SE413676B - Forfarande for elektroslaggjutning av smelt metall - Google Patents

Description

7207665-s 2 tionerna av den för igjutning avsedda smälta metallen med en och samma kemisk sammansättning icke tillräckligt hållbart vid varandra.

Ovan nämnda gjutfel är.i synnerhet markant invid kokillens väggar.

Ovan nämda kända förfarande säkerställer emellertid icke någon tät struktur för den centrala delen av ett göt med stora dimensioner.

Det har vidare föreslagits ett förfarande för framställning av metallgöt genom elektroslaggraffinering, vid vilket förfarande man i en kokill, medelst icke-nedsmältbara elektroder, exempelvis av grafit, alstrar ett slaggbad genom igjutning av flytande slagg -eller smältning av slagg i fast fas, varefter man genom tillförsel av elektrisk ström till elektroderna bibehåller slaggbadet vid en erforderlig temperatur. Den smälta metallen igjutes i kokillen kon- ' tinuerligt. Allteftersom nivån för den smälta metallen och slaggen tillväxer, upplyfts de elektrcder, som uppvärmer det för formning avsedda götets övre del (Jfr. exempelvis det ryska uppfinnarcerti- fikatet 168743) .' Vid ovan nämnda kända förfarande skyddar slaggen den smälta metallytan, samtidigt som den raffinerar densamma från svavel och icke-metalliska oxidhaltiga inneslutningar, vilket förbättrar götets yta.

Ovan nämnda kända förfarande gör det emellertid omöjligt att i kokillen igjuta smält metall med mycket låg hastighet jämför- bar med den kristallisationshastighet för densamma, som säkerställs vid raffinering av nedsmältbara elektroder. Det är därför, som man i kokillen igjuter smält metall med en hastighet bruklig vid konven- tionell gjutning av stål.

Vid kända konventionella förfaranden för framställning av göt genom elektroslaggraffinering börjar respektive pågår kristalli- sationen av huvudmassan av den i kokillen igjutna smälta metallen efter det att kokillen fyllts med den smälta metallen. Detta resul- terar i att det i götet utvecklas segrings- och krympningsfel (axiell porositet o.dyl.), samtidigt som den effekt, som härrör från elektro- slaggvärmning av slaggbadet, endast resulterar i att götets övre del blir tätare.

Kända konventionella förfaranden för framställning av metall- göt genom portionsmässig inmatning av smält metall i en med en slagg- blandning fylld kokill, närmare bestämt till ett skal på den stel- nade föregående portionen, respektive genom elektroslaggraffinering genom att man med hjälp av clektroder alster ett smält slaggbad och därefter genom slaggen igJuter smält metall, gör det alltså omöjligt 7207665-6 3 _ att framställa göt av hög kvalitet, i synnerhet göt med mycket stora dimensioner, vilka göt erfordras för tillverkning av rotorer vid turbiner med en effekt av över en miljon MW per turbinaggregat.

Kända konventionella förfaranden för gjutning av göt med stora dimensioner säkerställer dessutom icke en hög fysikalisk och kemisk homogenitet över hela götet och omöjliggör en uppatriktad tillväxt av kristallerna i götet.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera ovan nämnda nackdelar. Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för framställning av göt genom elektro- slaggraffinering, vid vilket förfarande portioner av den i en kokill igjutna smälta metallen, vilka portioner uppvisar på lämpfigt sätt ut- valda dimensioner, upphettas på ett sådant sätt, att portionerna säkerställer att ett smält metallbad förekommer vid det för formning avsedda götets yta, och att götet kristalliserar i riktning uppåt, varigenom således götet erhåller en hög fysikalisk och kemisk homo- genitet. g Det sålunda uppställda problemet löses enligt uppfinningen medelst förfarandet för elektroslaggjutning av göt genom satsvis inmatning av smält metall med samma sammansättning i en kokill, i vilken ett slaggbad har alstrats i förväg och upphettas medelst elektrisk ström som flyter genom i slaggbadet neddoppade, i huvudsak icke förbrukbara elektroder, vid vilket förfarande varje sats av smält metall, förutom den första, ínmatas på den smälta ytan av före- gående sats - sedan denna sats stelnat till minst hälften- varvid vikten av varje sats smält metall uppgår till 5-25 viktprocent av götets totala vikt.

Ovan nämnda storlek hos portionerna av den för igjutning av- sedda smälta metallen respektive upphettningen av portionerna vid den sida, vid vilken den smälta metallen igjutes bidrar till att den smälta metallen kristalliserar i riktning uppåt. Igjutningen av de ny8.portíonerna smält metall resulterar i att de omrörs med den ännu icke stelnade, på segringsföroreningar rika metallen och att den kemiska sammansättningen utjämnas. Bibehàllandet av det smälta metall- badet vid det för formning avsedda götets yta bidrar till att den smälta metallen väl intränger i götets centrala delar. Samtliga fak- torer resulterar i att göt med mera homogen struktur formas.

Utgören portionerna av delar av smältsatsen i en och samma ugn, hör dvu I ugnnn kvnrhlivunde smälta mctnllnn. ullturturuom smält- ningen avtappas från ugnen, upprätthållas vid en erforderlig temperatur, 7207665-6 e M samtidigt som man, på grund av att legeringselementen i viss grad kan bortbrännas, bör korrigera metallens kemiska sammansättning._ Utgöres ovan nämnda portioner av hela smältsatsen, bör man i och för erhållande av en homogen kemisk sammansättning hos det för framställning avsedda götet injustera en minimal skillnad i den ke- miska sammansättningen hos de smältsatser, som i tur och ordning er- hålls i en eller flera ugnar, genom att man standardiserar beskick- ningen och smältförfarandet. g Tidsintervallet mellan de ögonblick då metallportionerna inmatas är beroende av den valda volymen hos en eller flera ugnar.

Genom variation av ovan nämnda intervall och den värmeeffekt, som genom strömtillförsel via elektroderna tillförs slaggbadet, kan man _ förhindra att ett fast skal av metall bildas på metallbadets övre yta.

Det är lämpligt, att den igjutna portionen smält metall in- vid kokillens väggar upphettas via slaggen medelst längs kokillens periferi anordnade elektroder.

Upphettningen av metallbadets periferidel förhindrar att ett slagg- och metallskal bildas invid kokillens väggar, vilket skal för- sämrar götytans formning.

Sedan den sista portionen smält metall igjutits i kokillen, kan elektroderna bringas närmare den centrala delen av den horison- tella ytan på götets smälta metallbad.

Ovan nämnda upphettning bidar till att djupet av det i götets axiella del befintliga smälta metallbadet nedsätts och att götet kristalliserar 1 vertikal riktning.

Det är önskvärt, att antalet elektroder, vilka är avsedda för att via slaggen upphetta den igjutna portionen smält metall, är valt lika med en multipel av 3 och att dessa elektroder matas från en trefasväxelströmskälla.

Ovan nämnda val av elektroderna gör det möjligt att förbättra fördelningen av desamma längs götets periferi och följaktligen värme- tillförseln till den invid kokillens vägg belägna metallen, vilket i _ sin tur resulterar i en bättre formning av götet.

Vid framställning av smidesgöt med stora dimensioner och med en vikt av exempelvis 190 ton användes en vattenkyld kokill med en diameter av 2500 mm och en höjd av 5000 mm, vilken kokill placeras på en vattenkyld bottenplatta, på vilken man på förhand placerat en brickformad startkropp av ett stàl, vars kemiska sammansättning är nära den hos det för framställning avsedda götet. I kokillen införes sedan exempelvis 6 grafitelektroder så att dess undre ändar kommit till anliggning mot startkroppen. Varje elektrods diameter är 200- 7207665-6 5 -400 mm. Det är lämpligt, att antalet elektroder är lika med en multi- pel av 3 och att elektroderna matas från en källa för trefasväxel- ström med industrifrekvens.

Elektroderna är likformigt anordnade längs kokillens tvär- snittsperiferi på ett avstånd av storleksordningen 100-300 mm från kokillens väggar. I kokillen beskickas sedan slagg, som har en hög raffineringsförmåga, eller en blandning av ovan nämnda slaggs bestànds-_ delar. Varje par elektroder pålägges därefter en elektrisk spänning av 50-90 volt från en trefas- eller tre enfastransformatorer. Man smälter således slaggen, vilket resulterar i att det i kokillen bil- das ett skikt av smält slagg, dvs. ett smält slaggbad, varefter elektroslaggvärmningen av slaggbadet påbörjas. Man kan även dessutom i kokillen igjuta en 1 detta syfte speciellt nedsmält slagg. I kokil- len igjutes sedan den första portionen stål med en vikt av 10 ton, vilket stål på förhand smälts i en stàlsmältljusbägugn. I kokillen bildas ett skikt av metall med en tjocklek av ungefär 250 mm, vilket motsvarar en tiondel av götets diameter.

Varje efterföljande portion smält metall (efter den första portionen) tillföres till den föregående portionens smälta yta, som stelnat minst till hälften. Portionernas vikt uppgår till 5-25 vikt-%, räknat på götets vikt. Portionerna utgöres av successiva smältsatser, som erhållits minst i en ugn, varvid varje smältsats vikt är mindre än götets vikt.

Samtidigt som kokillen fylls med stål, förflyttas elektroder- na uppåt. Varje elektrod genomflytes av en elektrisk ström av 10.000- -20.000 A. _ Efter 4-5 timmar, dvs. den tid, som erfordras för framställ- ning av efterföljande smältsats i en ljusbågugn, igjutes i kokillen via slaggen den andra portionen smält metall med en vikt av ungefär 10 ton, vilken portion tillförs till den smälta ytan av den före- gående, minst till hälften stelnade portionen. Ovan nämnda portioner igjutes i kokillen 19-20 gånger tills ett göt med en vikt av 190 ton framställts. a Under uppehållstiden för portionerna smält metall i kokillen mellan de suooessiva igjutningarna upprätthàlles sådana elektriska driftsförhållanden, som säkerställer att den i närheten av kokillens väggar belägna metallen hålls i flytande fas. Detta uppnås genom an- ordnande av elektroderna i närheten av kokillens väggar, ökning av antalet elektroder och rotation av kokillen i en vinkel av 50-1200 runt kokillens längdaxel. Sedan den sista portionen smält metall igjutits, nedsätts den till slaggbadet tillförda elektriska effekten.

Claims (3)

7207665-6 O gradvis, samtidigt som elektroderna förflyttas i riktning mot kokil- lens mittlinje, varigenom således säkerställs att metallbadet kris- talliserar utan att krymphålrum bildas. I Det ovan beskrivna förfarandet för framställning av göt genom elektroslaggraffinering användes företrädesvis för framställning av smidesgöt av hög kvalitet med stora dimensioner och en vikt över 40 ton och upp till 200-300 ton. Dylika göt erfordras exempelvis för tillverkning av rotorer vid turbiner för arbete inom effektområdet en miljon megawatt och högre per turbinaggregat. Den höga kvaliteten hos det medelst det häri föreslagna för- farandet framställda götet med stora dimensioner säkerställes icke endast genom elektroslaggbehandling av stålet i kokillen och genom orienterad kristallisation av götet, utan även genom att götet kan. framställas av stål, som erhålls i en ljusbågugn, dvs. av stål, som vad gäller halten svavel, syre och icke metalliska inneslutningar är renare än Siemens-Martin-stål, varav man för närvarande framställer smidesgöt med stora dimensioner. Den smälta metallen kan vidare - innan den igjutits i kokillen - behandlas med syntetisk slagg och genom- blàsas med inerta gaser.' I enlighet med ett annat utföringsexempel på förfarandet en- ligt uppfinningen är elektrodhållaren reverserbar runt kokillens längd- axel, samtidigt som kokillen förblir stationär. P a t e n t k r a v

1. Förfarande för elektroslaggjutning av göt genom satsvis in- matning av smält metall med samma sammansättning i en kokill, i_Vi1ken ett slaggbad har alstrats i förväg och upphettas medelst elektrisk ström som flyter genom i slaggbadet neddoppade, i huvudsak icke för- brukbara elektroder, k ä n n e t e c k n a t a v att varje sats av smält metall, förutom den första, inmatas på den smälta ytan av föregående sats - sedan denna sats stelnat till minst hälften, varvid vikten av varje sats smält metall uppgår till 5-25 viktprocent av götets totala vikt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, K ä H H G t e C k H a t a v att den inmatade satsen smält metall uppvärms invid kokillens väggar via slaggen medelst de längs kokillens periferi fördelade elektroderna. 7207665-6 7

3. Förfarande enligt patentkrav l och 2, k ä n n e t e c k - n att a v att elektroderna, sedan den sista satsen metall in- matats 1 kokillen, förflyttas till 1 närheten av kokillens mittaxel. Ä. ' Förfarande enligt något av patentkraven l-3. k ä n n e - t e c k n a t a v att antalet elektroder är delbart med tre och matas från en trefasväxelströmskälla. ' _ ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sver1ge 312 145 (21C 5/52), 342 842 (21C 5/52)