Способы управления кристаллизацией металла при ЭШП

Abstract

Рассмотрены способы воздействия на кристаллизацию металла слитков при электрошлаковом переплаве, основанные на введении в расплав модифицирующих добавок и инокуляторов, импульсном электропитании, создании колебаний расплава, вращении расходуемого электрода, дугошлаковом переплаве, продувке ванны газами, применении токоподводящего кристаллизатора, электромагнитном воздействии. Описаны механизмы, обеспечивающие гомогенизацию и измельчение структуры металла, проанализированы преимущества и недостатки различных способов воздействия на электрошлаковый процесс. Показано, что несмотря на большое количество исследований, свидетельствующих о положительном влиянии рассмотренных способов воздействия на структуру и свойства слитков ЭШП, их результаты не нашли широкого промышленного применения из-за присущих им недостатков. Отмечено, что эффективным инструментом управления кристаллизацией металла при ЭШП являются внешние магнитные поля, позволяющие осуществлять бесконтактное силовое воздействие на расплавы шлаковой и металлической ванн. Для повышения эффективности воздействия на структуру металла предлагается использование импульсных магнитных полей, в том числе созданных разрядами емкостных накопителей на магнитный контур, и комплексных способов управления кристаллизацией слитков ЭШП, основанных на тепловых и гидродинамических механизмах.

The paper deals with methods of impact on ingot metal solidification in electroslag remelting based on addition of modifiers and inoculants to the melt, pulse power supply, inducing melt oscillations, consumable electrode rotation, arc-slag remelting, pool blowing with gases, application of current-conducting mould and electromagnetic impact. Mechanisms are described, which ensure homogenizing and refinement of metal structure, advantages and disadvantages of various methods of impact on electroslag process are analyzed. It is shown that despite the large number of investigations demonstrating positive influence of the considered methods of impact on ESR ingot structure and properties, their results did not become widely accepted by industry, because of their inherent disadvantages. It is noted that external magnetic fields are an effective tool of controlling metal solidification at ESR, which allow applying contactless force impact on slag and metal pool melts. To increase the effectiveness of impact on metal structure, it is proposed to apply pulsed magnetic fields, in particular those generated by discharges of capacitive storages to magnetic circuit, and comprehensive methods to control solidification of ESR ingots, based on thermal and hydrodynamic mechanisms.