Меню Рубрики

Установки для электрошлакового переплава

Печи электрошлакового переплава (ESR)

В связи со стремительно растущим спросом на стали и сплавы особого назначения для авиационной, аэрокосмической, энергетической и атомной промышленности, где требуются все более высокие значения по чистоте металла и его прочностным параметрам, все большее применение находят производства, основанные на применении специальных переделов. С целью решения задач по повышению качества металла, мы готовы предложить оборудование и технологии для достижения высоких требований, предъявляемых к сталям и сплавам с особыми технологическими свойствами, путем уменьшения вредных примесей, газов и неметаллических включений.

К таким инновационным способам можно отнести выплавку в вакуумной индукционной электропечи (VIM), электрошлаковый переплав под вакуумом (VESR), а также вакуумно-дуговой переплав (VAR), позволяющие получать стали и сплавы нового поколения высокой степени чистоты, микроструктурной однородности, так называемые сверхчистые сплавы и суперсплавы.

Печь электрошлакового переплава (ESR) — современная электропечь, предназначенная для электрошлакового переплава расходуемого электрода и получения слитков или отливок.

Печь электрошлакового переплава может быть однопостовая или двухпостовая, одномодульная или двухмодульная. Переплав электрода производится в водоохлаждаемый кристаллизатор необходимого диаметра или в тигель.

Тигель установливается на кантователе, который при разливке, путем наклона, производит заливку металла в машину центробежного литья. Для получения слитков методом ЭШП устанавливается водоохлаждаемый кристаллизатор необходимого диаметра и осуществляется переплав с одновременной кристаллизацией слитка.

Конструкция электрошлаковых установок ЭШП и ЭШПиЛ постоянно совершенствуется и улучшается, особенно это касается систем электроконтроля и управления.

Система управления включает: промышленный компьютер, PLC, контрольные элементы на площадке и комплектуется известными импортными производителями (Siemens, Mitsubishi и др.).

Металл, переплавленный в ЭШП, содержит меньше в 2-3 раза неметаллических включений, в 3-4 раза вредных примесей (фосфора и серы) и в 1,5 раза газов (O2, H2, N2), что существенно улучшает его пластические свойства металла, структуру становится однородной, увеличивается плотность металла, уменьшается склонность сталей к трещинообразованию.

Основные технические параметры печей ЭШП (ESR)

Емкость Размеры слитков Мощность трансформатора
0.5 т Ø300 х 900 мм 500/630 кВА
Ø360 х 1300 мм 800/1000 кВА
2 т Ø460 х 1600 мм 1100/1500 кВА
3 т Ø520 х 1800 мм 1700 кВА
5 т Ø720 х 1700 мм 2000 кВА
8 т Ø810 х 1800 мм 2300 кВА
10 т Ø950 х 1800 мм 2500 кВА
или напишите нам письмо на почту info@magmatex.ru и мы обязательно Вам ответим

Схема устройства печи электрошлакового переплава:

Электрошлаковая печь для плавки в защитной атмосфере емкостью 3т (слева) и электрошлаковая двухмодульная установка емкостью 15 т (справа)

Печь электрошлакового переплава ЭШП-0.5Т-630кВА

ЭШП-0.5Т-630кВА — печь электрошлакового переплава стали и получения слитков массой до 500 кг.

Особенности конструкции печи ЭШП-0.5Т-630кВА:

  • одноэлектродная однопостовая конструкция печи;
  • однофазный источник питания;
  • устройство центровки кристаллизатора (регулировка по осям X-Y);
  • шестеренный привод направляющих и вращения нового поколения;
  • автоматизированная система контроля плавки.

Основной блок ЭШП: конструкция данного агрегата представляет собой однопостовую одномодульную печь (с одной головкой). Ход плавки автоматически контролируется компьютером.

Трансформатор 630кВА: напряжение на входе первичной стороны 10 кВ, напряжение на вторичной стороны 35 В-75В, бесступенчатая регулировка под нагрузкой.

Система контроля электрики: контрольная аппаратура поставляется Mitsubishi, Япония, серия FX2n. Программы и интерфейс «HMI» разработаны заводом-поставщиком ЭШП.

Система оборотного водоохлаждения: водораспределительный узел с разводкой на короткую сеть, головку печи, кристаллизатор, поддон.

Технические параметры печи электрошлаковой ЭШП-0.5-630кВА

Наименование параметра Ед. изм. Значение
Номинальная масса плавки т 0.5
Мощность трансформатора кВА 630
Вторичное напряжение В 35-75
Максимальный ток плавки кА 8.4
Диаметр слитка мм 350
Удельный расход электроэнергии кВт·ч/т 1200-1500

Двухпостовая одномодульная печь электрошлакового переплава ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3

Двухпостовая одномодульная печь электрошлакового переплава ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3 — современная двухпостовая электропечь нового поколения, предназначенная для переплава стального расходуемого электрода в водоохлаждаемый кристаллизатор или тигель с последующей разливкой в машину центробежного литья, и получения стальных слитков и отливок массой до 2 тонн.

Расшифровка условного обозначения электропечи ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3:

ЭШПиЛ – вид нагрева и конструктивная особенность — печь электрошлаковый переплав и литья;

2Т – максимальная масса слитка/отливки, т;

1600 — мощность печного трансформатора, кВА;

Н3 – исполнение печи – 3-е поколение.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3

ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3 — двухпостовая одномодульная печь, в зависимости от выбранного поста, колонна печи вместе с электродержателем поворачивается в рабочее пространство 1-ого (переплав в водоохлаждаемый кристаллизатор) или 2-ого плавильного поста (переплав в тигель и разливкой на машине центробежного литья).

Печь ЭШПиЛ совмещает в себе все достоинства электрошлакового переплава – получение металла высокой степени чистоты и литья – отливки сложной формы.

Несущей конструкцией электрошлаковой установки является вертикальная поворотная колонна с направляющими. На электрододержатель подвешивается переплавляемый электрод. Электрододержатель перемещается по направляющим стойки под действием приводной шариковой винтовой пары с серводвигателем, расположенным наверху стойки. Тигель печи устанавливается в кантователь и используется при сливе расплава в машину центробежного литья. Управление электропечью осуществляется в автоматизированном режиме с пульта, расположенного в пультовом помещении, в непосредственной близости от печи.

Примеры марок стали: жаропрочные, инструментальные, быстрорежущие, нержавеющие, хромоникелевые стали и т.п.

Примеры применения: детали для тяжелой промышленности, требующие высокую прочность и износостойкость, турбины тепловых двигателей, стали и сплавы использующиеся при температурах от -75 до + 500℃.

Преимущества и конструктивные особенности печи ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3:

  • Одномодульная двухпостовая конструкция электропечи;
  • Возможность производить переплав электродов как в кристаллизатор, так и в тигель с последующей разливкой на машине центробежного литья;
  • Электропечь комплектуется источником питания – специальным печным трансформатором 10кВ / 1600кВА с регулировкой напряжения под нагрузкой обеспечивающий значение тока до 19кА;
  • Максимальный вес слитков/отливок 2 тонны;
  • Механизм перемещения электрода нового поколения — винтовая пара «винт-гайка» с сервоприводом;
  • Процесс переплава осуществляется в соответствии с заданной программой плавки;
  • Система охлаждения электропечи имеет два контура охлаждения — охлаждение источника питания и узлов электропечи;
  • Система охлаждения представляет собой высокоэффективный теплообменный агрегат с замкнутым контуром охлаждения.

Система управления электропечью ЭШПиЛ-2Т-1600-Н3 реализует следующие функции:

  • управление высоковольтным выключателем;
  • измерение электрических параметров электропечи с высокой и низкой сторон напряжения;
  • управление электрическим режимом электропечи в соответствии с заданной программой;
  • контроль состояния водоохлаждаемых элементов электропечи и состояния оборудования;
  • отображение информации о выполнении технологического процесса на экране панели оператора;
  • корректировку и ручное вмешательство в ход процесса со стороны оператора;
  • обработка предупредительных и аварийных сообщений и их визуализация;
  • отображение текущего состояния систем электропечи;
  • санкционирование и проверка правомочности доступа к управлению печью.

источник

Электрошлаковый переплав — от А до Я — тонкости процесса ч.1

В продолжении освещения технологий машиностроения в изготовлении трубопроводной арматуры и деталей трубопроводов сегодня мы предлагаем Вам ознакомиться с первой частью интересной статьи о процессе и преимуществах электрошлакового переплава — все больше применяющегося при производстве качественных отливок деталей трубопроводной арматуры и отливок деталей трубопроводов.

Методами внепечной обработки металла такими как вакумирование, продувка расплава газами, порошками, можно получить глубоко рафинированный жидкий металл, по качеству не отличающейся от жидкого металла ЭШП. Но потребителя всегда интересует конечный результат в виде отливки. Для получения высококачественной отливки недостаточно иметь жидкий очищенный метал. Необходимо создать условия для воздействия в нужном направлении на процессы первичной кристаллизации происходящие в ней. Действие законов кристаллизации расплава неизбежно для металлов полученных любыми способами.

Отличительные особенности электрошлакового переплава металла от других металлургических способов литья. Металл, полученный с помощью технологии электрошлакового переплава дает в отливке плотность недостижимую ни одним процессом внепечной обработки расплава.

Электрошлаковый переплав это финишная обработка жидкого метала от неметаллических включений, газов и вредных примесей. Металл плавится за счет джоулевого тепла выделяющегося в расплавленном слое высокоактивного, синтетического, жидкого шлака и стекает сквозь него в виде капель, накапливаясь в нижней части тигля. При электрошлаковом переплаве поверхность капель на несколько порядков больше открытой поверхности ванны металла с которой при других способах плавки специальным инструментом собирают всплывший шлам. Капли металла, перегреваясь выделяют содержащиеся в них газы, и шлак за счет близкого к неметаллическим включениям химического состава, собирает их с поверхности капель, увеличивая очищающий эффект. Шлак защищает расплавляемый метал от окисления в течении всего времени плавки и кристаллизации в форме.

Это процесс в котором не горит дуга контактирующая с поверхностью жидкого метала и сопутствующая его окислению. Нет нагрева внешней поверхности плавящейся шихты индукционными полями и контакта жидкого металла с воздухом. Расплавленный металл не стекает по поверхности нагреваемой шихты вниз, как например, в неплотной завалке индукционного тигля или дуговой печи и не увлекает за собой пленку из окислов, образующихся в процессе нагрева.

При электрошлаковом накоплении жидкого металла, окислительные процессы легирующих элементов в разы меньше чем в печах открытой выплавки. Выделение газов во время плавки при электрошлаковом литье на порядок ниже чем при работе например дуговой печи.

При визуальном сравнении, из тигля электрошлаковой печи емкостью 300кг. выделяется столько же дыма, как от трех сварочных электродов МР зажженных одновременно. Технология электрошлакового переплава не требует дополнительного наведения и многократного скачивания шлака с поверхности металла.

Основы технологии Электрошлакового процесса.

Процесс электрошлакового литья заключается в закреплении расходуемого электрода, изготовленного из отработанных деталей, приваренных друг к другу кусков металла, на подвижный электрододержатель электрошлаковой установки «Плавка1М» , разведение жидкого шлака в тигле и переплава электрода при заданном оператором токе плавки.


1. Подвижный Электрододержатель.
2. Гибкий токоподвод.
3.Капли расплавленного металла.
4. Расплавленный шлак.
5. Расплавленный металл.
6. Футеровка тигля.
7. Трансформатор.
8. Жесткий токоподвод.
9. Нерасходуемый электрод – поддон.
10. Державка электрода.
11. Расходуемый электрод.
12. Сливной носик тигля.
13. Футеровка.
14. Заливочный желоб.
15. Разъемная форма.
16. Литой фланец
17. Шлаковый гарнисаж.

Для получения отливок способом электрошлакового литья не требуется участок под подготовку земляных форм, они не используются из за насыщения газами кристаллизирующегося металла. После переплава, расплав из тигля сливается во вращающуюся или неподвижную металлическую форму. Первым в форму идет шлак, смачивая внутреннюю поверхность формы и образуя на ней корочку керамического гарнисажа.

Затем начинает поступать жидкий металл, причем во время слива на поверхности струи металла присутствует пленка из шлака, защищающая её от контакта с воздухом. Жидкий металл кристаллизуется без соприкосновений с формой и не прилипает к ней. Из за меньшей плотности, оставшийся в жидком состоянии шлак выдавливается вверх при литье в кристаллизатор или в центральное отверстие отливки, образованное центробежными силами и подпитывает теплом кристаллизирующуюся отливку. Кристаллизация идёт от холодной стенки формы к горячему шлаку. За счет этого процесса усадочные дефекты полностью выходят в шлак. Отливка при кристаллизации выдерживается в форме из расчета 10кг. — одна минута выдержки. Через 30 минут в форме кристаллизуется отливка массой 300кг.

После кристаллизации отливки её вытаскивают из формы и в течении 2 – 3 минут выбивают шлак из её центрального отверстия.

Шлак с верхней части отливки убирается без всяких усилий. В дальнейшем отливку опускают в термос и под действием внутреннего тепла она отжигается без образования микротрещин, даже если в литейном цеху отрицательная температура.

Качество поверхности отливок произведенных способом электрошлакового литья позволяет оставлять минимальные припуски на мех обработку 3 – 5 мм. Механические свойства литого металла не уступают свойствам кованного, полученного в печах открытой выплавки. При правильно выполненной технологии трещины и поры отсутствуют полностью.

При необходимости получить жидкий металл без шлака на поверхности, как например при индукционным литье, тигель наклоняют, сливают шлак в шлаковню, остатки снимают ложкой и сливают чистый метал в разливочный ковш, из которого можно заливать керамические или спецформы. Также существует способ непосредственной разливки из тигля чистого электрошлакового металла в керамические формы. Шлак в прибыльную часть формы стекает после полного слива чистого металла и в 2 раза интенсивнее жидкого металла залитого в прибыль и стояк выводит усадочные дефекты.



Конец первой части
Продолжение следует

Материал любезно предоставлен Бутовым Евгением Анатольевичем (elektroshlak@mail.ru)

Вы также можете задать вопрос по технологии электрошлакового переплава и металловедению при производстве отливок для арматуры непосредственно здесь, и получить компетентный и исчерпывающий ответ от Специалистов ПТК Электрошлаковые Технологии

Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.

Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.

источник

Установки электрошлакового переплава

Способ электрошлакового переплава (ЭШП) был впервые разработан в Институте электросварки имени Е.О. Патона АН УССЕ и внедрен в промышленных условиях в 1958 г. Сущность процесса ЭШП состоит в переплаве металла расходуемого электрода в слое электропроводного флюса (шлака), размещенного в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе, который устанавливается на водоохлаждаемый поддон (рис. 2)

Рисунок 2. Принципиальная схема однофазной установки ЭШП (а) и распределение тепла в шлаковой ванне при использовании флюса АНФ-6 (б)

1 — расходуемый электрод; 2 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 3 — расплавленный шлак; 4 — слиток; 5 — ванна жидкого металла; 6 — шлаковый гарнисаж; 7 — понижающий трансформатор; 8 — поддон

Переменный ток проходит через электрод и шлак, который при высокой температуре становится электропроводным и разогревается до 1600—2000 °С. За счет выделения мощности в шлаковой ванне температура последней поддерживается более или менее постоянной (1700—2000 °С).

Часть тепла шлаковой ванны передается погруженному в нее торцу электрода, который оплавляется, а капли металла, проходя через шлак, очищаются от вредных примесей. Химический состав применяемых флюсов отличается высокой основностью. Наплавляемый в водоохлаждаемый кристаллизатор металл формируется в плотный слиток с однородной макроструктурой, отличающейся ровной гладкой поверхностью, которая не требует дополнительной механической обработки (обдирки) перед прокаткой, ковкой. Хорошая поверхность слитка, получаемого в установках ЭШП, связана с образованием на поверхности кристаллизатора шлакового гарнисажа.

Высокая основность и температура шлаковой ванны обеспечивают высокую степень удаления серы (от 0,015—0,02 до 0,003—0,006%). Кроме того, при электрошлаковом переплаве из металла удаляются газы и неметаллические включения. Так, если сталь не содержит нитридообразующих элементов (титана, ниобия), то содержание кислорода снижается в 2 раза, водорода — в 1,5—2,0 раза, азота — в 1,5—2,5 раза, общее содержание неметаллических включений — в 2—Зраза. Необходимо отметить, что степень удаления газов при электрошлаковом переплаве стали меньше, чем при вакуумно-дуговой плавке.

Процесс плавки включает следующие операции: вспомогательные (разгрузка слитка из кристаллизатора, установка расходуемого электрода и соединение его с головкой электрододержателя), наведение шлаковой ванны, наплавление слитка в кристаллизатор и выведение усадочной раковины. Шлаковая ванна может наводиться с применением твердого или предварительно расплавленного флюса. Для расплавления твердого флюса непосредственно в кристаллизаторе применяют специальные электропроводящие в холодном состоянии смеси. При этом перед загрузкой смеси на медный поддон кристаллизатора укладывают затравку — шайбу из углеродистой стали. Расход флюса независимо от способа наведения шлака составляет обычно 3-5 % массы слитка.

Таблица 1. Состав и свойства флюсов для установок ЭШП

источник

Читайте также:  Установка внешнего реле регулятора напряжения