Кокиль для электрошлаковой сварки

О П И С А Н И Е 11740446ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. В 23 К 25/00 Государственный комитет Опубликовано 15.06.80. Бюллетень22 (53) УДК 621.791..793.037 (088.8) по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 25.06.80 1 О. П. Петрухин, Л. А. Волохонский, Г. А. Воронин,В. Н. Курлыкин, Я.И. Власов, В. М. Катаев, М. К. Шурыгин и В. М. Бушмелев(54) КОКИЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОй СВАРКИ Изобретение относится к сварке, конкретнее к вспомогательным устройствам, применяемым при соединении элементов металлургического производства методом электрошлаковой сварки.Известно устройство для сварки расходуемых электродов, выполненное из металлических охлаждаемых кокилей и ползунов, состоящих из металлических охлаждаемых панелей 1.Применение охлаждаемых панелей приводит к резкому охлаждению сварного соединения и нагреваемого при сварке участка. Это явление терпимо при соединении электрошлаковой сваркой низкоуглеродистых сталей. Однако при сварке легированных марок сталей резкое охлаждение приводит к образованию малопластических структур. Кроме того, могут образовываться зоны, характеризующиеся отсутствием сплавления между основным металлом и металлом сварочной ванны по периметру, а иногда и в самом сварном шве, Это вызвано тем, что при сильном охлаждении пленка расплавленного металла, покрывающая поверхность основного металла, к моменту заполнения ванны жидким металлом успевает затвердеть, а запас теплоты, накопленный в сварной ванне, недостаточен для повторного расплавления основного металла;.смачивание металлом сварочной ванны основного металла непроисходит и образуется зона несплавления,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является кокиль для электрошлаковой сварки, состоящий из подвиж 1 в ных формирующих сварной шов графитовых панелей, выполненных с пазами по оси 2. Однако его графитовые панели непрочные, особенно в области сварного шва.Целью изобретения является увеличение срока службы кокиля.Поставленная цель достигается за счет того, что кокиль снабжен экранирующими вставками, установленными в пазах графитовых панелей и выполненными в виде водоохлаждаемых медных пластин.Ширина кессонов составляет 0,15 - 0,3 длины, а толщина - 0,3 - 0,6 толщины графитовых панелей.Размеры охлаждаемых пластин и, соотвественно, пазов в панелях выбраны с учетом наиболее оптимального режима охлаждения сварного шва и прилегающего основногометалла, а также прочности графитовых панелей. Зти величины проверялись экспериментальным путем, В результате испытаний установлено, что при уменьшении ширины медных пластин меньше 0,15 длины панелей наблюдалось разрушение графитовых панелей в местах, прилегающих к пластинам.При увеличении ширины пластин свыше 0,30длины панелей имели место случаи растрескивания околошовного свариваемого металла за счет переохлаждения.Выполнение толшины пластин меньше чем 0,3 толщины панелей практически невозможно конструктивно, а увеличение толщины пластин свыше 0,6 толщины графитовых панелей приводит к ослаблению прочности графитовых панелей,Яа фиг. 1 изображен кокиль в рабочем положении, вертикальный разрез; на фиг. 2- кокиль с соединяемыми электродами, видсверху (шлак и электрод для сварки удалены).Кокиль для электрошлаковой сварки расходуемых электродов (в данном случае, для сварки электродов прямоугольного сечения) состоит из двух боковых 1 и одной нижней 2графитовых панелей и снабжен медными водоохлаждаемыми пластинами 3, установленными в пазах, выполненных в панелях 1 и 2.Пазы выполнены соосно с поперечной осью 36симметрии панелей по всей высоте боковыхпанелей 1 и по всей ширине нижней панели 2,В кокиль устанавливаются свариваемые расходуемые электроды 4, торцы которых вместе с панелями образуют сварную ванну, вкоторой образуется сварной шов 5 из материала свариваемых электродов 4 и материала подаваемого в шлаковую ванну 6 электрода 7.При соединении расходуемых электродовс различным поперечным сечением приме- явняются соответственно и панели другой формы, чем описанные выше, но место установки и размеры пластин остаются в указанныхпределах,Пример. А - 550. Сварку расходуемыхэлектродов из стали 40 Х 2 НМА проводят, например, следующим образом.Предлагаемый кокиль закрепляют настеллаже установки А - 550 в рабочей зонеи на стеллажи кладут свариваемые электроды 4 таким образом, чтобы свариваемыеторцы электродов находились во внутренней полости, образуемой двумя боковыми 1и одной нижней 2 графитовыми панелями,снабженными медными водоохлаждаемымипластинами 3, установленными в пазах панелей 1 и 2 предлагаемого кокиля так, как по-казано на фиг. 1. В образованную торцамисвариваемых расходуемых электродов 4 играфитовыми панелями в полость помещают экзотермическую смесь и с помощью привода электрода установки А 550 прижимают к водоохлаждаемой пластине 3 нижней графнтовой панели 2 для создания надежного электрического контакта. После этого в этуже полость засыпают необходимое количество рабочего флюса и включают установку, Злектрический ток, проходя через прово,.ящую экзотермическую смесь, воспламеняет ее.Тепло, выделяемое этой смесгио и проходящим электрическим током, расплавляет рабочий флюс. Образуемая таким образом шлаковая ванна 6 затем нрогревается током до 1600 в 18 С и, в свою очередь, начинает оплавлять торцы свариваемых расходуемых электродов 4 и электрода 7, Расплавленный металл электрода , проходя через шлаковуюванну 6, постепенно, по мега запо,пен.я полости, соединяет между собой торцы электродов 4 сварным шьом 5.По окончании сварки отключают рабочий ток установки, остаток электрода 7 Быводяг из шлаковои ванны и в этом положении выдерживают некотооое время для остывания шва.После охлаждения сварного шва 5 полученный расходуемыи электрод освобождают от боковых и нижней панелей 1 и 2 кокиля, очигцают область шва электрода от затвердевшего шлака и убирают его со стеллажей установки, а кокиль вновь собирают для следующей сварки. Подготовка кокиля к сварке заключается в его очистке от затвердевшего флюса, зачистке нагара на водоохлаждаемых пластинах для создания надежного электрического контакта между. свариваемыми расходуемыми электродами 4 и пластинами 3, Затем подлежащие сварке электроды устанавливают на стеллаж установки с определенными технологическими зазорами между их торцами и, перемещая панели 1 и 2, плотно обжимают электроды. Сплавленный электрод 7 заменяют новым,Применение кокиля предлагаемой конструкции позволит значительно увеличить стойкость графитовых панелей и повысить качество сварного шва расходуемых электродов. Так, при сварке расходуемых электродов из стали марки 4 ОХ 2 НМА используемые в настоящее время кокили из графитовых панелей имеют стойкость не более 10 соединений расходуемых электродов. После чего панели выходят из строя и заменяются новыми. Стоимость этих панелей, выполняемых из высококачественного графита, высока, что сказывается на себестоимости металла, выплавляемого на установках ЗШП. Стойкость же предлагаемого кокиля в несколько раз выше стойкости применяемого в настоящее время и определяется, в основном, износом медных водоохлаждаемых пластин. Причем качество сварного шва, полученного при применении кокиля с водоохлаждаемыми пластинами, не отличается от740446 Фопцла изобретения Фиг.г Составитель Н. РощупкннТехред К. Шуфрнч Корректор В. СиницкаяТираж 1160 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий1 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 1 Редактор Н. Внрко Заказ 3093/13 каческва шва, формируемого в графитовом кокиле. Увеличение стойкости кокиля для 31 ЕС не только снизит себестоимость выплавляемого;деталла, но позволит уменьшить необходимый запас графитовых панелей для кокиля и снизить тем самым площади под складские помещения в производственном.цехе. Кокиль для электрошлаковой сварки, преи.:уц:ественно расходуемых электродов, состояи 1 ий из подвижных формирующих сварной шов графитовых панелей, выполненных с пазами по оси, отличающийся тем,что. с целью увеличения срока службы кокиль снабжен экранирующими вставками,установленными в пазах графитовых панелей и выполненными в виде водоохлаждаемых медных рластин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Медовар Б. И, и др. Электрошлаковыепечи. К Наукова думка, 1976, с. 354 - 355.и 2. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением (под ред,Б, Е. Патона), М., Машиностроение, 1974,с. 441,