Сучасна електрометалургія, 2013, №02



2013 №02 (11)

2013 №02 (02)

---

Современная электрометаллургия,
 

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ПЛАВКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КИСЛЫХ ШЛАКОВ

Ф. К. Биктагиров, В. А. Шаповалов, А. В. Гнатушенко, А. П. Игнатов

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины
03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Исследованы особенности взаимодействия шлака и металла при электрошлаковом нагреве и обработке роторной стали 25Х2НМФА. Электрошлаковый процесс осуществлялся с применением графитированных электродов, температура шлака поддерживалась в пределах 1650… 1700 °С. Использовали шлаки с массовой долей оксида кремния от 10 до 50 %. Выявлено, что состав шлаков по основным компонентам (CaF₂, CaO и Al₂O₃) не претерпевает существенных изменений. Явно прослеживается тенденция снижения содержания в шлаковой фазе SiO₂ при использовании кислых шлаков (основность 0,42… 0,66). Одновременно в этих шлаках существенно повышается содержание оксида марганца. В этом случае изменяется концентрация кремния и марганца в обрабатываемом металле. Введение в кислые шлаки 6… 7 % MnO позволяет сохранить состав металла в пределах марочного. Показано, что при использовании кислых шлаков практически не происходит науглероживание стали 25Х2НМФА, а содержание в металле водорода несколько ниже, по сравнению с экспериментами, где использовались шлаки основностью 2,35 (шлак АНФ-29). Электрошлаковый процесс при правильном подборе электрических режимов в случае использования кислых шлаков протекает устойчиво. Для целей электрошлакового нагрева металла кислые шлаки, за исключением рафинирующей способности по сере, ни в чем не уступают основным. Они менее гигроскопичны и токсичны, для их приготовления используются более дешевые компоненты, в том числе возможно применение различных шлаковых отходов, в частности доменного шлака. Библиогр. 12, табл. 3, ил. 2.
 
Peculiarities of interaction of slag and metal in electroslag heating and treatment of rotor steel 25Kh2NMFA are investigated. The electroslag process was performed using graphite electrodes, the slag temperature was maintained within 1650...1700 °C. The slags were used with a mass fraction of silicon oxide from 10 up to 50 %. It was revealed that the composition of slags by main components (CaF₂, CaO and Al₂O₃) does not undergo the significant changes. The tendency of reducing the SiO₂ content in slag phase in applying acid slags (basicity 0.42...0.66) is clearly expressed. Simultaneously, the content of manganese content is greatly increased in these slags. In this case the concentration of silicon and manganese in metal being treated is changed. Adding of 6...7 % MnO into acid slags allows preserving the metal composition within the ranges of the grade one. It was shown that when the acid slags are used the steel 25Kh2NMFA carburization is not almost occurred, and hydrogen content in metal is somewhat lower as compared with experiments where the slags of 2.35 basicity (slag ANF-29) were used. The electroslag process at a proper selection of electrical conditions in case of applying the acid slags has a stable running. For the purpose of electroslag heating of metal the acid slags, except the refining ability as to sulfur, are not inferior to basic ones. They are less hygroscopic and toxic, the less expensive components are used for their preparation, including probably the application of different slag wastes, in particular the blast-furnace slag. Ref. 12, Tables 3, Figs.2.
 
Ключевые слова: электрошлакоаый нагрев; кислые шлаки; состав шлака и металла; рафинирование; содержание газов; поведение углерода
 
Key words: electroslag heating; acid slags; composition of slag and metal; refining; content of gases; behavior of carbon
 
Поступила 11.01.2013
Опубликовано 23.05.2013
 
1. Разработка кислого шлака для ЭШП и исследование некоторых его свойств / Б.И. Медовар, В.С. Жаховский, В.М. Мартын и др. // Спец. электрометаллургия. – 1980. – Вып. 43. – С. 38—43.
2. Электрошлаковый переплав с использованием кислих шлаков / Л.В. Ребров, Б.И. Разинкин, П.А. Прохоров и др. // Там же. – 1984. – Вып. 57. – С. 34—38.
3. Аллибер М., Вадье Ж. Ф., Митчелл А. Применение шлаков, содержащих SiO2, для ЭШП // Электрошлаковый переплав. – 1983. – Вып. 7. – С. 243—248.
4. Исследование науглероживания металла при электрошлаковом процессе с графитированным электродом / А.Е. Воронин, Ю.В. Латаш, В.А. Николаев и др. // Спец. электрометаллургия. – 1976. – Вып. 32. – С. 22—27.
5. Пономаренко А.Г. Вопросы термодинамики фаз переменного состава, имеющих коллективную электронную систему // ЖФХ. – 1974. – 48, № 7. – С. 1668—1671.
6. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы сталеплавильных процессов. – М.: Металлургия, 1987. – 272 с.
7. Биктагиров Ф.К. Поведение углерода при электрошлаковой обработке металлов // Пробл. сварки, металлургии и родственных технологий: Сб. тр. VIII междунар. науч.-техн. конф. (Тбилиси, окт. 2003). – Тбилиси: Ассоциация сварщиков Грузии, 2003. – С. 255—265.
8. Кузьменко О.Г. Влияние состава флюса на теплофизические и физико-химические процессы при электрошлаковой наплавке жидким металлом // Автомат. сварка. – 2012. – № 9. – С. 57—60.
9. Рощин В.Е., Мальков Н.В., Швыркунов В.В. Использование шлака типа доменного в качестве флюсов для электрошлакового переплава // Спец. электрометаллургия. – 1988. – Вып. 66. – С. 38—41.
10. Электрошлаковый переплав низколегированных сталей под флюсом с добавкой доменного шлака / А.А. Галушка, И.В. Капустин, Е.А. Казачков и др. // Пробл. спец. электрометаллургии. – 1999. – № 4. – С. 3—6.
11. Вдовин К.Н., Колокольцев В.М., Подосян А.А. Динамика поведения серы при ЭШП на доменном шлаке // Уральская металлургия на рубеже тысячелетий: Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. (Челябинск, окт. 1999). – Челябинск: ЮУрГУ, 1999. – С. 135—136.
12. Гасик М.И. Исследование возможности расширения сырьевой базы для выплавки флюсов ЭШП // Спец. электрометаллургия. – М.: Черметинформация, 1985. – Ч. 2. – С. 29—32.