РАСХОДУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА

Полезная модель Расходуемый электрод для электрошлакового переплава
Полезная модель относится к области специальной электрометаллургии и может быть использована для утилизации отходов металлургического производства и получения из них методом электрошлакового переплава монолитных отливок-заготовок с изменяющимися по их длине свойствами износостойкости материала для изготовления роликов машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Известен расходуемый электрод, выполненный из отработанного вальца (см., например, патент РФ № 2.032.764, МПК С22В 9/18).
Недостатком такого электрода является невозможность изготовления монолитной многослойной отливки с различными износостойкими характеристиками.
Наиболее близким аналогом к заявляемому расходуемому электроду является способ изготовления стального слитка, в котором описана конструкция расходуемого электрода, выполненного в виде составного стержня из отработанных промышленных изделий, в качестве которых используют ковочные отходы от головной части слитка (см.патент РФ № 2.063.455 , MHK С22В 9/18).
Недостатком известного расходуемого электрода является невозможность получения при его переплавке монолитной отливки с дифференцированными износостойкими свойствами материала, так как в качество составных частей электрода использованы однородные ковочные отходы головной части слитка, имеющие одинаковый коэффициент износостойкости материала.
МПКб С22В 9/18
Полезная модель разработана с целью утилизации отработанных промышленных изделий и получения из них в процессе электроп1лакового переплава монолитных отливок-заготовок с изменяющимися по их длине износостойкими свойствами материала, что позволит в изготовленных из таких отливок роликах МНЛЗ обеспечить равномерное распределение износа рабочей поверхности роликов, а следовательно, повысить их эксплуатационную долговечность.
Поставленная цель достигается тем, что в известном расходуемом электроде для электрошлакового переплава, выполненном в виде составного стержня из отработанных промышленных изделий, согласно изменению, стержень выполнен из трех составных частей различной длины, отношение массы каждой из которых к массе электрода составляет 11,1 : 22,2 : 66,7 %, причем крайние составные части стержня выполнены из отработанных роликов машины непрерывного литья заготовок, имеющих одинаковый коэффициент износостойкости материала, а средняя часть - из отработанных роликов с коэффициентом износостойкости материала, превышающим в 1,5 - 1,7 раза коэффициент износостойкости материала крайних составных частей.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показана
конструкция расходуемого электрода, установленного в кристаллизаторе,,
Расходуемый электрод для электрошлакового переплава выполнен в виде стержня 1, составленного из трех частей различной длины, соответственно частей 2, 3 и 4. При этом отношение массы части 2, части 3 и части 4 стержня 1 электрода к общей его массе составляет соответственно 11,1 : 22,2 : 66,7 %. Заявляемое соотношение масс частей к общей массе составного электрода позволяет создавать в монолитной отливке-заготовке, получаемой в процессе электрошлакового переплава, участки строго определенной длины с заданной структурой материала, обеспечивающей по длине отливки-заготовки различную степень сопротивления материала изнап1иванию. Для этого крайние части 2 и 4 стержня 1 расходуемого электрода выполнены из отработанных роликов мап1ины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), коэффициент износостойкости материала которых одинаков. Средняя часть 3 стержня 1 расходуемого электрода выполнена из отработанных роликов МНЛЗ, коэффициент износостойкости материала которых в 1,5 - 1,7 раза выше коэффициента износостойкости материала крайних частей 2 и 4 стержня 1 электрода.
Такое конструктивное выполнение заявляемого расходуемого электрода позволит из отходов промышленных изделий с различными свойствами износостойкости материала компоновать в определенной последовательности и определенной длины участки электрода с задбшными свойствами износостойкости материала. Электропхлаковый переплав заявляемого расходуемого электрода обеспечит получение монолитной отливки-заготовки с меняюпдимися по ее длине износостойкими свойствами материала. Изготовленные из таких отливокзаготовок ролики МНЛЗ будут иметь более высокую эксплуатационную долговечность, чем ролики, изготовленные из материала с одинаковым коэффициентом износостойкости. Это достигается за счет равномерного распределения износа по всей длине рабочей поверхности ролика, так как крайние части ролика МНЛЗ, работаюш;ие с меньшей нагрузкой, а следовательно, подверженные меньшему изнашиванию поверхности, чем средняя часть ролика, будут выполнены из материала с более низким коэффициентом износостойкости, а средняя часть ролика МНЛЗ, подверженная в процессе работы МНЛЗ паиболы11е у V износу поверхности из-за взаимодействия с высокотвердой окалиной., наканливающейся в процессе отливки сляба в пространстве между (родпей опорой подвески ролика и его поверхностью, будет выполнена из материала с коэффициентом износостойкости в 1,5 - 1,7 раза вы по коэффициента износостойкости материала крайних частей ролика, что и обеспечит компенсацию износа поверхности средней части ролика.
Кроме того, электроп1лаковый переплав заявляемого расходуемого электрода позволяет создавать в получаемой монолитной отливке-загот- вке между слоями материала с различным коэффициентом HftHococ rпакости переходные зоны с мартенситно-карбидпой струкгу рой мат ;иала, которая повышает сопротивление материале пояер ности эппй части ролика к изнап1иванию при восприятии технологической нагрузки, что также способствует более равномерному износу рабочей поверхности ролика между его крайними и средней частями.
Выполнение расходуемого электрода с конструктивными размерами, выходяпдими за заявляемые пределы как в меньп1ую, так и в большую сторону, нецелесообразно в связи с тем, что ролики МНЛЗ, изготовленные из таких отливок-заготовок, будут иметь неравномерную степень изнашивания по длине рабочей поверхности, так как в первом случае крайние, а во втором случае - средний участки ролика, работаюпдие под определенной технологической нагрузкой, из-за неоднородности материала данных участка будут иметь на нем разную степень сопротивления материала изнашиванию.
Изготавливают заявляемый расходуемый электрод следуюпдим образом.
Бе)ут отработанные ролики МНЛЗ, имеюш,ие разный коэффициент износостойкости материала. Коэффициент износостойкости материала каждого ролика определяют по маркировке, проставленной на нем, а т гкже по диаметру ролика. Затем ролики разрезают на составлыо час  2, 3 и 4 с учетом того, что каждая из составных чррт-тт должна иметь заданную расчетную массу, а, соответственно, и длину. Для изготовления трехзонной отливки-заготовки с заданными по условиям эксплуатации дифференцированными свойствами износостойкости материала масса части 2 составного электрода составляет
11.1% от общей массы электрода, а масса части 4 - 66,7 %. При этом составные части 2 и 4 изготавливают из отработанных роликов МНЛЗ, имеющих одинаковый коэффициент износостойкости материала. Масса средней части 3 расходуемого электрода составляет
22.2% от общей массы электрода и выполнена из отработанного ролика МНЛЗ, коэффициент износостойкости материала которого в 1,5 1,7 раза превышает коэффициент износостойкости материала крайних частей 2 и 4 электрода.
Затем в заявляемой последовательности составляют части 2, 3 и 4 отработанных роликов стержня 1 в кондуктор, где сваривают их между собой. После чего составной расходуемый электрод готов к электроптлаковому переплаву (ЭШП).
Электрошлаковый переплав заявляемого расходуемого электрода осуществляют на установке ЭШП любой известной конструкции, например, описанной в книге М.М.Клюев, С.Е.Волков. Электрошлаковый переплав.-М.: Металлургия. 1984, с.11, рис.6.
Для этого составной стержень 1 расходуемого электрода закрепляют в электродержателе так, чтобы его крайняя часть 2 была размещена в кристаллизаторе, в который предварительно помещают шлак АНФ-6. Затем зажигают дугу и начинают плавить часть 2 электрода, формируя нижнюю часть отливки-заготовки. В момент
между окончанием нлавки части 2, составляющей 11,1 % от массы электрода, и началом плавки части 3, составляющей 22,2 % от массы электрода, в шлак АНФб дополнительно вводят шлак АНФ8, что обеспечивает удаление серы из проплавляемого металла и ведет к образованию мартенситно-карбидной структуры металла как в средней части 3 изготавливаемой отливки, так и в переходной зоне, образованной пп стыке средней части 3 и крайней части 2. В момент окончания переплава средней части 3 расходуемого электрода в зону плавления вводят шлак АНФ-6, в результате чего, на стыке средней части 3 и крайней части 4 также образуется переходная зона с мартенситнокарбидной структурой металла. Последующий переплав оставшейся крайней части 4 электрода, составляющей 66,7 % от общей массы электрода, ведут под шлаком АНФ-6.
Таким образом, в процессе электрошлакового переплава получают монолитную отливку-заготовку с заданными по ее длине различными свойствами износостойкости материала, которая является заготовкой для изготовления ролика МНЛЗ. Изготовление ролика МНЛЗ осуществляют путем токарной обработки отливки-заготовки.