RU2059733C1 - Method of processing surface of metallic blanks - Google Patents

Abstract

FIELD: special electrometallurgy, for example, methods of processing surfaces of metallic blanks with use of an electroslag process, namely for repairing slabs had been continuously cast. SUBSTANCE: method includes steps of performing remelting of a defect surface of a blank being placed horizontally, simultaneously in two or more slab bathes arranged successively along the remelting process direction and being mutually isolated; performing fusion of the surface in the first group of slab bathes by non-consumable electrodes, in the last bath providing a formation of a common metallic bath with use of consumable electrodes and performing a formation of remelted metal only by a rear forming crystallizer. The method allows to produce the repaired blank with defectless surface layer with a thickness of 3/2-3h, where h - fusion depth of the defect layer. EFFECT: increased initial mass of the blank and significant enhanced of metal of metal yielding. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, в частности к способам обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии, и может быть применено в металлургии для ремонта заготовок, например слитков, получаемых непрерывной разливкой стали. The invention relates to special electrometallurgy, in particular to methods for surface treatment of metal billets using electroslag technology, and can be used in metallurgy for the repair of billets, such as ingots, obtained by continuous casting of steel.

Известен способ обработки поверхности заготовки, заключающийся в наплавке ручным дуговым способом покрытыми электродами износостойкой поверхности в местах ее износа, например, поверхности зубьев ковшей экскаваторов. Недостатком известного способа является то, что он малопроизводителен. A known method of processing the surface of a workpiece, which consists in surfacing by manual arc method with coated electrodes of a wear-resistant surface in places of wear, for example, the surface of the teeth of excavator buckets. The disadvantage of this method is that it is inefficient.

Известен способ обработки поверхности металлических заготовок, принятый за прототип, заключающийся в применении ЭШН для ремонта изношенного металлорежущего и металлургического инструмента и прокатных валов. Недостатком известного способа является то, что он не позволяет проплавлять ремонтируемую заготовку на большую глубину (глубина залегания дефектов у слитков, полученных непрерывным литьем, достигает 30 мм). Кроме того, оплавление заготовки по ее поверхности неравномерно из-за вертикального расположения заготовки, так как известно, что в процессе электрошлаковой наплавки в вертикальном положении глубина металлической ванны непрерывно растет. A known method of surface treatment of metal billets, adopted as a prototype, which consists in the use of ESH for repair of worn metal-cutting and metallurgical tools and rolling shafts. The disadvantage of this method is that it does not allow melt the repaired workpiece to a great depth (the depth of defects in ingots obtained by continuous casting reaches 30 mm). In addition, the melting of the workpiece on its surface is uneven due to the vertical location of the workpiece, since it is known that in the process of electroslag surfacing in a vertical position, the depth of the metal bath is constantly growing.

Технической задачей изобретения является повышение производительности процесса обработки, исключение трещин в переплавляемом слое и увеличение выхода годного металла. An object of the invention is to increase the productivity of the processing process, eliminating cracks in the remelted layer and increasing the yield of metal.

Сущность изобретения состоит в том, что переплав дефектной поверхности заготовки, расположенной горизонтально, ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух и более шлаковых расплавах, причем в первых по ходу шлаковых ваннах осуществляют оплавление поверхности нерасходуемыми электродами, а в последней образование общей металлической ванны с помощью расходуемых электродов. Для устранения кристаллизации металла под передними кристаллизаторами ширина поверхности кристаллизаторов, прилегающая к заготовке, меньше, чем соответствующая им ширина металлической ванны, образующейся впереди кристаллизаторов. The essence of the invention lies in the fact that the remelting of the defective surface of the workpiece located horizontally is carried out simultaneously in sequentially located along the remelting of two or more slag melts isolated between each other, and in the first along the slag baths the surface is melted with non-consumable electrodes, and in the latter, the formation of a common metal bath using consumable electrodes. To eliminate the crystallization of the metal under the front molds, the width of the surface of the molds adjacent to the workpiece is less than the corresponding width of the metal bath formed in front of the molds.

Для интенсификации расплавления поверхности заготовки в первых по ходу процесса шлаковых ваннах целесообразно применять шлаковые расплавы, имеющие высокое электросопротивление, а для защиты расплавленного металла от окисления эти расплавы должны быть неокисляющими (например, флюс марки АНФ-11). Для обеспечения марочного состава заготовки (после ее обработки) расходуемые электроды имеют аналогичный состав, что и металл заготовки, при этом, при наличии в заготовке легкоокисляющихся элементов, через расходуемые электроды производят подлегирование этими элементами переплавленного металла до величины их содержания в металле заготовки. To intensify the melting of the surface of the workpiece in the first slag baths during the process, it is advisable to use slag melts having high electrical resistance, and to protect the molten metal from oxidation, these melts should be non-oxidizing (for example, ANF-11 flux). To ensure the branded composition of the workpiece (after processing), the consumable electrodes have the same composition as the metal of the workpiece, and, in the presence of easily oxidizable elements in the workpiece, the consumable electrodes are matched with these elements to the molten metal to the value of their content in the metal of the workpiece.

Для обеспечения защиты расплавленного металла от окружающей среды он на всем своем протяжении защищается расплавленным шлаком за счет перекрытия шлаком пространства между кристаллизаторами. Таким образом, одновременно проходящие процессы расплавления дефектного слоя заготовки под передними шлаковыми расплавами с помощью нерасходуемых электродов, образование общей металлической ванны и в последнем шлаковом расплаве с помощью расходуемых электродов и ее кристаллизация только под задним формирующим кристаллизатором, защита расплавленного металла на всем протяжении зоны расплавления шлаком обеспечивают:
повышение производительности процесса обработки;
отсутствие трещин в переплавленном металле;
увеличение выхода годного (масса заготовки после ее обработки возрастает).To ensure the protection of molten metal from the environment, it is protected along its entire length by molten slag due to the slag overlapping the space between the molds. Thus, the simultaneously occurring processes of melting the defective workpiece layer under the front slag melts using non-consumable electrodes, the formation of a common metal bath and in the last slag melt using consumable electrodes and its crystallization only under the rear forming crystallizer, protection of the molten metal throughout the entire slag melting zone provide:
increase the productivity of the processing process;
no cracks in the molten metal;
increase in yield (the mass of the workpiece increases after processing).

На чертеже приведено схематично поперечное сечение устройства для осуществления способа, вид сбоку. The drawing shows a schematic cross section of a device for implementing the method, side view.

При горизонтальном расположении заготовки 1 над ее поверхностью устанавливают формирующий кристаллизатор 2 и с зазором, учитывающим расплавление расходуемых электродов 3 (боковые кристаллизаторы для удержания шлаковых и металлических ванн не показаны). После этого на поверхность заготовки устанавливают один или более передних водоохлаждаемых кристаллизаторов 4. В плавильные пространства заливают шлаковые расплавы 5 и 6, погружают в них расходуемые в 3 и нерасходуемые 7 электроды и производят процесс обработки поверхности металлической заготовки, используя электрошлаковую технологию. Начало и конец процесса производят в водном и выводном карманах (не показаны). With the horizontal position of the workpiece 1 above its surface, a forming mold 2 is installed and with a gap that takes into account the melting of the consumable electrodes 3 (side molds for holding slag and metal baths are not shown). After that, one or more front water-cooled molds are installed on the surface of the billet 4. Slag melts 5 and 6 are poured into the melting spaces, the electrodes consumed in 3 and non-expendable 7 are immersed in them, and the surface of the metal billet is processed using electroslag technology. The beginning and end of the process is carried out in water and outlet pockets (not shown).

Расплавленный металл заготовки, постепенно увеличиваясь в объеме за счет последовательного оплавления ее поверхности с помощью нерасходуемых электродов 7 по мере перемещения заготовки 1 (кристаллизаторы 3 и 4 остаются неподвижными), со скоростью наплавки попадает в последнюю шлаковую ванну 5, где совместно с расплавленным металлом расходуемых электродов образует металлическую ванну 8, которая кристаллизуясь под формирующим кристаллизатором 2, образует переплавленный слой 9 бездефектного металла, имеющий толщину, равную от 3/2h до 3h, где h глубина оплавленого слоя. Нижний и верхний пределы толщины переплавленного слоя 9 обусловлены: нижний возможностью формирования бездефектного слоя, при этом его минимальная толщина, достигнутая в настоящее время, не может быть ниже 30 мм, что в пересчете на глубину оплавления дает 20 мм, что совпадает со средней глубиной зачистки поверхности слябов абразивным кругом (которую производят на ЧерМК для ремонта слябов, полученных НРС), а верхний возможностью удержания металлической ванны 8 под формирующим кристаллизатором 2, так как при его превышении металлическая ванна 8, в средней ее части, может выходить за пределы формирующего кристаллизатора 2, прожигать верхний закристаллизовавшийся слой и вытекать незакристаллизовавшись (при максимальной глубине зачистки абразивным кругом, осуществляемой на ЧерМК, равной 30 мм, толщина переплавленного слоя равна 30х3 90 мм, выше этого значения может происходить утечка (см. выше). The molten metal of the workpiece, gradually increasing in volume due to the sequential melting of its surface using non-consumable electrodes 7 as the workpiece 1 moves (molds 3 and 4 remain stationary), with the surfacing speed it enters the last slag bath 5, where together with the molten metal of the consumable electrodes forms a metal bath 8, which crystallizes under the forming mold 2, forms a melted layer 9 of defect-free metal having a thickness equal to from 3 / 2h to 3h, where h g Ubin reflow layer. The lower and upper limits of the thickness of the remelted layer 9 are due to: the lower the possibility of forming a defect-free layer, while its minimum thickness, achieved at present, cannot be lower than 30 mm, which in terms of the depth of reflow gives 20 mm, which coincides with the average depth of stripping the surface of the slabs with an abrasive wheel (which is produced at CherMK for the repair of slabs obtained by LDCs), and the upper one can hold the metal bath 8 under the forming mold 2, since when it is exceeded, the metal bath 8, in the middle part, it can go beyond the limits of the forming crystallizer 2, burn through the upper crystallized layer and flow out non-crystallized (at the maximum depth of grinding with an abrasive wheel carried out at CherMK equal to 30 mm, the thickness of the remelted layer is 30x3 90 mm, above this value leakage (see above).

Таким образом, в процессе обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии, заявленной в предлагаемом способе, по сравнению с другими известными техническими решениями (на Череповецком металлургическом комбинате дефектный слой удаляют абразивной зачисткой), масса слитка увеличивается, что приводит к значительному увеличению выхода годного металла. Thus, in the process of surface treatment of metal billets using the electroslag technology claimed in the proposed method, in comparison with other known technical solutions (at the Cherepovets Steel Mill, the defective layer is removed by abrasive cleaning), the mass of the ingot increases, which leads to a significant increase in the yield of metal .

Claims (5)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК, преимущественно слитков, полученных непрерывной разливкой, включающий оплавление дефектного слоя электрошлаковым переплавом при горизонтальном расположении заготовки, отличающийся тем, что обработку ведут одновременно в последовательно расположенных и изолированных между собой двух или более шлаковых ваннах, при этом в первых шлаковых ваннах оплавляют поверхность заготовки с помощью нерасходуемых электродов, а в последней формируют общую металлическую ванну с помощью расходуемых электродов. 1. METHOD OF SURFACE TREATMENT OF METAL Billets, mainly ingots obtained by continuous casting, including melting the defective layer by electroslag remelting at a horizontal position of the workpiece, characterized in that the processing is carried out simultaneously in two or more slag baths located in series and isolated between each other, while in the first slag baths melt the surface of the workpiece using non-consumable electrodes, and in the latter form a common metal bath using flow electrodes. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлаковые ванны изолируют посредством водоохлаждаемых кристаллизаторов с закругленной нижней передней частью и с шириной поверхности, прилегающей к заготовке, меньше ширины металлической ванны. 2. The method according to p. 1, characterized in that the slag baths are isolated by means of water-cooled molds with a rounded lower front part and with a surface width adjacent to the workpiece that is less than the width of the metal bath. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что расходуемые электроды имеют химический состав, аналогичный составу металла заготовки. 3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the consumable electrodes have a chemical composition similar to the composition of the workpiece metal. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что через расходуемые электроды осуществляют подлегирование переплавляемого металла элементами, окисляющимися в процессе переплава, до величины их содержания в заготовке. 4. The method according to p. 3, characterized in that through consumable electrodes, the remelted metal is matched with elements oxidized during remelting to the value of their content in the workpiece. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что толщина сформированного переплавного слоя равна 3/2h 3h, где h глубина оплавленного слоя. 5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that the thickness of the formed melt layer is 3 / 2h 3h, where h is the depth of the melted layer.

Images