К вопросу об изменении электрических характеристик комбинированных электродов «окатыш - лигатура» для ЭШП

Себестоимость металла, полученного в результате электрошлакового переплава, достаточно высока и обусловлена значительными затратами при получении расходуемых электродов.

На металлургических заводах нашли применение четыре основных способа производства расходуемых электродов для ЭШП: прокатка на крупносортных станах, литье на машинах непрерывного литья заготовки, литье в специальные изложницы и ковка на молотах. Перспективным представляется способ получения расходуемых электродов методом литья в специальные изложницы [1]. Особенную актуальность данный способ приобретает при получении электродов из трудно-деформируемых марок сталей. Использование металлизованных окатышей (МО) с их преимуществами первородного сырья также позволит снизить себестоимость конечной металлопродукции.

В работе [2] предложены различные технологические схемы получения расходуемых электродов с использованием металлизованных окатышей и лигатуры заданного химического состава для последующего электрошлакового переплава. Анализ преимуществ и недостатков различных технологических вариантов формирования комбинированных электродов показал, что наиболее предпочтительным является способ одновременной подачи металлизованных окатышей и жидкой лигатуры в специальную изложницу [3].

Для поддержания максимальной мощности шлаковой ванны, расходуемые электроды должны обладать наименьшим электрическим сопротивлением, что позволит обеспечить большую тепловую эффективность процесса. Поэтому возникает необходимость изучения влияния МО на электросопротивление комбинированного электрода для ЭШП.

В данной работе рассмотрены некоторые вопросы, связанные с изучением электрических характеристик расходуемых электродов, полученных с использованием металлизованных окатышей и жидкой лигатуры.

Для проведения исследований экспериментально были получены образцы литых электродов диаметром 50 мм как без использования окатышей, т. е. из чистой лигатуры, так и с использованием МО и лигатуры методом одновременной подачи в специзложницу в массовом соотношении 1:3 (рис. 1).

Для формирования электродов использовались металлизованные окатыши производства ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» (табл. 1), степень металлизации которых достигает 96 %, а в качестве лигатуры - сталь марки 20Х27Н4СЛ (табл. 2).

Рис. 1. Экспериментальные образцы расходуемых электродов: слева - без окатышей; справа - с добавлением окатышей

С помощью схемы, приведенной на рис. 2, проводились измерения тока при приложении напряжений 0,3, 0,6 и 1,5 В к различным контактным точкам торцов электрода. Значения тока находились в интервале 1,9...6,5 А. Для осуществления измерений использовалось следующее оборудование: источник стабилизированный ТЕС 15 (0... 15 В), вольтметр М 2020 (класс точности 0,2 %) и ампервольтметр Ц 4311 (класс точности 0,5 %).

На основе полученных значений токов и напряжений рассчитывали сопротивление электродов по закону Ома для участка цепи:

где R - электрическое сопротивление электрода, Ом; U - приложенное к торцам электрода напряжение, В; /-силатока, А.

Удельное электрическое сопротивление электродов рассчитывали по следующей формуле:

где р - удельное электрическое сопротивление, Ом м; R - электрическое сопротивление электрода, Ом; 8 - площадь поперечного сечения электрода, м²; / - длина электрода, м.

Результаты расчетов удельного сопротивления электродов без окатышей и с использованием МО приведены на рис. 3.

Полученные значения удельного сопротивления электродов были обработаны общими статистическими методами [4] с помощью программного пакета MS Excel. Результаты обработки данных приведены в табл. 3.

Результаты статистической обработки полученных значений показали однородность выборки (v(p)<33%).

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что комбинированные электроды, полученные с использованием МО, обладают меньшим удельным сопротивлением (рср2) по сравнению с

Таблица 1

Химический состав металлизованных окатышей ОАО «ОЭМК»

Элемент	Геобщ	FcMeT	С	S	р	Ti	Си	Zn
Содержание, %	90,50	87,00	1,700	0,004	0,011	0,020	0,006	0,002

Окончание табл. 1

Элемент	Sn	Pb	Sb	As	SiO2	СаО	А12Оз	MgO	MnO
Содержание, %	0,002	0,001	0,001	0,001	3,900	2,000	0,280	0,260	0,035

Таблица 2

Рис. 2. Электрическая схема для определения удельного сопротивления электродов

Рис. 3. Числовые значения удельного сопротивления электродов: а - без окатышей; • - с добавлением окатышей

Химический состав используемой лигатуры

Элемент	с	Si	Мп	S	р	№	Сг
Содержание, %	0,200	0,810	0,660	0,016	0,032	3,050	26,380

Чуманов И.В., Трофимова С.Н., Ворона Е.А.

К вопросу об изменении электрических характеристик комбинированных электродов «окатыш - лигатура» для ЭШП

Таблица 3

Результаты статистической обработки данных

Параметр Электрод без МО Электрод с МО Среднее удельное сопротивление рср, Омм 1,343-Ю"4 1,086-Ю’4 Дисперсия Z)(p), (Ом-м)2 2,217-Ю’10 1,340-Ю’10 Среднее квадратическое отклонение о(р), Ом м 1,489-Ю’5 1,158-Ю’5 Среднее линейное отклонение а(р), Ом м 1,189Ю’5 0,868-Ю’5 Средняя ошибка выборки S(p), Ом м 1,922-10"6 1,495-10"6 Коэффициент вариации v(p), % 11,085 10,657 литыми электродами без металлизованных окатышей (рср1). Снижение удельного сопротивления электрода с окатышами можно объяснить наличием в структуре МО свободного углерода [5], который имеет более высокую электрическую проводимость, чем лигатура.

Таким образом, использование металлизованных окатышей для формирования комбинированных расходуемых электродов способствует снижению удельного сопротивления примерно на 15...20 %. Это позволит несколько повысить тепловую эффективность процесса за счет уменьшения потерь, связанных с электрическим сопротивлением электрода.