СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ВЫПЛАВКИ ЗАГОТОВКИ КОРПУСА ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ПАРА
METHOD OF ELECTROSLAG CASTING OF STEAM SHUTOFF VALVES HOUSING BILLET

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к изготовлению электрошлаковым переплавом заготовки корпуса запорной арматуры для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара.
Заготовка корпуса запорной арматуры пара представляет собой полый толстостенный цилиндр, снабженный двумя выступающими полыми или сплошными патрубками, размещенными на одной оси.
Известен способ электрошлаковой выплавки фасонной заготовки корпуса с патрубком, включающий переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с увеличением вводимой в нее мощности до 30% в процессе выплавки патрубка, причем в процессе выплавки патрубка в период уменьшения высоты шлаковой ванны до 0,8 ее высоты при выплавке корпуса мощность увеличивают на 1-5% за счет повышения напряжения, а в период уменьшения высоты шлаковой ванны от 0,7 до 0,5 упомянутой величины дальнейшее увеличение мощности производят за счет увеличения тока на 10-15% и дополнительного повышения напряженности на 3,5-5% по сравнению с величиной напряжения при выплавке корпуса.
(SU 1387461, С22В 9/18, опубликовано 27.01.1997).
Недостатком известного способа является низкое качество металла выплавляемого патрубка и зоны сопряжения патрубка с корпусом.
Наиболее близким по технической сущности является способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса арматуры с патрубками, включающий переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением вводимой в нее электрической мощности во время выплавки патрубков, причем до начала выплавки патрубков кристаллизатор в зоне их формирования дополнительно подогревают горячей водой, а затем увеличивают вводимую в шлаковую ванну электрическую мощность на 11-16%, которую с завершением выплавления патрубков плавно уменьшают на 28-35% до режима обогрева и поддерживают в течение 0,4-0,7 общего времени выплавления упомянутой заготовки, после чего осуществляют плавное увеличение вводимой электрической мощности до рабочего значения с обеспечиванием выплавления оставшейся части корпуса и поддерживают ее неизменной до начала вывода усадочной раковины перед завершением процесса выплавки.
(RU 2506142, B22D 23/10, С22В 9/18, опубликовано 10.02.2014).
Недостатком известного способа является невозможность его применения при электрошлаковой выплавке массивных толстостенных заготовок корпуса запорной арматуры с толстостенными или сплошными патрубками, поскольку в зоне выплавления патрубков невозможно избежать образования гофр и шлаковых включений на поверхности металла.
Задачей предложенного способа и его техническим результатом является повышение качества металла выплавляемого патрубка, а также качества его поверхности, включая зону сопряжения патрубка с корпусом.
Технический результат достигается тем, что способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса запорной арматуры пара включает переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального полого корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением вводимой в нее электрической мощности во время выплавки патрубков, причем наплавление нижней части заготовки корпуса ведут со скоростью 7-8 мм/мин, затем при выплавлении патрубков вводимую в шлаковую ванну электрическую мощность увеличивают на 32-68%, а скорость наплавления снижают до 3-3,5 мм/мин, после чего для выплавления оставшейся части корпуса вводимую электрическую мощность уменьшают на 20-38%, а скорость наплавления увеличивают до 5,5-6,5 мм/мин.
Увеличение при выплавлении толстостенных или сплошных патрубков вводимой в шлаковую ванну электрической мощности на 32-68% при снижении скорости наплавления металла с 7-8 мм/мин до 3-3,5 мм/мин позволяет уменьшить образование гофр в патрубковой зоне и дефектов в виде шлаковых включений и ликваций.
Увеличение электрической мощности, вводимой в шлаковую ванну, на 20-38% в сочетании с увеличением скорости наплавления с 3-3,5 мм/мин способствует уменьшению образования рыхлот при выводе усадочной раковины.
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.
При осуществлении способа формировали корпус запорной арматуры Ду250 мм для трубопровода пара. Корпус имел два сплошных горизонтальных патрубка, в которых на стадиях последующей механической обработки формировали сквозные отверстия. При этом толщина стенки выплавляемого корпуса составила 95-100 мм. В качестве расходуемого электрода для переплава в шлаковой ванне использовали непрерывно литую заготовку диаметром 80 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш.
Процесс электрошлаковой выплавки начинали с выплавки нижней части корпуса с рабочей электрической мощностью около 660 кВт (ток около 11,0 кА, напряжение 60 В) при скорости наплавления 7,6-8,0 мм/мин.
С начала выплавки патрубка вводимую электрическую мощность повышали на 45% до 960 кВт (ток около 15,8 кА, напряжение 60 В), а скорость наплавления снижали до 3-3,4 мм/мин.
После завершения выплавления патрубков вводимую электрическую мощность снижали на % до 710 кВт (ток около 11,8 кА, напряжение 60 В), а скорость наплавления в нижней цилиндрической части корпуса повышали до 5,5-6,5 мм/мин.
По предлагаемому способу были изготовлены два корпуса арматуры Ду250 мм из стали 10Х9МФБ-Ш, предназначенных для запорной арматуры трубопроводов с высокими и сверхкритическими параметрами пара. Кратковременные механические свойства металла корпуса и патрубков соответствовали требованиям ТУ 14-3Р-55-2001 для бесшовных труб из стали 10Х9МФБ-Ш. Поверхность патрубков и зоны сопряжения патрубков с корпусом не имели гофров и шлаковых включений.