Electrometallurgy Today, 2014, №03



2014 №03 (08)

2014 №03 (02)

---

Современная электрометаллургия, 2014, #3, 7-15 pages  

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ МЕТАЛЛА СЛИТКОВ ПРИ ЭШП

И. В. Протоковилов, В. Б. Порохонько

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Abstract
Рассмотрены способы воздействия на кристаллизацию металла слитков при электрошлаковом переплаве, основанные на введении в расплав модифицирующих добавок и инокуляторов, импульсном электропитании, создании колебаний расплава, вращении расходуемого электрода, дугошлаковом переплаве, продувке ванны газами, применении токоподводящего кристаллизатора, электромагнитном воздействии. Описаны механизмы, обеспечивающие гомогенизацию и измельчение структуры металла, проанализированы преимущества и недостатки различных способов воздействия на электрошлаковый процесс. Показано, что несмотря на большое количество исследований, свидетельствующих о положительном влиянии рассмотренных способов воздействия на структуру и свойства слитков ЭШП, их результаты не нашли широкого промышленного применения из-за присущих им недостатков. Отмечено, что эффективным инструментом управления кристаллизацией металла при ЭШП являются внешние магнитные поля, позволяющие осуществлять бесконтактное силовое воздействие на расплавы шлаковой и металлической ванн. Для повышения эффективности воздействия на структуру металла предлагается использование импульсных магнитных полей, в том числе созданных разрядами емкостных накопителей на магнитный контур, и комплексных способов управления кристаллизацией слитков ЭШП, основанных на тепловых и гидродинамических механизмах. Библиогр. 44, ил. 10.
 
 
Keywords: электрошлаковый переплав; внешнее физическое воздействие; слиток; металлическая ванна; кристаллизация; структура
 
 
Received:                05.03.14
Published:               30.07.14
 
 
References
1. Металлургия электрошлакового процесса / Б. И. Медовар, А. К. Цыкуленко, В. Л. Шевцов и др. / Под. ред. Б.Е. Патона. - Киев: Наук. думка, 1986. - 248 с.
2. Качество электрошлакового металла / Б. И. Медовар, А.К. Цыкуленко, Д. М. Дяченко / Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара. - Киев: Наук. думка, 1990. – 312 с.
3. Электрошлаковая технология за рубежом / Б. И. Медовар, А. К. Цыкуленко, А. Г. Богаченко, В. М. Литвинчук. - Киев: Наук. думка, 1982. - 320 с.
4. Электрошлаковые печи / Под ред. Б. Е. Патона и Б.И.Медовара. - Киев: Наук. думка, 1976. - 414 с.
5. Еремин Е. Н. Закономерности комплексного модифицирования литого электрошлакового металла // Анализ и синтез механических систем. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 1998. - С. 131-134.
6. Еремин Е. Н. Применение модифицирования для повышения свойств кольцевых заготовок из азотсодержащих нержавеющих сталей, полученных способом центробежного электрошлакового литья // Современ. электрометаллургия. - 2006. - № 3. - С. 3-7.
7. Билько В. Г., Емельяненко Ю. Г. Влияние модифицирующих добавок на трещиноустойчивость электрошлаковых слитков // Проблемы электрошлаковой технологии. - Киев: Наук. думка, 1978. - С. 134-138.
8. Применение окислов редкоземельных металлов в качестве компонентов флюса при электрошлаковом переплаве среднелегированной Cr-Ni-Mo стали / Б. И. Медовар, В.А.Тихонов, В. Я. Саенко, А. В. Бешенцев // Пробл. спец. электрометаллургии. - 1981. - Вып. 14. - С. 63-67.
9. Улучшение структуры и свойств литых инструментальных сталей при электрошлаковой выплавке с инокуляторами/ В. С. Попов, И. М. Билоник, С. П. Бережный и др. // Современ. электрометаллургия. - 2004. - №2. - С. 8-9.
10. Управление кристализацией слитка путем ввода макрохолодильников при электрошлаковом переплаве / Б.Е. Патон, Б. И. Медовар, В. Я. Саенко, Ю. Г. Емельяненко// Литье с применением инокуляторов. - Киев: ИПЛ, 1981. - С. 13-19.
11. Воздействие ультразвуковыми колебаниями на кристаллизацию при электрошлаковом переплаве / В. П. Куделькин, М. М. Клюев, С. И. Филиппов и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1969. - № 11. - С. 64-70.
12. Воздействие ультразвуковых колебаний на капельный перенос металла при электрошлаковом переплаве / В.П. Куделькин, М. М. Клюев, С. И. Филиппов и др.// Там же. - 1969. - № 3. - С. 54-59.
13. Абрамов О. В. Кристализация металлов в ультразвуковом поле. - М.: Металлургия, 1972. - 256 с.
14. Ефимов В. А., Эльдарханов A. C. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов. - М.: Металлургия, 1995. - 272 с.
15. Скворцов A. A., Акименко А. Д., Ульянов В. А. Влияние внешних воздействий на процесс формирования слитков и отливок. - М.: Металлургия, 1991. - 218 с.
16. Чуманов И. В. Повышение тепловой эффективности электрошлакового переплава и качества металла путем воздействия на процессы плавления, транспортировки и кристаллизации вращением расходуемого электрода: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Челябинск, 2002. - 40 с.
17. Пятыгин Д. А. Особенности плавления и кристаллизации металла при ЭШП на постоянном токе с вращением расходуемого электрода: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Челябинск, 2006. - 21 с.
18. Pat. 3,776,294 US. Int. Cl. V 22 D 27/02, С 22 D 7/00. Method of electroslag remelting / B.E.Paton, B. I. Medovar, I. V. Latash et al. - Publ. 04.12.1973.
19. Патон Б. Е., Медовар Б. И., Кумыш И. И. Принудительное оплавление расходуемых электродов при электрошлаковом переплаве // Спец. электрометаллургия. - 1974. - № 25. - С. 3-7.
20. Pat. 4,185,683 US. Int. Cl. V 22 D 21/02, V 22 D 27/02. Electroslag remelting mould / B. I. Medovar, N. Z. Artamonov, A.G. Bogachenko et al. - Publ. 29.01.1980.
21. Пат. 2483125 РФ, МПК С 22 В 9/18; F 27 D 27/100; B 22 D 23/10. Способ перемешивания шлаковой ванны при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода / Л.Я. Левков, Ю. Н. Кригер, С. В. Орлов и др. - Опубл. 27.05.2013; Бюл. № 15.
22. Управление процессами кристаллизации слитка ЭШП / Б.Е. Патон, В. К. Лебедев, Б. И. Медовар и др. // Проблемы стального слитка: Труды пятой конф. по слитку. (Киев, сент. 1974 г.) - М.: Металлургия, 1974. - С.707-714.
23. Абрамов А. В., Лоскутов В. И., Ковалев В. Г. Новая технология электрошлаковой выплавки инструментальных заготовок // Пробл. спец. электрометаллургии. - 1993. - № 4. - С. 10-12.
24. Пат. № 2337979 РФ, МПК С 22 В 9/18. Способ управления режимом работы установки электрошлакового переплава и устройство для его осуществления / А. В. Абрамов, А. Н. Ильгачев, Д.Г. Михадаров. - Опубл. 10.11.2008; Бюл. № 1.
25. Электрошлаковая выплавка титановых слитков с импульсным электропитанием / И. В. Протоковилов, А. Т. Назарчук, В. Б. Порохонько и др. // Современ. электрометаллургия. - 2014. - № 2. - С. 10-14.
26. Компан Я. Ю., Щербинин Э. В. Электрошлаковая сварка и плавка с управляемыми МГД-процессами. - М.: Машиностроение, 1989. - 272 с.
27. Дудко Д.А., Рублевский И.Н. Электромагнитное перемешивание шлаковой и металлической ванн при электрошлаковом процессе // Автомат. сварка. 1960. - № 9. - С. 12-16.
28. Трочун И. П., Черныш В. П. Магнитное управление кристаллизацией при ЭШП // Свароч. пр-во. - 1965. - № 11. - С. 3-5.
29. Разработка и исследование методов управления структурой кристаллизующегося слитка ЭШП путем наложения магнитного поля / Б. Е. Патон, Б. И. Медовар, В.И.Ус, С. В. Томиленко // Пробл. спец. электрометаллургии. - 1989. - № 4. - С. 3-7.
30. Максимович Б. И. Влияние электромагнитного вращения шлаковой ванны на кристализацию металла при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей и сплавов // Электротермия. - 1992. - Вып. 5. - С. 10-15.
31. Протоковілов І. В. Магнітокерована електрошлакова плавка багатокомпонентних титанових сплавів: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.07 / НАН України; Інститут електрозварювання ім. Є. О.Патона. - Київ, 2006. - 20 с.
32. Компан Я. Ю., Назарчук А. Т., Протоковилов И. В. К вопросу интенсификации электромагнитного воздействия при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке титановых сплавов // Современ. электрометаллургия. - 2007. - № 4. - С. 3-7.
33. Особенности создания импульсных магнитных полей для магнитоуправляемой электрошлаковой плавки / А.Т. Назарчук, И. В. Протоковилов, Ю. П. Ивочкин и др.// Там же. - 2013. - № 4. - С. 21-26.
34. Исследование влияния параметров двухконтурной схемы ЭШП на размеры и форму металлической ванны / Л.Б.Медовар, А. К. Цыкуленко, А. В. Чернец и др. // Пробл. спец. электрометаллургии. - 2000. - № 4. - С. 3-7.
35. Чернець О. В. Нові електрошлакові технології з роз'єднанням плавлення та твердіння металу: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Київ, 2001. - 35 с.
36. Цыкуленко А. К., Медовар Л. Б., Чернец А. В. Некоторые новые области применения электрошлаковой технологии // Пробл. спец. электрометаллургии. - 2002. - № 2. - С. 9-11.
37. Электрошлаковые технологии получения крупных кузнечных слитков / Л. Б. Медовар, В. Я. Саенко, А.П.Стовпченко и др. // Современ. электрометаллургия. - 2010. - № 3. - С. 5-10.
38. ЭШП и современные подходы к управлению затвердеванием крупного кузнечного слитка / Л. Б. Медовар, А.П. Стовпченко, А. Н. Головачев, Б. Б. Федоровский// Там же. - 2013. - № 3. - С. 12-18.
39. Кусков Ю. М. Электрошлаковый процесс без расходуемого электрода с использованием некомпактного присадочного материала // Пробл. спец. электрометаллургии. - 1992. - № 2. - С. 28-32.
40. Томиленко С. В., Кусков Ю. М., Ус В. И. Устройство электромагнитного перемешивания для токоподводящих кристаллизаторов, обеспечивающее регулируемое вращение шлаковой ванны // Там же. - 1993. - № 3. - С. 16-18.
41. А. с. 520784 СССР, МПК 21 С 5/56. Способ переплава расходуемого электрода / Б. Е. Патон, Б. И. Медовар, В. И. Лакомский и др. - Опубл. 30.05.82. Бюл. №20.
42. Дугошлаковый переплав Е современное состояние и перспективы развития / Б. Е. Патон, В. Я. Саенко, Ю.М. Помарин и др. // Пробл. спец. электрометаллургии. - 2002. - № 1. - С. 3-10.
43. Дугошлаковый переплав титана и титановых сплавов / Б.И. Медовар, В. В. Шепелев, В. Я. Саенко, Ю. М. Помарин // Там же. - 1992. - № 2. - С. 13-21.
44. Помарин Ю. М. Дугошлаковый переплав крупнотоннажных слитков стали Х18АГ18 на промышленной печи ЭШП// Там же. - 1998. - № 1. - С. 11-15.