Электрошлаковый переплав // Electroslag remelting
Published by sharp83 on Январь 10th, 2010
in Форум
Всем привет. Я третий год работаю на Центральном ремонтно-механическом заводе Алмалыкского горно-металлургического комбината. Где то три года назад у нас внедрили электрошлаковый переплав. Сначала переплав вели под сварочно-наплавочном флюсом АН-348. Начали получать слитки массой 2 тн, пошли поры по высоте слитка. Приезжали специалисты с Украины, посоветовали поменять флюс. Заказали у них флюс АНФ6-1. При выплавке 2 тн слитков расход электроэнергии под этим флюсом составляет более 3000кВт ч/тн. Хотя в литературе пишут что расход эл. эн. при переплаве под этим флюсом составляет 1800кВт час/тн....В чем может быть причина такого большого расхода эл. эн....?
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправить комментарий
admin on Январь 11th 2010
Интересно какие марки стали плавите и плавили под флюсом АН-348? Состав у него такой, что не для всех марок сгодится: на основе кремнезема и оксида марганца, плюс к тому до 4,5% FeO. То, что слиток был пористый, говорит само за себя - активность кислорода в ванне под этим флюсом была, видимо, достаточной, чтобы выделялись пузырьки СО при затвердевании. Трудно не имея полной исходной информации что-то советовать, но, украинские специалисты, видимо, правильно рекомендовали перейти на АНФ-6. Однако расход электроэнергии, действительно, великоват. ЭШП вроде бы достаточно простой процесс, но и у него есть свои закономерности: расход энергии зависит не только от флюса, но и от соотношения диаметров электрода и кристаллизатора, подаваемой мощности (электрического режима), марки стали и т.д. Видимо ваша печка работает не оптимально - где-то имеете слишком большие потери тепла. Об особенностях процесса ЭШП можно почитать в книге, например, А.В. Егоров, А.Ф. Моржин "Электрические печи". А радикальное лечение - пригласить специалистов, к примеру из ин-та Электросварки им. Патона. Они все наладят, я думаю, в лучшем виде. Можно и самим до ума довести, но, скорее всего, дороже выйдет в итоге.
sharp83 on Январь 11th 2010
Под флюсом АН-348 мы пробовали плавить Сталь45, Ст3, медь,инструментальную сталь, 110Г13, Сталь40ХН, Сталь 40Х, тогда у нас не было других марок флюсов. В литературе читал, что под АН-348 можно вести наплавку меди медной проволокой, мы решили попробовать переплав, хотя для переплава меди рекомендуются другие марки флюсов. Поверхность медного слитка в шлаковых включениях, пористость. Под АН-348 в данное время мы получаем слитки от 25 до 150кг из сталей:Ст3, Сталь45. Также наплавляем зубья ковшей экскаваторов электрошлаковым методом сталью 110Г13. Слитки из стали У8 при ковке растрескались(переплав под АН-348). При большом расходе электроэнергии режим плавки был такой: Ток по вторичке 9000А, напряжение 70В, диаметр электрода 200мм, диаметр кристаллизатора 650мм. При диаметре электр. 250мм/диаметр крист. 650 даже на самых малых скоростях подачи электрода у нас прогорел водоохлаждаемый кабель низкой стороны (длительность плавки тогда была не более часа, Флюс АНФ6). Номинальная мощность источника питания 720КВт, источник старенький и мы боимся его сильно нагружать. Судя по всему такой большой расход эл. эн. из за не оптимального соотношения диаметра электрода. и кристаллизатора, как вы сказали. Но увеличить это соотношение мы не можем, другого источника у нас нет. А если каким то образом повлиять на флюс? Увеличить его эл. сопротивление?
admin on Январь 12th 2010
Действительно существуют флюсы с более высоким сопротивлением, чем АНФ-6. Например АНФ-29 (45% CaO, 55 % Al2O3). Для сравнения, у АНФ-6 электропроводность при температурах 1600 - 1800 С: 120-320 См/м, а у АНФ-29 - 40-150 См/м. Удельный расход электроэнергии ЭШП стали марки ШХ15 под АНФ-29 ниже на 10% [по данным упомянутой ранее книги]. Поскольку на практике с ЭШП я не сталкивался, не могу ничего сказать относительно технологичности плавки под флюсами с повышенным сопротивлением. Зато могу дать еще один "книжный" совет: Очень существенное влияние на к.п.д. ЭШП оказывает расстояние между концом электрода и поверхностью ванны металла - существует оптимум.
Замечу, что все приведенные выше рассуждения касаются, конечно, нормальных печей. Ваш же случай - уникальный. На вашей печке слишком много тепла теряется излучением шлака. Поэтому, исходя из здравого смысла, сокращению потерь должно способствовать снижение температуры шлака на поверхности шлак-воздух. Или укрытие его сверху тонким слоем теплоизолирующей смеси, например, обожженной рисовой лузгой (используется как теплоизоляция шлака в промковшах на непрерывной разливке). Но это из области фантастики - будет как минимум не технологично вести процесс.
Остальные возможные мероприятия: новый источник питания, либо уменьшение диаметра кристаллизатора, либо бифилярная схема - касаются реконструкции печи.
Olg on Январь 12th 2010
Почитайте обзор и заметки к конференции в Санта-фе. Возникновение пор вполне возможно и на указанных развесах. По поводу большого расхода эл. энергии. Вполне возможно, что Вы применили те-же токовые режимы, что и на меньших диаметрах заготовок, или врубили аппарат на полную мощность. слой шлака увеличили, а через него и идут основные потери. Мне кажется стоит уточнить токовые характеристики процесса и количество отдаваемого шлака. Короче предстоит отработка процесса - это дело тонкое, деликатное. Если у самих ничего не получится, то стоит пригласить специалистов, они эти моменты вмиг подберут, но не бесплатно. Если будите отрабатывать сами, то:
1. Смотрите литературу, всю какая есть,
2. Просмотрите соотношение токовых характеристик на уже освоенных отливках, если возможно постройте графики и увидидите закономерности. Спрогнозируйте их на требуемый диаметр (или площадь заготовки).... и пробуйте. Если работаете на этой установке давно, то должны знать какие дефекты возникают при каких недостатках режима. Далее корректировка технологии... до достижения требуемого качества.
Удачи.
sharp83 on Январь 13th 2010
Спасибо большое за советы, постараемся применить на практике.
admin on Январь 13th 2010
Удачи. Если чего получится (или не получится), расскажите, пожалуйста. Я думаю, многим было бы интересно.
Olg on Январь 13th 2010
Мне кажется, стоит учесть еще один момент. При масштабном увеличении диаметра кристаллизатора установки и электрода рост ванны жидкого металла идет в 3 степени (куб. см.), а теплоотдающая площадь растет в квадратной зависимости, по этому графики соотношения токовых характеристик на единицу площади заготовки нелинейны.
Olg on Январь 18th 2010
Если по результатам расчетов и прикидок окажется, что мощность трансформатора мала, то дешевле изготовить новый кристаллизатор с меньшим диаметром, а получаемый слиток осаживать кузнечным способом на нужный диаметр.
sharp83 on Январь 30th 2010
Изменили объем шлаковой ванны. На кристаллизатор диам. 620 высотой 1100 вместо 150кг флюса АНф6 попробовали на 70 кг. Режим плавки не стабильный выплески шлака скачки тока. Качество слитка не удовл. Почти по всей высоте слитка гофры. Контролировали показания счетчика эл. эн. Заметно меньше расход эл. эн. чем при плавке на 150 кг флюса. Будем пробовать постепенно наращивать объем шл. ванны, поймать оптимум объем ванны-качество слитка-расход эл.эн.
Olg on Январь 30th 2010
Верной дорогой идете товарищ, но гофры могут образовываться из-за большого зазора между электродом и стенками кристаллизатора, просто основная токовая нагрузка идет между электродом и ванной расплава через слой шлака с небольшим распадом. Если распада нехватает, то процесс идет не совсем стабильно с образованием гофр. Скорее свего идет борьба между нарастающей ванной жидкого металла и активно охлаждающегося у стенки кристаллизатора шлака. Борьба идет с переменным успехом - отсюда и нестабильность в ходе процесса. Тут два варианта регулирования - либо увеличивать ванну шлака (плата - повышенный расход эл. энергии, да и это для Вас пройденный этап или исходная точка), либо подгонять электрод к кристаллизатору при сохранении оптимальной толщины шлакового слоя. К стати, что говорит литература о зазорах между расходуемым электродом и кристаллизатором???
sharp83 on Февраль 04th 2010
Насколько я помню оптимальный коэффициент заполнения кристаллизатора где то в районе 30%. У нас при плавке с коэфф. заполнения 5% и шлаковой ванне 150мм качество слитка удовл., Но опять таки расход эл. энергии повышенный. При коэфф. заполнения 10%(сдвоенный электрод с зазором между электродами 25мм) шлаковая ванна 150мм время плавки с 13ч снизилось до 9.5 ч, но пол слитка в гофрах. Когда только внедряли у нас ЭШП расходуемый электрод собирали из литейной стали сечением много меньше площади кристаллизатора, необработанной (несколько электродов в центре остальные вокруг). Гарнисаж доходил до 25мм. Потом перешли на круглый одинарный электрод, тогда коэф. заполнения у нас был около 20%, но и флюс мы исп. с большим эл. сопротивлением(АН 348)
vdop on Март 10th 2010
Расскажите пожалуйста, по-подробнее о наплавке стали 110Г13Л. Вы восстанавливали вышедшие из строя зубья или изготавливали новые?
dima333a on Февраль 01st 2010
Интересно, как контролируется глубина погружения электрода в шлаковую ванну?
sharp83 on Февраль 04th 2010
Мы контролируем по показаниям амперметра вторички трансформатора. Непосредственного контроля глубины погружения электрода у нас пока нет.
dima333a on Февраль 04th 2010
Итак, немного моих мыслей по этому поводу (могу и заблуждаться :-)).
Насколько я знаю ( а знаю я не много), современные ЭШП печки контролируют по так называемому voltage-swing (колебаниях напряжения) стараясь поддерживать минимальную глубину погружения электрода.
Минимальная глубина погружения в свою очередь позволяет максимально использовать шлаковую ванну для выделения тепла (максимум абсолютного сопротивления шлаковой ванны и соответственно максимум джоулева тепла. С другой стороны, максимизация использования шлаковой ванны позволяет уменьшить глубину шлаковой ванны в целом и соответственно понизить удельный расход электричества.
Потери тепла от шлака к кристаллизатору- это одна из проблем экономичности процесса ЭШП. Проблема возникает в виду того, что мы пытаемся греть шлак электрическим током и поддерживает его в горячем состоянии, но в тоже время охлаждаем его через стенки кристаллизатора. Потери здесь напрямую зависят от глубины шлаковой ванны, т.к. чем глубже ванна, тем больше площадь контакта между шлаком и кристаллизатором. Уменьшение глубины шлаковой ванны ведет к уменьшению потерь через стенки кристаллизатора, но в тоже время уменьшается и абсолютное сопротивление шлаковой ванны. Последнее не лучшим образом сказывается на тепловой эффективности процесса. Поэтому должна существовать оптимальная глубина шлаковой ванны, обеспечивающая максимальную экономичность процесса. Независимо от этого, экономичность процесса будет расти с уменьшением заглубления электрода.
Olg on Март 05th 2010
Все-таки с моей точки зрения коэффициент заполнения надо держать на уровне 50-60%, тогда и поверхностных дефектов будет меньше, но если имеется ограничение по мощности трансформатора, то тут надо думать.
dima333a on Март 10th 2010
Ну коеффициент заполнения - это отдельная тема. К стати, если интересно, то ищите сл. кинжецию:
У.Дакуорт, Д. Хойл, Электрошлаковый переплав, Москва, Металлургия, 1973. В какой нибудь библиотеке академии наук должна быть. Там очень много хорошего написанно.
Olg on Март 16th 2010
Может стоит попробовать изменить проток воды в системе охлаждения кристаллизатора. Скажем, половину плавки провести с пониженным расходом воды, с температурой на выходе из кристаллизатора 70-80 градусов. Тогда на отливке будет заметно влияние охлаждения кристаллизатора на качество слитка при прочих равных условиях. Если удасться провести такой опыт, то опиши пожалуйста результаты - характер поверхности слитка в сравнении с другой половиной плавки, на которой параметры воды соответствуют технологическим.
dima333a on Март 16th 2010
Главное помнить что нереккомендуется уменьшать расход воды ниже определенного критического уровня, когда линейная скорость падает ниже 1 м/с (?). Иначе можно столкнутся с пленочным кипением.
Загрязнение внешних стенок кристаллизатора осажденными солями жесткой воды, с другой стороны, может на прямую уменьшить теплоотдачу от кристаллизатора к воде.