Файл: Пути улучшения качества сталей и сплавов..pdf

чале процесса электрошлаковой подпитки подводили к установке повышенную мощность, затем ее снижали.

Повышение напряжения с 40 до 70 в, при прочих

равных условиях, способствует заметному повышению температуры жидкого шлака. Выше 50 в оно благо­

приятно влияет на изменение формы металлической ванны в прибыли, с точки зрения повышения выхода годного металла. Однако при этом режиме возникают дуговые разряды между электродом и поверхностью шлаковой ванны и процесс электрошлаковой подпитки протекает менее устойчиво.

Лучшие результаты по устойчивости технологичес­ кого процесса подпитки и выходу годного были полу­ чены при следующих электрических режимах (табл. 31). Расход металлического электрода при этом сос­ тавляет 1,5—2 процента от веса слитка, что снижает

Проведение первой трети периода электрошлако­ вой подпитки с повышенным расходом мощности обу­ словлено значительной усадкой металла, когда холод­ ная изложница интенсивно поглощает тепло, отдавае­ мое слитком.

Кроме того, как уже отмечалось, в начале процесса

127

электрошлаковой подпитки повышенная мощность благоприятно влияет на ускорение расплавления флю­ са и перевод процесса в устойчивый режим.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА

" Процесс подпитки начинается после окончания раз­ ливки. Шлаковая ванна наводится присадкой флюса АНФ-6 с температурой 500—700° С или комнатной — при разливке металла под слоем жидкого шлака (ко­ личество флюса—5—7 кг/т).

Глубина шлаковой ванны 50—60 мм для слитков

0,5—0,8 т и 800— 100 мм для слитков массой 1,0—2,7 т.

Электрический режим процесса подпитки указан в предыдущем разделе.

За время электрошлаковой подпитки необходимо наплавить 1,5—2 процента от веса слитка металла расходуемого электрода.

После окончания подпитки электроды поднимают­ ся, отсоединяется нулевая фаза и конвейер может пе­ ремещаться в соответствии с требованиями техноло­ гической инструкции.

Снятие прибыльных надставок производится после истечения технологического времени выдержки для

15.30Начало подготовки установки к подпитке

15.40Окончание подготовки установки к подпитке

15.48Выпуск плавки в ковш

15.54Начало разливки металла

15.54Заливка жидкого шлака в изложницы

15.57Окончание разливки металла

15.58Начало процесса электрошлаковой подпит­ ки. Напряжение 45 в, ток 2000 а.

15.59Засыпка флюса АНФ-6 в прибыльную над­ ставку (5 кг/т)

16.30Напряжение 45 в, ток 1700 а.

17.33Окончание процесса электрошлаковой под­ питки.

128

КАЧЕСТВО ЛИТОГО

ИДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА

СЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ

ПОДПИТКОЙ

Изучением макроструктуры литого и деформиро­ ванного металла с электрошлаковой подпиткой, в сравнении с утеплением обычным или экзотермичес­ кими втулками, установлено, что для всех слитков вы­ соколегированных марок стали и сплавов весом (мас­ сой) 0,2—2,7 г общим является значительно меньшая глубина залегания усадочной раковины или полное устранение ее. Макроструктуры слитков массой 2,7 г сплава Х15Н60 с утеплением люнкеритом и с электро­ шлаковой подпиткой показаны на рис. 9. Глубина за­ легания раковины на слитке с электрошлаковой под­ питкой в 4 раза меньше, чем на обычном слитке. Процесс электрошлаковой подпитки оказал влияние не только на снижение глубины залегания усадочной раковины, но и в значительной степени на уплотнение осевой зоны слитка. Протяженность осевой пористос­ ти снизилась более чем в 2,5 раза. Кроме того, значи­ тельно уменьшаются размеры осевых пор и интеркристаллитных трещин. Качество металла прибыльной части и тела слитка было равноценно.

Анализ качества макроструктуры деформирован­ ного металла показал, что центральная пористость всех образцов после электрошлаковой подпитки на 1,0— 1,5 балла ниже, чем у обычного металла.

Количество дефектных по макроструктуре образ­ цов (усадка, подкорковые пузыри) резко снижается на плавках с электрошлаковой подпиткой по сравне­ нию с обычными плавками, при одновременном сниже­ нии нормы обрези головной части слитка с 21 до 10 процентов.

Для изучения влияния процесса электрошлаковой подпитки головной части слитка на неметаллическую фазу стали Х18Н10Т, исследовали качественный и хи­ мический состав включений металлографическим ме­ тодом. Общее количество и площадь неметаллических включений в слитке с электрошлаковой подпиткой на­ ходятся на одном уровне с обычным слитком. Количе­ ство и площадь сульфидных включений (особенно в

129

мости от способа обогрева головной части слитков (действующая технология и электрошлаковая под­ питка) .

Уровень механических свойств опытных и обычных плавок практически одинаков. Наблюдается некоторое улучшение пластичности металла (относительное уд­ линение и сжатие) подпитанных плавок в результате его повышенной плотности. Показатели механических свойств по высоте слитка устойчивы и полностью от­ вечают техническим требованиям.

Распределение химических элементов: углерода, марганца, кремния, фосфора, серы, никеля, хрома, мо­ либдена, вольфрама, ванадия и титана — в объеме слитка с электрошлаковой подпиткой более равномер­ ное, чем в слитках с утеплением по действующей тех­ нологии или с обогревом экзотермическими вставками.

Ликвация серы и фосфора в головной части слитка с электрошлаковой подпиткой практически отсутству­ ет. Установлено, что в процессе электрошлаковой под­ питки происходит переход серы из металла в шлако­ вую ванну. Колебания в содержании отдельных эле­ ментов в металле расходуемого электрода и металле, заливаемом в изложницу (в пределах марочного сос­ тава стали), не оказывает заметного влияния на рас­ пределение этих элементов в объеме слитков. Уменьшение химической неоднородности в слитке с электрошлаковой подпиткой объясняется тем, что про­ цесс электрошлаковой подпитки способствует ослаб­ лению конвективных потоков жидкого металла при кристаллизации слитков.

Установлено, что в процессе электрошлаковой под­ питки снижается содержание водорода, азота и кисло­ рода в металле.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ПОДПИТКИ

Один из основных показателей нового технологи­ ческого процесса обогрева головной части слитка — увеличение выхода годного в результате снижения обрези и повышения качества металла. При этом следу­ ет учитывать дополнительные затраты, связанные с внедрением этого процесса.

Опытами и промышленным опробованием электро­

131

шлаковой подпитки головной части слитков высоколе­ гированных сталей и сплавов было установлено, что выход годного металла увеличивается на 4,5— 11 про­ центов, в зависимости от марки стали, за счет сниже­ ния обрези головной части слитка (табл. 32).

Т а б л и ц а 32

Выход годного металла со слитков с электрошлаковой подпиткой и обычным утеплением

тальных сталях — прибыльные надставки, футерованные с умень­ шенным объемом.

Заметим, что для ряда труднодеформируемых ма­ рок стали, имеющих низкую технологическую пластич­ ность, уменьшение глубины залегания усадочной рако­ вины или полное устранение ее не являются главным условием для резкого повышения выхода годного ме­ талла; еще необходимо повысить и качество поверх­ ности прибыльной части слитка, применяя надставки без футеровки и усовершенствуя технологию разливки прибыльной части слитка. Целесообразно также усо­ вершенствовать технологию ковки отдельных марок стали, склонных к образованию торцевых ковочных трещин на слитках.

Анализ данных таблицы 32 показывает, что приме­ нение электрошлаковой подпитки в сочетании с при­ быльными надставками без футеровки позволяет полу­ чать более высокий выход годного металла со слитков весом 2,7 т, чем со слитков весом 0,5— 1,0 т.

Учитывая более сильное влияние процессов элект­ рошлаковой подпитки на уплотнение макроструктуры

132