electrodes with a diameter of 40–250 mm it is 30–90 rpm. Rotation of the consumable electrode has a complex positive effect on remelting performance: it increases productivity without increasing the suitable power for the slag bath; it increases refining capacity; it changes the place of electrode metal delivery into the metal bath and forms the crystallization front, providing greater crystalline homogeneity in the axial direction. Application of the technology of rotation of the consumable electrode makes it possible to introduce chemical composition-correcting additives into the liquid metal bath from the ingot surface by applying a coating consisting of filler material and water-based non-stick paint to the remelting electrode.
References
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.
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
