Электрошлаковый металл

Раздел ГРНТИ: Производство черных металлов и сплавов
Патон Б.Е., Медовар Б.И.
Наукова думка, 1981 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Патон Б.Е., Медовар Б.И. Электрошлаковый металл
СОРТАМЕНТ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО МЕТАЛЛА
 
Из металла ЭШП производят практически все виды проката, поковок, штамповок, прессовок, которые выпускают и из метал­ла обычных методов выплавки. Сущест­венное различие между этими видами продукции состоит прежде всего в более высоком и, что особенно важно, стабиль­ном качестве переплавленного металла. У металла ЭШП есть еще одно важное преимущество — более высокий выход год­ного, более высокая технологичность при горячей и холодной деформации.
Плотная макроструктура слитка ЭШП, отсутствие дефектов ликвационного и уса­дочного    происхождения,    всевозможных пустот,   рыхлот и,   наконец,   прекрасная гладкая поверхность, не требующая перед дальнейшим переделом никакой обработ­ки или зачистки, предопределили суще­ственное    изменение    геометрии   самого слитка. Слиток ЭШП имеет правильную геометрическую форму без так называе­мой кюмпельной или хвостовой и голов­ной частей. Если слиток выплавляется в стационарном   кристаллизаторе, он,   как правило, имеет некоторую конусность, не­обходимую для облегчения операции раз­девания (рис. 6, а). Если же переплав осуществляется при относительном пере­мещении кристаллизатора и слитка, по­следний, конусности не имеет (рис. 6, 6).
Исторически сложилось так, что на первом этапе освоения ЭШП в конце 50-х гг. передельные слитки для сортового проката имели только круглое сечение. Это обстоятельство можно объяснить, во-первых, относительной простотой изго­товления кристаллизаторов из готовых медных труб (в то время наша промыш­ленность уже выпускала медные прессо­ванные трубы диаметром до 425 мм) и, во-вторых, наличием некоторого опыта прокатки слитков ВДП, имевших только круглое сечение.
Из слитков ЭЩП диаметром от 150 до 425 мм прокатывали прутки круглого се­чения для последующего изготовления тел качения шариковых и роликовых под­шипников, квадрат, полосу, трубную заго­товку для последующей прошивки или прессования.
 
Известно, однако, что основным типом передельного слитка, идущего на обжим­ные и сортопрокатные станы, является слиток квадратного сечения. Поэтому по мере развития мощностей по ЭШП и уве­личения развеса слитка был осуществлен переход от круглого сечения к квадратно­му (естественно, при этом пришлось пе­рейти к кристаллизаторам сварной кон­струкции).
По условиям прокатного производства максимальное сечение слитка, обжимае­мого на блюминге, не превышает 800 X 800 мм, а масса — 8—10 т. Поэтому и передельные слитки ЭШП сортового сорта­мента имеют массу и сечение не выше указанных. Наиболее распространен сли­ток ЭШП квадратным сечением от 400 до 600—650 мм. Имея такие слитки ЭШП, можно изготовить практически любой сор­тамент, любой профиль, получаемый из металла открытой выплавки.
Передельные слитки ЭШП круглого сечения, идущие на прокатку, составляют теперь лишь небольшую часть общего про­изводства металла ЭШП. Они, как и рань­ше, чаще всего используются в трубном производстве.
Отдельную группу составляют слитки круглого    сечения,     имеющие    полость (рис. 7). Такие полые слитки большей частью идут на последующий горячий пе­редел,   например   на   раскатку,   раздачу, прессование, протяжку. Иногда их подвер­гают и различным видам холодной дефор­мации. Однако все большее значение при­обретает производство из металла ЭШП полых слитков круглого сечения, используемых в литом виде, т. е. без всякой деформации. По существу это уже не слит­ки, а трубы, подлежащие лишь некоторо­му технологическому переделу (зачистке, термической обработке, неразрушающему контролю, торцовке и т. д.). Сортамент таких слитков-труб достаточно широк — наружный диаметр изменяется от несколь­ких десятков до нескольких сотен милли­метров, а внутренний диаметр назначается таким, чтобы в зависимости от требова­ний толщина стенки составляла, напри­мер, 15—20 мм, но могла бы достигать и сотни миллиметров.
Не обязательно, чтобы полость такой трубы была круглой и коаксиальной. В зависимости от назначения труб, меняя соответствующим образом оснастку, мож­но получать слитки-трубы с любой фасон­ной полостью (рис. 8).
Строго говоря, нет никаких принципи­альных трудностей в производстве мето­дом ЭШП слитков-труб практически лю­бого сортамента и любого диаметра. Та­кому виду слитков ЭШП, несомненно, принадлежит большое будущее.
В нашей стране впервые в мировой практике было организовано крупномасш­табное производство горяче- и холоднока­таного листа из металла ЭШП. Сначала для этих целей использовали слитки квад­ратного и даже круглого сечения, так как еще не умели выплавлять слитки прямо­угольного сечения (как известно, при ВДП и теперь не удается получать слит­ки прямоугольной формы).
 
С появлением бифилярных многоэлек­тродных печей ЭШП в 1966—1967 гг. за­дача производства листовых слитков ЭШП любой массы и сечения была успешно ре­шена.
Как известно, толщина листового слит­ка обычно не превышает 800 мм, что опре­деляется конструкцией всех современных обжимных станов, высота листового слит­ка достигает 4—4,5 м, а ширина — 2,5— 3 м. Самый крупный в мире листовой сли­ток ЭШП весит более 40 τ и имеет при толщине 500 мм, ширине 2500 мм высоту более 4 м (рис, 9). Из такого слитка про­катывают листы толщиной до 280 мм. Эти размеры и масса листового слитка ЭШП отнюдь не предельны.
Выше отмечалось, что металл ЭШП и в литом виде достаточно плотен и прак­тически не нуждается в деформации. По этой причине нет необходимости подвер­гать большим обжатиям листовые слитки ЭШП. В случае передела слитков ЭШП следует разграничивать понятия «дефор­мация» и «формоизменение». Главной за­дачей при переделе электрошлаковых слитков является придание металлу необ­ходимых геометрических размеров и фор­мы, а не обжатие его для повышения плотности и обеспечения заданных меха­нических свойств. Именно поэтому в слу­чае ЭШП нет необходимости стремиться к получению слитков большой толщины. Наоборот, толщина листового слитка мо­жет быть минимальной, наиболее близкой к толщине будущего листа. Так, напри­мер, при прокатке на лист толщиной 70— 80 мм достаточно иметь слиток толщиной 150 мм. Это фактически уже не листовой слиток, а слиток-сляб (рис. 10) и прока­тывать его нужно только на листовом ста­не, минуя слябинг или другой обжимный стан.
Для повышения производительности печей ЭШП (как известно, этот показа­тель прямо пропорционален сечению слит­ка) слитки-слябы производят по двухручьевой схеме (рис. 11). Здесь имеется прямая аналогия между непрерывным литьем и ЭШП: чем меньше сечение от­ливаемой заготовки, тем больше должно быть число ручьев для обеспечения тре­буемой производительности агрегата.
Идея многоручьевого ЭШП полностью оправдала себя и в производстве сорто­вых слитков малого сечения, например 150X 150 мм (рис. 12). В этом случае используют четырехручьевые печи ЭШП. Действительно, нецелесообразно выплав­лять слитки крупного сечения и пропус­кать их через блюминг или заготовочный стан, если можно пустить слиток ЭШП малого сечения непосредственно в сорто­прокатный стан.

Значительный непрерывно возрастаю­щий удельный вес в производстве металла ЭШП занимают кузнечные слитки.