RU2263560C1 - Electric slag chill casting process - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, namely electric-slag chill casting, particularly processing waste of steels and alloys, preliminarily welded in the form of electrode.

SUBSTANCE: process comprises steps of simultaneously forming slag and melting metal; placing chill mold under crucible and filling it with metal and slag; superheating slag by 250-300°C relative to metal melting temperature; selecting slag quantity that exceeds by 2 - 2.5 times quantity of slag necessary for normal melting. Construction of chill mold provides filling of slag receptacle only by 5% of the whole slag volume.

EFFECT: enhanced quality of metal castings due to absence of slag-metal structure in upper part, improved outer surface of casting of highly refined metal.

Description

Изобретение относится к способу электрошлакового кокильного литья, в частности для переработки отходов сталей и сплавов, предварительно сваренных в электрод.The invention relates to a method for electroslag chill casting, in particular for the processing of waste steel and alloys pre-welded into an electrode.

Известен способ переработки отходов высоколегированных сталей, заключающийся в том, что в керамическом тигле наводится шлак нерасходуемым графитовым электродом, в отдельном плавильном агрегате расплавляются отходы высоколегированных сталей и переливаются в расплавленный шлак. По окончании процесса на крышку тигля устанавливается кокиль и происходит его заполнение металлом и расплавленным шлаком. "Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла". - Киев: Наукова думка, 1988. - с.29, рис.15.A known method of processing waste high alloy steels, which consists in the fact that in a ceramic crucible slag is induced by a non-consumable graphite electrode, the waste of high alloy steels is melted in a separate melting unit and poured into molten slag. At the end of the process, a chill mold is placed on the crucible lid and it is filled with metal and molten slag. "Electroslag crucible melting and casting of metal." - Kiev: Naukova Dumka, 1988 .-- p.29, Fig. 15.

Недостатком такого способа является науглероживание переплавляемого металла и угар легирующих элементов. Кроме того, из-за длительности установки кокиля на крышку тигля происходит увеличение вязкости шлака и, как следствие, получение шлакометаллической структуры получаемой отливки, что ухудшает качество отливок.The disadvantage of this method is the carburization of the remelted metal and the burning of alloying elements. In addition, due to the length of the chill installation on the crucible lid, an increase in slag viscosity occurs and, as a result, a slag-metal structure of the resulting cast is obtained, which affects the quality of the castings.

Известен способ переработки отходов высоколегированных сталей, заключающийся в том, что в керамическом тигле проводят одновременно наведение шлака и плавление отходов металлов, предварительно сваренных в электрод. По окончании процесса на крышку тигля устанавливается кокиль и происходит его наполнение металлом и расплавленным шлаком.A known method of processing waste of high alloy steels, which consists in the fact that in a ceramic crucible, both slag guidance and melting of metal waste pre-welded into the electrode are carried out. At the end of the process, a chill mold is placed on the crucible lid and is filled with metal and molten slag.

"Электрошлаковое кокильное литье в ремонтном и инструментальном производстве" - Киев, 1989. Общество "Знание" УССР, Серия 8, "Наука и жизнь" №6. - с.16-17, рис.2, 3."Electroslag chill casting in repair and tool production" - Kiev, 1989. Knowledge Society of the Ukrainian SSR, Series 8, Science and Life No. 6. - p.16-17, Fig. 2, 3.

Недостатком такого способа является длительность установки кокиля на крышку тигля, что приводит к увеличению вязкости шлака и, как следствие, получение шлакометаллической структуры получаемой отливки, что ухудшает ее качество.The disadvantage of this method is the length of installation of the chill mold on the lid of the crucible, which leads to an increase in the viscosity of the slag and, as a result, the production of a slag-metal structure of the obtained casting, which impairs its quality.

Известен способ переработки отходов высоколегированных сталей, заключающийся в том, что в керамическом тигле наведение шлака и плавление отходов металла, предварительно сваренных в электрод, производится одновременно. При этом температура шлака устанавливается на 100-150°С выше температуры плавления металла. По окончании процесса, под тиглем устанавливается кокиль со шлакоприемником, который заполняется металлом со шлаком через разливочный носик.There is a method of processing waste of high alloy steels, which consists in the fact that in a ceramic crucible, slag guidance and melting of metal waste pre-welded into the electrode is performed simultaneously. In this case, the temperature of the slag is set at 100-150 ° C above the melting temperature of the metal. At the end of the process, a chill mold with a slag receiver is installed under the crucible, which is filled with metal with slag through the filling nozzle.

Недостатком такого способа является получение шлакометаллической структуры в верхней части отливки, что ухудшает качество отливки.The disadvantage of this method is to obtain a slag metal structure in the upper part of the casting, which affects the quality of the casting.

Техническим результатом данного изобретения является повышение качества отливок из металла за счет отсутствия шлакометаллической структуры в верхней части отливок и получения отливок с более ровной наружной поверхностью, а также повышения степени рафинирования металла.The technical result of this invention is to improve the quality of metal castings due to the lack of a slag metal structure in the upper part of the castings and to obtain castings with a more even outer surface, as well as to increase the degree of metal refining.

Это достигается тем, что при способе электрошлакового кокильного литья, включающем одновременное наведение шлака и плавление металла, в плавильном тигле с установкой под него кокиля проводится при перегреве шлака на 250-300°С выше температуры плавления металла, а количество шлака увеличено в 2-2,5 раза, чем необходимо для ведения стабильного процесса плавки (40-50 мм высоты жидкого шлака, помноженной на площадь окна тигля и его удельный вес), а конструкция кокиля предусматривает заполнение шлакоприемника только на 5% от объема всего шлака, который под давлением жидкого металла удаляется из кокиля в отдельную емкость.This is achieved by the fact that with the method of electroslag chill casting, which includes simultaneous induction of slag and melting of metal, in a melting crucible with a chill placed under it, the slag is overheated by 250-300 ° C above the melting temperature of the metal, and the amount of slag is increased by 2-2 , 5 times than necessary for a stable melting process (40-50 mm of the height of liquid slag multiplied by the area of the crucible window and its specific gravity), and the design of the chill mold provides for filling the slag receiver by only 5% of the total slag volume, which th under pressure of liquid metal is removed from the chill mold in a separate container.

Предлагаемый способ электрошлакового кокильного литья осуществляют на установках типа УФЭЛ-100, а именно одновременно в керамическом тигле наводят шлак, плавят отходы сталей и сплавов, предварительно сваренных в электрод. При этом температура шлака поддерживается в пределах 1500-1600°С, а его количество выбирается в 2-2,5 раза больше, чем необходимо для ведения стабильного процесса плавки (40-50 мм высоты жидкого шлака, помноженной на площадь окна тигля и его удельный вес). По окончании процесса под тиглем устанавливается кокиль со шлакоприемником, который заполняется металлом через разливочный носик, причем его конструкция обеспечивает наполнение шлакоприемника только на 5%, остальной шлак под действием жидкого металла по мере заполнения кокиля удаляется в отдельную емкость. Перегрев шлака на 250-300°С выше температуры плавления металла и увеличение его количества способствует прогреву кокиля до момента попадания в него металла. Это замедляет его кристаллизацию и тем самым способствует всплытию шлака до момента его кристаллизации.The proposed method of electroslag chill casting is carried out on installations of the UFEL-100 type, namely, at the same time slag is induced in a ceramic crucible, the wastes of steels and alloys pre-welded into the electrode are melted. In this case, the temperature of the slag is maintained in the range of 1500-1600 ° C, and its amount is selected 2-2.5 times more than necessary for a stable melting process (40-50 mm of the height of liquid slag multiplied by the area of the crucible window and its specific weight). At the end of the process, a chill mold with a slag hopper is installed under the crucible, which is filled with metal through the nozzle, and its design ensures that the slag hopper is filled only by 5%, the rest of the slag under the action of liquid metal is removed into a separate container as the mold is filled. Overheating of slag is 250-300 ° C higher than the melting temperature of the metal and an increase in its amount contributes to the heating of the chill mold until the metal enters it. This slows down its crystallization and thereby contributes to the ascent of slag until it crystallizes.

Кроме того, проходя сквозь увеличенное количество шлака, происходит вторичное рафинирование металла (эффект "ковшевой" металлургии), что также повышает его качество.In addition, passing through an increased amount of slag, a secondary refining of the metal occurs (the effect of "ladle" metallurgy), which also improves its quality.

Claims (1)

Способ электрошлакового кокильного литья, включающий одновременное наведение шлака и плавление металла, установку кокиля под тигель и заполнение его металлом со шлаком, отличающийся тем, что шлак перегревают на 250-300°С выше точки температуры плавления металла, количество шлака выбирают в 2-2,5 раза больше, чем необходимо для нормального ведения плавки, при этом конструкция кокиля предусматривает заполнение шлакоприемника только на 5% от всего объема шлака.The method of electroslag chill casting, including the simultaneous induction of slag and melting the metal, setting the chill mold under the crucible and filling it with metal with slag, characterized in that the slag is heated at 250-300 ° C above the melting point of the metal, the amount of slag is selected at 2-2, 5 times more than necessary for normal smelting, while the design of the chill mold provides for the filling of the slag receiver only 5% of the total volume of slag.