Способ определения режима течения и плавления металла на торцах расходуемых электродов

Способ определения режима течения и плавления металла на торцах расходуемых электродов

Реферат

 

(19)SU(11)749095(13)A1(51)  МПК ⁵    _C22B9/18(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА НА ТОРЦАХ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах, имеющих установки для рафинирующих переплавов. Известен ряд способов определения гидродинамических параметров течения металла на торцах расходуемых электродов для совершенствования режима переплавки. Например, известен способ физического моделирования процесса электрошлакового переплава. При этом способе электроды изготавливаются из веществ с низкой температурой плавления, например водных растворов, сплава Вуда. Электроды погружают в оптически прозрачную среду, нагретую до температуры, превышающей температуру плавления материала электрода. При плавлении определяется форма оплавляемой поверхности, а также размер и частота образования капель на вершине расходуемого электрода. Эти параметры позволяют приближенно судить о потоках на поверхности пленки и направлении течения металла. В то же время ограниченность знаний о параметрах реального процесса не позволяет создать достаточную модель течения металла на поверхности электрода с использованием оптически прозрачных сред. Применение же оптически непрозрачных сред не позволяет определить толщину и режим течения жидкой металлической пленки на торце расходуемого электрода. Вследствие этого способ физического моделирования не позволяет определять необходимые параметры для регулирования режима переплава. Известен способ определения параметров течение металла на торце расходуемых электродов по результатам металлографического исследования поверхности частично оплавленных и закристаллизовавшихся электродов. При этом способе определения гидродинамических параметров электрод, не отличающийся по составу и способу подготовки от рядового металла, плавится на установке рафинирующего переплава. При достижении стабильного режима переплава установка отключается, а оплавленный и закристаллизовавшийся торец расходуемого электрода подвергается металлографическому анализу. В результате травления устанавливается граница жидкой зоны, определяется толщина пленки, а по положению формирующихся капель судят о преимущественном направлении течения металла на поверхности расходуемого электрода. Однако этот способ также не позволяет определять режим и направление течение металла в отдельных точках на оплавляемой поверхности электрода. Следовательно, и этот способ не дает возможности выявить оптимальный режим переплава. Целью изобретения является повышение точности исследований, выявление и использование оптимальных условий рафинирования металла в пленке на торцах расходуемых электродов при электрошлаковом переплаве. Для достижения поставленной цели в расходуемые электроды предлагается локально вводить элемент - трассер, образующий с материалом электрода системы взаимно нерастворимых в жидком состоянии фаз и проводить металлографические исследования расположения элемента - трассеры в электроде и в закристаллизовавшейся пленке оплавленного металла. В результате определяют направление и режим течения металла, характер плавления электрода, на основании чего корректируют режим переплава, добиваясь максимальной степени рафинирования металла. П р и м е р. Определение характера течения металла в пленке на торце расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве. В качестве расходуемого электрода используют синтетический чугун, состоящий из 4,3% углерода, 10% молибдена, железо остальное. В качестве элемента-трассера применяют медь. Металл электрода (синтетический чугун) и элемент-трассер (медь) образуют нерастворимые в жидком состоянии фазы с близкими температурами плавления и плотностями. Расходуемый электрод отливают в форме цилиндра диаметром 60 мм. На образующей поверхности электрода фрезеруют паз размером 8х8 мм, в котором закрепляют медный стержень. Электроды переплавляют на установке электрошлакового переплава под шлаками различной вязкости. При достижении стабильного режима работы установку отключают. Оплавленную коническую часть расходуемого электрода разрезают, шлифуют и изучают распределение меди в закристаллизовавшейся пленке. Для лучшего выявления компонентов образец травят в 4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты. По расположению меди на поверхности и в толщине оплавленного слоя на конусе расходуемого электрода определяют толщину жидкой пленки, режим течения металла, направление потоков. Таким образом установили, что при использовании шлаков с высокой вязкостью медь распределялась на поверхности конуса расходуемого электрода со стороны расположения меди в расходуемом электроде. При применении маловязких шлаков медь размывалась по всей поверхности конуса, что свидетельствовало о трехмерном характере течения пленки и о лучших условиях рафинирования металла на торце расходуемого электрода. В результате определения гидродинамических параметров течения металла в пленке на торце расходуемого электрода появляется возможность усовершенствовать процессы рафинирующего переплава путем выявления оптимальных гидродинамических режимов течения металла, обеспечивающих благоприятные условия для его рафинирования. Повышение степени рафинирования переплавляемого металла поможет обеспечить повышение его качества и увеличить выход годного металла, повысить надежность и увеличить срок службы готовых изделий. (56) Каравашкин Б.К. Автоматические управления вакуумными дуговыми печами. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Челябинск, 1970. Медовар Б.И., Бойко Г.А. и Баринова Л.М. В сб. Рафинирующие переплавы. Киев: Наукова думка, 1975. Швед Ф. И. В сб. Производство электростали. М.: Металлургия. 1973, с. 73-78.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА НА ТОРЦАХ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, включающий плавление электродов и металлографическое исследование оплавленных торцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследования, выявления и использования отличительных условий рафинирования металла, в расходуемые электроды во время подготовки к плавлению локально вводят элемент - трассер, образующий с материалом электрода систему взаимно нерастворимых в жидком состоянии фаз.