RU2062801C1

RU2062801C1 - Method of treating surface of metallic continuously cast billet

Info

Publication number: RU2062801C1
Application number: RU93003071A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Шекин; Анатолий Васильевич Попов; Евгений Георгиевич Джансыз; Василий Васильевич Секачев; Юрий Владимирович Романюк; Валентина Константиновна Рябинкова
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Северсталь"; Украинский научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: electric metallurgy, namely, treating of surface of metallic billets by electric slag process. SUBSTANCE: method comprises steps of arranging billet with inclination relative to horizon and performing electric slag process simultaneously in successively arranged according to remelting process mutually insulated slag melts; performing in first melt heating up of surface with use of non-consumable electrode and in second melt - fusion of defect layer of billet and formation of melt metal with use of consumable electrodes. Temperature of heating up surface of billet by first slag melt consists 0.5-0.99 of solidus temperature of metal of billet. EFFECT: enhanced quality of surface of continuously cast billets. 3 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области спецэлектрометаллургии, в частности к способам обработки поверхности металлических заготовок с использованием электрошлакового процесса и может быть применено в металлургии для ремонта слябов, например полученных способом непрерывной разливки стали. The present invention relates to the field of special electrometallurgy, in particular to methods for surface treatment of metal billets using an electroslag process and can be used in metallurgy for the repair of slabs, for example, 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 /см. Автоматическая сварка, 1966г, N 5 стр.68-69)
Известен способ обработки поверхности металлических заготовок, принятый за прототип, заключающийся в применении ЭШН для ремонта изношенного металлорежущего и металлургического инструмента и прокатных валков. (Б.Н.Медовар и др. Электрошлаковая технология за рубежом, Киев, "Наукова думка", 1982г, стр. 38-39). 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 этого, 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 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 / see Automatic welding, 1966, N 5 p. 68-69)
A known method of processing the surface of metal billets, adopted as a prototype, which consists in the use of ESH for the repair of worn metal-cutting and metallurgical tools and rolling rolls. (B.N. Medovar et al. Electroslag technology abroad, Kiev, Naukova Dumka, 1982, p. 38-39). 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.

Целью изобретения является повышение производительности процесса обработки, исключение трещин в переплавленном слое и увеличение выхода годного металла. The aim of the invention is to increase the productivity of the processing process, eliminating cracks in the remelted layer and increasing the yield of metal.

Поставленная цель достигается тем, что оплавление дефектных слоев производят с помощью электрошлакового переплава при расположении заготовки под углом к горизонту, при этом электрошлаковый процесс ведут одновременно в последовательно расположенных по ходу переплава изолированных между собой двух шлаковых расплавах, причем в передней шлаковой ванне осуществляют подогрев поверхности заготовки до температуры 0,5.0,99 температуры солидус металла заготовки с помощью нерасходуемых электродов, а в задней оплавление дефектного слоя заготовки с помощью расходуемых электродов, при этом задний кристаллизатор формирует расплавленный металл. Для защиты подогретой поверхности от воздействия окружающего воздуха (в случае необходимости, например переплавки легкоокисляюшегося металла), задняя шлаковая ванна может перекрывать пространство между кристаллизаторами. Для интенсификации процесса подогрева целесообразно использовать шлаковый расплав, имеющий высокие точку плавления и удельное электросопротивление, а также малую окислительную способность (обеспечение неокисления поверхности металла), например флюс марки АНФ-1П, при этом задний расплав обеспечивает рафинирование расплавленного металла и хорошее его формирование, например флюсы марок АНФ-28, АНФ-29, АНФ-32 и др. Для обеспечения марочного состава заготовки расходуемые электроды имеют аналогичный состав, что и металл заготовки, кроме этого, в случае наличия в ней легкоокисляющихся элементов (например титана) подлегирование переплавленного металла этими элементами осуществляют через металл электродов до величины их содержания в заготовке. This goal is achieved in that the defective layers are melted using electroslag remelting when the workpiece is positioned at an angle to the horizontal, while the electroslag process is carried out simultaneously in a series of two slag melts isolated between each other, and the workpiece surface is heated in the front slag bath up to a temperature of 0.5.0.99 solidus metal temperature of the workpiece using non-consumable electrodes, and in the back the fusion of the defective layer of the workpiece and using consumable electrodes, wherein the rear mold forms molten metal. To protect the heated surface from the effects of ambient air (if necessary, for example, melting of easily oxidized metal), the rear slag bath can overlap the space between the molds. To intensify the heating process, it is advisable to use a slag melt having a high melting point and electrical resistivity, as well as low oxidizing ability (ensuring non-oxidation of the metal surface), for example, ANF-1P flux, while the rear melt provides refining of the molten metal and its good formation, for example fluxes of grades ANF-28, ANF-29, ANF-32, etc. To ensure the brand composition of the workpiece, the consumable electrodes have the same composition as the metal of the workpiece, in addition, in the case of the presence of easily oxidizable elements (for example titanium), the melted metal is supported by these elements through the metal of the electrodes to the value of their content in the workpiece.

Таким образом, одновременный подогрев поверхности заготовки и оплавление ее на глубину дефектного слоя, зашита подогретого и расплавленного металла шлаком позволяют получить переплавленный слой металла толщиной 3/2h.3h, где h-глубина оплавленного дефектного слоя на сторону, который входит в состав отремонтированной заготовки; тем самым обеспечивается:
повышение производительности процесса обработки;
увеличение выхода годного металла (масса заготовки даже выше исходной за счет расплавления электродов);
отсутствие трещин в переплавленном слое.Thus, the simultaneous heating of the surface of the workpiece and its melting to the depth of the defective layer, the protection of the heated and molten metal with slag, allows to obtain a remelted metal layer 3 / 2h.3h thick, where h is the depth of the melted defective layer to the side that is part of the repaired workpiece; thereby ensuring:
increase the productivity of the processing process;
increase in metal yield (the mass of the workpiece is even higher than the original due to the melting of the electrodes);
no cracks in the remelted layer.

Сущность способа обработки поверхности металлических заготовок видна из приведенной фигуры, на которой схематично изображено поперечное сечение устройства для осуществления способа, вид сбоку. Заготовку 1 с дефектным слоем 2 устанавливают под углом альфа к горизонту. Над ремонтируемой поверхностью на величину, учитывающую дополнительно образующийся слой металла из-за расплавления электродов 3, устанавливают формирующий кристаллизатор 4 (детали, на которые ставится кристаллизатор и боковые кристаллизаторы, удерживающие шлаковые ванны, условно не показаны, т.к. являются несущественными для осуществления способа). На ремонтируемую поверхность устанавливают изолирующий верхнюю 5 и нижнюю 6 ванны водоохлаждаемый кристаллизатор 7 (боковые кристаллизаторы также условно не показаны). В плавильные пространства заливают шлаковые расплавы 5 и 6, погружают в них расходуемые 3 и нерасходуемые 8 электроды и производят процесс обработки поверхности металлической заготовки, используя электрошлаковую технологию. Начало и конец процесса производят в вводном 9 и выводном 10 карманах. The essence of the method of surface treatment of metal billets is visible from the above figure, which schematically shows a cross section of a device for implementing the method, side view. The blank 1 with the defective layer 2 is set at an angle alpha to the horizontal. Above the surface being repaired, a forming mold 4 is installed by an amount that takes into account the additionally formed metal layer due to the melting of the electrodes 3 (the parts on which the mold and side molds holding the slag baths are placed are conditionally not shown, since they are not essential for the implementation of the method ) A water-cooled mold 7 is insulating the upper 5 and lower 6 baths on the surface to be repaired (side crystallizers are also not conventionally shown). Slag melts 5 and 6 are poured into the melting spaces, the consumable 3 and non-consumable 8 electrodes 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 the input 9 and output 10 pockets.

В переднем шлаковом расплаве 5 производят подогрев поверхности заготовки I (или дефектного слоя 2) до температуры, равной 0,5.0,9 температуры солидус металла заготовки 1. Указанные нижняя и верхняя границы температур обусловлены тем, что подогреваемая поверхность заготовки 1 не должна оплавляться, т.к. неизбежен, в этом случае, пролив жидкого металла и шлака 5 в нижнюю ванну 6 (верхний предел), а подогрев поверхности до температуры менее 0,5 температуры солидуса не оказывает существенного влияния на глубину оплавления заготовки (нижний предел). По мере опускания заготовки 1 вниз (кристаллизаторы 4 и 7 при этом неподвижны) со скоростью наплавки подогретый участок попадает в задний шлаковый расплав 6, оплавляется в нем на глубину залегания дефектов и совместно с расплавленным металлом электродов 3 образует металлическую ванну 11, которая кристаллизуется под формирующим кристаллизатором 4, образуя переплавленный слой 12 толщиной 3/2h.3h, где h-глубина оплавленного слоя. In the front slag melt 5, the surface of the workpiece I (or the defective layer 2) is heated to a temperature equal to 0.5.0.9 solidus temperature of the metal of the workpiece 1. These lower and upper temperature limits are due to the fact that the heated surface of the workpiece 1 should not be melted, t .to. in this case, spillage of liquid metal and slag 5 into the lower bath 6 (upper limit) is inevitable, and heating the surface to a temperature of less than 0.5 solidus temperature does not have a significant effect on the depth of fusion of the preform (lower limit). As the preform 1 is lowered down (the crystallizers 4 and 7 are stationary at the same time) with the surfacing speed, the heated section enters the rear slag melt 6, melts in it to the depth of defects and, together with the molten metal of electrodes 3, forms a metal bath 11, which crystallizes under the forming crystallizer 4, forming a remelted layer 12 with a thickness of 3 / 2h.3h, where h is the depth of the melted layer.

Нижний и верхний пределы толщины переплавляемого слоя 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 h дает 30 3/2 20 мм, что совпадает со средней глубиной зачистки поверхности слябов абразивным кругом; верхний - возможностью удержания металлической ванны под формирующим кристаллизатором, т.к. при большей толщине переплавляемого слоя металлическая ванна в средней части может выходить за пределы формирующего кристаллизатора, прожигать верхний закристаллизовавшийся слой и вытекать незакристаллизовавшись (при максимальной глубине зачистки абразивным кругом, осуществляемой на Чер МК равной 30 мм, толщина переплавленного слоя равна 30х3=90 мм, выше этого значения может происходить утечка (см. выше). The lower and upper limits of the thickness of the remelted layer 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 h gives 30 3/2 20 mm, which coincides with an average depth of grinding the surface of the slabs with an abrasive wheel; upper - the ability to hold the metal bath under the forming mold, because with a larger thickness of the remelted layer, the metal bath in the middle part can go beyond the limits of the forming crystallizer, burn through the upper crystallized layer and flow out non-crystallized (at the maximum depth of grinding with an abrasive wheel carried out on Cher MK equal to 30 mm, the thickness of the remelted layer is 30x3 = 90 mm, higher of this value leakage may occur (see above).

Таким образом, в процессе обработки поверхности металлических заготовок с помощью электрошлаковой технологии заявленной в указанном способе, по сравнению с другими известными техническими решениями (в настоящее время 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 electroslag technology claimed in the specified method, in comparison with other well-known technical solutions (currently 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 yield suitable metal.

Claims

1. A method of processing the surface of a metal billet obtained by continuous casting, comprising melting the defective layer by an electroslag process, characterized in that the eagotreating is arranged at an angle to the horizontal, and the electroslag process is carried out simultaneously in two slag melts isolated between each other, successively the first slag melt is used to heat the surface using non-consumable electrodes, and in the second, the defective layer of the workpiece is melted and formed e molten metal using consumable electrodes.

2. The method according to p. 1, characterized in that the temperature of the heating surface of the workpiece by the first slag melt is 0.5 to 0.99 solidus temperature of the metal of the workpiece.

3. The method according to p. 1, characterized in that the thickness of the eacrystallized remelted metal is 3 / 2h 3h, where h is the depth of the fused defective layer.