Способ плазменной обработки поверхности сляба

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У и 935235(23) П рнорнтет ео делаи изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Г.Д, Сало и В.Г. Трубачев 1) Заяви Металлургический завод "Запорожсталь е(54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОССЛЯБА 2зачистка позволяет применять копирующие системы, цто увеличивает выход годного металла, однако имеет существенные недостатки - требует значительных затрат на режущий инструмент (абразивные круги), сопровождается большим расходом в стружку дорогостоящего металла сляба, содержащего ценные легирующие элементы (й 1, Сг, Т 1). Кроме того, применяемый до настоящего времени ручной способ абразивной зачистки является также оцень трудоемким, малопроизводительным и характеризуется неудовлетворительными условиями труда шлифовщиков, Все перечисленные способы обработки выполняются высококвалифицированным обслужин е ва, при косляба про 10 мм, обраатвердева енного переплхностный слона глубину д тодом плаз тором лове плавляется зуя жидкую у, посл Изобретение относится к электрофизическим методам обработки металловсплавов и может быть использовано вчерной металлургии для отделки поверхности слябов без отходов,К качеству поверхности проката,в частности, из нержавеющих сталей,предъявляются высокие требования.Существующая технология производстване обеспечивает получения слитков ислябов без поверхностных дефектов:рванин, пористостей, плен, трещин,волосовин и др., поэтому их подвергают различным способам отделки.Известны способы обработки поверхости слябов строжкой, фрезерованим, абразивной зачисткой и др.Строжка и фрезерование исключаютволожность копирования профиля обрабатываемой поверхности, отлицаются большой трудоемкостью, малой производительностью и характеризуются большим расходом дорогостоящего металла в стружку, Абразивная ющим персоналом, Известен способ обработки поверсти слябов нержавеющих сталей меНа слябе 1 с помощью плазменных горелок 2, совершающих возвратно-поступательные движения, образуется по всей его ширине жидкая ванна(распла"ва) 3, Плазменные горелки 2 имеют индивидуальный источник питания, который .на схеме не показан. На жидкую 55 ванну 3 действуют силы магнитного взаимодействия Г, проявляющиеся в от. талкивании подвижного расплава 3 от ния которой не остается видимых деФектов 12.Однако при реализации этого .способа наблюдается выгорание ценных легирующих элементов и шлакообразованиеТ 1 М, Т 1 С, Т 10, Т 1 Н) с последующимвыходом на поверхность, Причина указанного явления заключается в высокой температуре нагрева, превышающейтемпературу плавления металла на 1 О60-703, и отсутствии защитной атмосферы, При этом в плазменную струю,ввиду ее особого Формообразования,из окружающей атмосферы попадают кислород, водород, азот, вступающие в 15реакцию с легирующими элементами, Всвязи с отсутствием условий, обеспе- .чивающих равномерный теплоотвод, возникает значительный температурныйградиент, оказывающий влияние на по- щверхностное натяжение и усадку и приводящий к изменению топографии поверхности сляба после затвердевания.Указанный способ не обеспечивает постоянства химического состава и качества поверхности.Целью изобретения является улучшение качества поверхности сляба иструктуры.Указанная цель достигается тем,что при плазменной обработке поверхности сляба, при которой поверхностный слой нагревают возвратно-поступательнь,м перемещением плазменных дуг,поверхностный слой нагревают до температуры, превышающей температуруплавления на 10-153, а по расплавуи по проводнику, расположенному надним,пропускают электрический токвзаимно перпендикулярного направления,Процесс обработки можно вести в защитной атмосфере.На фиг. 1 схематично изображено45 устройство для осуществления данного способа, на фиг. 2 - сечение А-Ана фиг, 1жестко закрепленного проводника-пластины 4 при прохождении через расплави проводник-пластину электрическоготока ,1 1, взаимно противоположногонаправления от источника тока 5, Плазменные горелки и проводник-пластинаустановлены на перемещаемой с помощью электропривода вдоль сляба тележке б таким образом, чтобы процессзатвердевания расплавленной поверхности 3 происходил непосредственнопод проводником-пластиной 4 при одновременном отжатии и выравниваниирасплава силами магнитного взаимодействия Г последовательно по всей поверхности сляба. Вся зона воздействияна жидкую ванну изолирована от атмосферы защитным колпаком 7 с инертнымгазом. Используя электропроводностьплазменной струи, подвод электрицес.кого тока от источника 5 к расплавленной дорожке обеспечивают путем,пропускания его через плазменнуюструю двух горелок О, контактируемуюс поверхностью торца сляба, За счетизменения технологических параметровпроцесса отделки способ позволяетвоздействовать на качество обрабатываемой поверхности. Изменяя состав,расход плазмообразующего газа и степень обжатия плазменной дуги, можнов широких пределах регулировать еетемпературу и концентрацию тепловогопотока, вводимого в обрабатываемуюповерхность сляба, чем достигаетсяоптимальная вязкость и температурарасплава сляба. Для осуществленияпроцесса проплавления и выравниванияс помощью отжатия и последующей кристаллизации установлен опытным путеминтервал температуры в пределах 10154 выше температуры плавления металла сляба, при котором расплав сохраняет вязкость, необходимую для деформирования под воздействием магнитныхсил, Жидкую ванну создают в средезащитного газа, например аргона сцелью предотвращения загрязнения плазменной дуги атмосферными .газами и ис 1ключения последующего окисления легирующих элементов. Силы магнитного вза -имодействия между подвижным расплавом и жестко закрепленным проводником-пластиной оказывают решающее воздействие на качество поверхности сляба и его структуру при затвердевании,Происходит уплотнение расплавленнойповерхности с ликвидацией дефектови ее выравнивание,9352 15 20 ной дугиСкорость вращения образца 12 об/минСкорость перемещения дуги вдольобразца 1 О мм/мин.Проплавление образца происходит на глубину 5 мм.Исследования обработанной поверх ности образца выполняются в лаборатории химического и специального анализа института нУ(РНИИспецсталь". Анализ производится на спектрографе СПпо методике, рекомендованной лабораторией стандартных образцов Всесоюзного института стандартных образцов. Анализ проведенных исследований показывает, что содержание легирующих элементов (й 1, Сг, Т 1) после обработ ки стали 12 Х 18 Н 10 Т плазменным методом в среде защитного газа находится в пределах нормы по ГОСТ 5582-75. 300 А Второй этап экспериментальных исследований проводится с целью проверки отжатия расплавленной поверхности металла за сцет возникновения сил маг-, нитного взаимодействия при пропускании электрического тока взаимно противоположного направления через расплав и жесткий проводник-пластину методом моделирования. Проведены экспериментагьные исследования но реализации способа беэотходной отделки поверхности стали ":2 Х 18 Н 10 Т. Исследования проводятся в два этапаПервый этап заключается в 5 проверке сохранения легирующих элементов Й 1, Сг, Т и др. при воздействии на вращающийся цилиндрический образец диаметром 70 мм и длиной 300 мм плазменной дугой, защищенной 10 кожухом с подачей в зону нагрева арго-. на под давлением. Образец закрепляется в патроне токарно-винторезного станка, плазменная головка устанавливается вместо резцедержателя.Исследования проводятся при следующих параметрах;Температурана 1-рева образца 1600 СТок плазмен 35 6магния, получают следующее равенство:ф о, 1,6 9 11 Оч0,725 4,7= 2,2,3.ом ммгде о = 1 6- удельное элект 5мрическое сопротивление жидкойфазы стали 12 Х 18 Н 1 ОТ при 1450 С;2ом ммР =- 0,725- удельноет. мэлектрическое сопротивление твердой фазы стали 12 Х 18 Н 10 Т при20 С;ом мм.: 9,3-11,5 . - удельное7 о мэлектрическое сопротивление олова;3.ом.ммр : 4,7 ; - - удельноеГм мэлектрическое сопротивление магния. При пропускании тока величиной1000 А и напряжении О = 10 В наблюдается равномерное отжатие жидкогоолова. Сила магнитного взаимодействиявызвавшая отжатие жидкого олова отпроводника-пластины, может быть определена из уравнения: Г = ,Юо7 24 й 101000022 й 0,0005где=.= 1000 А;,О = 4 и, 100,2 м; Р = 0,0005 м.Проведенные исследования подтвержют возможность отжатия поверхностирасплавленного металла с целью ликвидации поверхностных дефектов и сохранения ценных легирующих .элементЬэпри пропускании электрического токавзаимно-противоположного направлениячерез расплав и проводник-пластину,расположенный с зазором параллельнорасплаву, При этом обеспечиваетсяплавная переходная зона основного ипроплавленного металла,. максимальноснижающая возможность появления внутренних напряжений и трещин в обработанном поверхностном слое,Исходя из соотношения удельныхч 55 электрических сопротивлении жидкои и твердой фаз стали 12 Х 18 Н 10 Т, которое раэнознацно отношению удельных электрических сопротивлений олова и Формула изобретения Способ плазменной обработки поверхности сляба, при котором поверхностный слой нагревают возвратно-постуВНИИПИ Заказ 4114/16 Тираж 1153 Подписн филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,7 935 пательным перемещением плазменных дуг, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества поверхности сляба и структуры при кристаллизации, поверхностный слой нагревают до температуры, превышающей температуру плавления на 10- 153, а по расплаву и по проводнику, расположенному над ним, пропускают электрический ток взаимно противоположного направ О ления. 235 82, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что обработку осуществляют в защитной атмосфере.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ксензук Ф,А, и др. Производство листовой нержавеющей стали, И.,"Металлургия", 1975, с. 384.2, Ксензук Ф,А. и др. Производство листовой нержавеющей стали, И.,