К вопросу об изменении электрических характеристик комбинированных электродов «Окатыш лигатура» для ЭШП

УДК 669.1.004.86

К ВОПРОСУ ОБ ИЗМЕНЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМБИНИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ «ОКАТЫШ - ЛИГАТУРА» ДЛЯ ЭШП*

И.В. Чуманов, С.Н. Трофимова, ЕЛ. Ворона

ТО THE QUESTION OF CHANGE OF ELECTRIC CHARACTERISTICS OF COMBINED «PELLET - LIGATURE» ELECTRODES FOR ESR

I.V. Chumanov, S.N. Trofimova, E.A. Vorona

Одним из путей снижения себестоимости электрошлакового металла является формирование литых расходуемых электродов из металлизованных окатышей и жидкой лигатуры. В данной работе приведены результаты исследований удельного сопротивления комбинированных расходуемых электродов, полученных с использованием металлизованных окатышей.

Ключевые слова: металлизованные окатыши, лигатура, электрошлаковый переплав, удельное сопротивление.

One of the ways of prime cost reduction of ESR metal is shaping of cast spent electrodes from iron-rich pellets and liquid ligature. In the given work the results of researches of specific resistance of the combined spent electrodes received with using of iron-rich pellets are resulted.

Keywords: iron-rich pellets, ligature, electroslag refining process, specific resistance.

Себестоимость металла, полученного в результате электрошлакового переплава, достаточно высока и обусловлена значительными затратами при получении расходуемых электродов.

На металлургических заводах нашли применение четыре основных способа производства расходуемых электродов для ЭШП: прокатка на крупносортных станах, литье на машинах непрерывного литья заготовки, литье в специальные изложницы и ковка на молотах. Перспективным представляется способ получения расходуемых электродов методом литья в специальные изложницы [1]. Особенную актуальность данный способ приобретает при получении электродов из трудно-деформируемых марок сталей. Использование металлизованных окатышей (МО) с их преимуществами первородного сырья также позволит снизить себестоимость конечной металлопродукции.

В работе [2] предложены различные технологические схемы получения расходуемых электродов с использованием металлизованных окатышей и лигатуры заданного химического состава для последующего электрошлакового переплава. Анализ преимуществ и недостатков различных технологических вариантов формирования комбинированных электродов показал, что наиболее предпочтительным является способ одновременной

подачи металлизованных окатышей и жидкой лигатуры в специальную изложницу [3].

Для поддержания максимальной мощности шлаковой ванны, расходуемые электроды должны обладать наименьшим электрическим сопротивлением, что позволит обеспечить большую тепловую эффективность процесса. Поэтому возникает необходимость изучения влияния МО на электросопротивление комбинированного электрода для ЭШП.

В данной работе рассмотрены некоторые вопросы, связанные с изучением электрических характеристик расходуемых электродов, полученных с использованием металлизованных окатышей и жидкой лигатуры.

Для проведения исследований экспериментально были получены образцы литых электродов диаметром 50 мм как без использования окатышей, т. е. из чистой лигатуры, так и с использованием МО и лигатуры методом одновременной подачи в специзложницу в массовом соотношении 1:3 (рис. 1).

Для формирования электродов использовались металлизованные окатыши производства ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» (табл. 1), степень металлизации которых достигает 96 %, а в качестве лигатуры - сталь марки 20Х27Н4СЛ (табл. 2).

* НИР проведена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (государственный контракт № П2138 от 5.11.2009), а также поддержана АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2009-2010 гг. (№ 2.1.2./207).

Рис. 1. Экспериментальные образцы расходуемых электродов: слева - без окатышей; справа - с добавлением окатышей

С помощью схемы, приведенной на рис. 2, проводились измерения тока при приложении напряжений 0,3, 0,6 и 1,5 В к различным контактным точкам торцов электрода. Значения тока находились в интервале 1,9...6,5 А. Для осуществления измерений использовалось следующее оборудование: источник стабилизированный ТЕС 15 (0...15 В), вольтметр М 2020 (класс точности 0,2 %) и ампервольтметр Ц4311 (класс точности 0,5 %).

На основе полученных значений токов и напряжений рассчитывали сопротивление электродов по закону Ома для участка цепи:

где R - электрическое сопротивление электрода, Ом; U- приложенное к торцам электрода напряжение, В; /-силатока, А.

Удельное электрическое сопротивление электродов рассчитывали по следующей формуле:

R's

Р = -у->

где р - удельное электрическое сопротивление, Ом*м; R - электрическое сопротивление электрода, Ом; S - площадь поперечного сечения электрода, м2; I - длина электрода, м.

Результаты расчетов удельного сопротивления электродов без окатышей и с использованием МО приведены на рис. 3.

Полученные значения удельного сопротивления электродов были обработаны общими статистическими методами [4] с помощью программного пакета MS Excel. Результаты обработки данных приведены в табл. 3.

Результаты статистической обработки полученных значений показали однородность выборки ( v(p) < 33 %).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что комбинированные электроды, полученные с использованием МО, обладают меньшим удельным сопротивлением (рср2 ) по сравнению с

Химический состав металлизованных окатышей ОАО «ОЭМК»

Таблица 1

Элемент Р^общ Fe 1 vMeT С S Р Ті Си Zn

Содержание, % 90,50 87,00 1,700 0,004 0,011 0,020 0,006 0,002

Окончание табл. 1

Элемент Sn Pb Sb As Si02 CaO AI2O3 MgO MnO

Содержание, % 0,002 0,001 0,001 0,001 3,900 2,000 0,280 0,260 0,035

Химический состав используемой лигатуры

Таблица 2

Элемент С Si Mn S p Ni Cr

Содержание, % 0,200 0,810 0,660 0,016 0,032 3,050 26,380

'-Q±----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

р-10-4, Ом м

1,6

1,4

f>cpi

1,2

f>cp2

1,0

0,8

A A A

A ‘a

* A aa A kA Я A

. A AAA A A A A .

» J aa • • J t ± * * A AAA A, A* Л A

• і A A .s  1 • >•* • "4" S * •ft • • • лё»» » *

• •• • • • *«v A •

• • < • •

0

10

20

30

40

50 № измер.

Рис. 2. Электрическая схема для определения Рис. 3. Числовые значения удельного сопротивления электродов: удельного сопротивления электродов а - без окатышей; • - с добавлением окатышей

48

Вестник ЮУрГУ, № 13, 2010

Чуманов И.В., Трофимова С.Н., К вопросу об изменении электрических характеристик

Ворона ЕЛ.___________________________комбинированных электродов «окатыш - лигатура» для ЭШП

Таблица 3

Результаты статистической обработки данных

Параметр Электрод без МО Электрод с МО

Среднее удельное сопротивление рср, Ом м 1,343-КГ4 1,086-КГ4

Дисперсия D(p), (Ом-м)2 2,217-Ю-10 1,340-10 10

Среднее квадратическое отклонение ст(р), Ом м 1,489-10“5 1,158-10~5

Среднее линейное отклонение а(р), Ом м 1,189-1(Г5 0,868-10'5

Средняя ошибка выборки £(р), Ом м 1,922-10“6 1,495-10-6

Коэффициент вариации v(p), % 11,085 10,657

литыми электродами без металлизованных окатышей (рср1). Снижение удельного сопротивления

электрода с окатышами можно объяснить наличием в структуре МО свободного углерода [5], который имеет более высокую электрическую проводимость, чем лигатура.

Таким образом, использование металлизованных окатышей для формирования комбинированных расходуемых электродов способствует снижению удельного сопротивления примерно на 15...20 %. Это позволит несколько повысить тепловую эффективность процесса за счет уменьшения потерь, связанных с электрическим сопротивлением электрода.

Литература

1. Иванов, И.Н. Экономика производства расходуемых электродов для электрогилакового переплава /И.Н. Иванов, Л.Ф. Воробьева, Г.В. Бергауз// Проблемы специальной электрометаллургии. — 1976.-№4. -С 69-71.

2. Чуманов, И.В. Анализ способов получения расходуемых электродов для ЭШП с использованием металлизованных окатышей и жидкой лигатуры / И.В. Чуманов, Е.А. Ворона // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». - 2008. - Вып. 11. -№24(124).- С. 24-27.

3. Пат. № 2233895 Российская Федерация, МПК7 С 22 В 9/18, Н 05 В 7/07. Способ получения расходуемых электродов / В.И Чуманов, ИВ. Чуманов, Д.А. Пятыгин, В.В. Вотинов. - № 2003108193/02; заявл. 24.03.03; опубл. 10.08.04, Бюл. № 22.

4. Елисеева И.И. Общая теория статистики: учеб. / И.И. Елисеева, М. М. Юзбашев; под ред. И.И. Елисеевой. - 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Финансы и статистика, 2001. - 480 с.

5. О структуре металлизованных окатышей для сталеплавильного производства / Б.М. Бойченко, В.И. Баптизманский, В.М. Душа, Ю.Г. Ефименко // Известия вузов. Черная металлургия. -1984. -М> 12. - С. 34-37.

Поступила в редакцию 1 марта 2010 г.