Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения расходуемого электрода электрошлакового переплава для формирования многослойной отливки

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению многослойной заготовки расходуемого электрода электрошлакового переплава.

Известен способ получения расходуемого электрода электрошлакового переплава, включающий заполнение полого тела легирующим материалом, причем перед заполнением легирующий материал расплавляют, после чего заливают в полость (RU №2148094 «Способ получения расходуемого электрода электрошлакового переплава», МПК С22В 9/18, B22D 23/06, Н05В 7/07, опубл. 24.04.2000).

Недостатком способа является не возможность его применения для формирования в электроде горизонтальных слоев разного химического состава.

В качестве ближайшего аналога выбран способ получения расходуемого электрода для переплава с осевой сквозной полостью, заполненной углеродосодержащим материалом, причем металлы со шлакообразующими материалами и углеродосодержащие материалы уложены в полость чередующимися слоями по высоте электрода, при этом высота слоев составляет 0,1-0,9 размера сечения сквозной полости электрода. (RU №997590 «Расходуемый электрод для переплава», МПК: Н05В 7/07, С22 В 9/20, опубл. 10.01.2000).

Недостатком способа является то, что способ не позволяет получить литую заготовку с равномерным распределением слоев и четким переходом между слоями.

Технической задачей изобретения является получение расходуемого электрода с минимальной переходной зоной по высоте между слоями разного химического состава в литой заготовке электрошлаковой выплавки с сохранением высокой механической прочностью.

Указанная задача решается тем, что в способе получения расходуемого электрода электрошлакового переплава для формирования многослойной отливки в изложницу поочередно помещают нагретые до температуры 600-700°С металлические пластины и слои расплавленного металла. При этом масса металлических пластин не превышает 20% от массы формируемого электрода. Металлические пластины и расплавленный металл имеют разный химический состав.

Технический результат - получение минимальной переходной зоны по высоте между слоями разного химического состава в литой заготовке электрошлаковой выплавки достигается тем, что на дно изложницы электрода наливается небольшое количество расплавленного металла состава А и на него помещается подогретая металлическая пластина состава В и заливается расплавленным металлом, и так повторяется до полного формирования заготовки. Количество слоев задается произвольно, в зависимости от технической задачи. Так как время кристаллизации отливки относительно не большое, металлическая пластина не расплавиться, а свариться с жидкой матрицей. А, следовательно, в электроде будет сформирована четкая переходная зона между слоем, формируемым металлической пластиной, и слоем, формируемым жидким металлом. После переплава электрода, в отливке, так же будет минимальная переходная зона между слоями разного химического состава.

Способ поясняется следующими графическими материалами: фиг. 1 - схема работы способа, фиг. 2 - фотография слитка ЭШП, полученного при переплаве.

Пример конкретного осуществления. Расходуемый электрод был сформирован в керамической изложнице 1 (фиг. 1) с внутренним диаметром 50 мм, высотой 600 мм. В качестве жидкого металла использовалась сталь 30. Металлические пластины 2 в количества 5 штук, размером ∅40 мм × 10 мм соответствовали стали 95X18. Сначала был залит жидкий металл на высоту 50 мм, затем помещена металлическая пластина, на пластину снова заливался расплавленный металл на высоту 150 мм. Между порциями заливки жидкого металла необходимо делать временные промежутки в 2…3 минуты, чтобы металлическая пластина и жидкий металл успели сплавиться. Металлические пластины были предварительно подогреты до температуры 650°С. Чередование шло до полного формирования электрода по высоте. Процесс кристаллизации электрода был замедлен за счет теплоизоляции в песке и применения экзотермической смеси. В итоге была сформированная заготовка из стали 30, высотой 570 мм и ∅50 мм, содержащая 5 слоев стали 95X18. Масса металлических пластин не должна превышать 20% от массы формируемой заготовки. Электрошлаковый переплав полученной заготовки был проведен на полупромышленной установке А-550 в кристаллизатор 90 мм под флюсом АНФ-6. В результате переплава был получен слиток диаметром 90 мм и высотой 180 мм (фиг. 2). Макроанализ слитка показал, что слои в отливке хорошо сплавлены между собой, без дефектов в виде пор и трещин.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить расходуемый электрод с минимальной переходной зоной по высоте между слоями разного химического состава в литой заготовке электрошлаковой выплавки с сохранением высокой механической прочностью.