Способ производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи

Способ производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: расплавляют металлошихту, содержащую до 60% металлоотходов, в открытой индукционной печи, вводят в печь кусковой алюминий в количестве 0,4-1,5 кг/т при расплавлении 0,1-0,3 общей массы металлошихты, наводят шлак, определяют химсостав металла, доводят активность кислорода в металле до 0,0003-0,003% при содержании алюминия в пределах 0,03-0,12%, легируют, модифицируют металл, выпускают из печи и разливают . 1 з.п ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819156/02 (22) 07.03.90 (46) 23.07.92, Бюл. ¹ 27 (71) Центральный научно-исследователь- ский институт черной металлургии им, И.П.Бардина (72) А.С.Калугин, О.А.Бальдман, М.Ш,Баренбойм, В.M.Ñêîñû ðåâ, В.B. Ïîêèäû øåâ, А,А.Иванов, В.П.Антроповский и А, С,Александров (56) Выплавка прецизионных сплавов в оТ крытых индукционных высокочастотных печах емкостью 0,5 т и 1 т. Технологическая инструкция ТИ 165-ПС-5-87. Л., 1987.

Изобретение относится к металлургии прецизионных сплавов, преимущественно сплавов с заданным ТКЛР, и может быть использовано при производстве прецизионных сплавов, например, на основе железа и железа-никеля (ковара 29НК и других) в открытых индукционных печах, Наиболее близким к изобретению является способ производства прецизионных. сплавов в открытых индукционных печах, включающий расплавление металлошихты, содержащей до 60% металлоотходов, ввод в печь кускового алюминия в процессе плавления металлошихты, наведеНие шлака, определение химсостава металла, раскисление и/или легирование, модифицирование металла, выпуск из печи, разливку в слитки и ковку слитков.

Известный способ обеспечивает получение готовой металлопродукции с заданными свойствами, однако в ряде случаев наблюдается разрушение слитков при ков„„ Д2„„1749244 А1 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕЦИЗИОННЫХ СПЛАВОВ В ОТКРЫТОЙ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ (57) Сущность изобретения: расплавляют металлошихту, содержащую до 60% металлоотходов, в открытой индукционной печи, вводят в печь кусковой алюминий в количестве 0,4 — 1,5 кг/т при расплавлении 0,1-0,3 общей массы металлошихты, наводят шлак, определяют химсостав металла, доводят активность кислорода в металле до

0,0003 — 0,003% при содержании алюминия в пределах 0,03 — 0,12%, легируют, модифицируют металл, выпускают из печи и разливают. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. ке. Доля такой отбраковки составляет до

10%.

Целью изобретения является повышение выхода годных слитков за счет улучшения их ковкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи, включающему расплавление металлошихты, содержащей до 60% металлоотходов, ввод в печь кускового алюминия в процессе плавления металлошихты, наведение шлака, определение химсостава металла, раскисление и/или легирование, и модифицирование металла, выпуск из печи, разливку в слигки и ковку слитков, активность кислорода в металле перед легированием доводят до 0,0003 — 0,003%, при содержании алюминия в пределах 0,030,12%, Кроме того, кусковой алюминий вводят в печь в количестве 0,4 — 1,5 кг/т при рас1749244 плавлении 0,1 — 0,3 общей массы металлошихты, Диапазон активности кислорода перед легированием 0,0003 — 0,003 и содержание алюминия в пределах 0,03 — 0,12% были определены экспериментально в процессе обработки результатов опытных плавок. При указанных значениях активности кислорода ао и содержании алюминия (Al) на большом массиве опытных плавок установлено снижение отбраковки слитков за счет улучшения их ковкости, Если ао меньше 0,0003, наблюдалось повышение отбраковки слитков при ковке, что связано с увеличением доли кислорода, связанного в неметаллургическую оксидную фазу. Как известно, увеличение содержания неметаллической фазы в металле отрицательно сказывается на его пластических свойствах и, следовательно, ковкости, При ао больше 0,003 присадки модификаторов (Mg, Са и Ti), не оказывают десульфурирующего и модифицирующего действия, а расходуются на раскисление (так как равновесное содержание кислорода с указанными элементами ниже, чем фактическое его содержание в расплаве). В результате оксидная, нитридная и, особенно, сульфидная неметаллические фазы не модифицируются, что также отрицательно сказывается на горячей пластичности металла, снижается его ковкость и обуславливает повышение разрушэемости слитков при ковке.

Механизм влияния алюминия на ковкость связывают с составом, и. возможно, размерами оксидных и нитридных неметаллических включений. При этом в диапазоне

0,03 — 0,12% (Al) состав и размеры этих включений таковы, что они легко удаляются л не оказывают заметного влияния на пластичность и ковкость металла, При содержаниях алюминия ниже

0,03 пластичность металла ухудшается, что приводит к снижению ковкости и повышенной отбраковке слитков при ковке.

При содержаниях алюминия свыше

0,12% ковкость металла также ухудшается, о чем свидетельствует повышение отбраковки слитков, При использовании в шихте до 60% металлоотходов в металле перед диффузионным раскислением содержится до 0,2 Si, до 0,2 Мп, до 0,05% Mg, Ti, Са, которые в совокупности определяют ао. Поэтому надежной взаимосвязи между (Al) и ао не обнаружено.

Ввод кускового алюминия в печь в количестве 0,4 — 1,5 кг/т при расплавлении 0,1—

0,3 общей массы M .таллошиxты

45 в количестве более 1,5 кг/т, на -начальной стадии плавления, которое характеризуется плохо сформированным шлаком, происходит интенсивное взаимодействие расплава с кислородом и азотом воздуха (при черезмерно высоком содержании алюминия в ванне). Образовавшаяся в этом случае неметаллическая фаза не успевает удалиться из него к концу плавления металлошихты, что обуславливает повышенное ее содержание в металле, и некоторое ухудшение ковкости. а следовательно, и снижение выхода годных слитков.

Если кусковой алюминий присаживать ранее, чем расплавится 0,10 общей массы металлошихты, в силу недостаточно интенсивного движения металла в нижней части тигля печи (уровень металла к моменту расплавления 0,1 общей массы металлошихты составляет 10 — 12 см) и в отсутствии жидкоподвижного шлака большая часть алюминия сгорает на воздухе, не поглощаясь ванной

При этом пересыщения алюминием последней практически не происходит, образуется мелкодисперсная неметаллическая фаза, которая плохо удаляется, что прлводит к некоторому снижению ковкости металла и снижению выхода годных слитков. ,Если кусковой алюминий присаживать позднее, чем расплавится 0,3 общей массы металлошихты, оставшегося времени до обеспечивает дополнительно повышение ковкости металла и, следовательно, еще большее снижение отбраковки слитков при ковке. Этот факт объясняется тем, что образуется в печи на начальной стадии плавления металлошихты сильно перенасыщенный алюминием расплав, который обеспечивает более глубокое раскисление ванны, и более крупные размеры неметаллической фазы, чем в случае диффузионного раскисления, когда поглощение алюминия расплавом происходит постепенно, Причем в первом случае за время плавления (1 ч) образовавшаяся неметаллическая фаза в значительной степени успевает удалиться из металлического расплава, Если кусковой алюминий вводить в печь в количестве менее 0,4 кг/т, пересыщения по алюминию недостаточно, чтобы . обеспечить образование неметаллической фазы увеличенных размеров; в результате за время расплавления она не успевает ассимилироваться шлаком или осесть на футеровке печи, Последнее обстоятельство и обуславливает наблюдаемое на практике некоторое понижение ковкости металла, и, следовательно, уменьшение выхода годного.

Если кусковой алюминий вводить в печь

1749244

10

55 конца периода плавления недостаточно, чтобы образовавшаяся неметаллическая фаза в полной мере удалилась иэ расплава.

При этом несколько ухудшается ковкость металла и, следовательно, снижается выход годных слитков.

Пример. В 1-тонной открытой индукционной печи выплавляли сплав ковар(марка 29НК). В завалку давали металлошихту, состоящую из компактных металлоотходов данной марки (слитки, обрубки при ковке, прокатке, "хвосты", стружка или лента) в количестве 500-550 кг, а также железо, никель и кобальт в соотношении, соответствующем марочному составу этих элементов в сплаве. При расплавлении 0,07 — 0,4 общей массы металлошихты в ванну присаживают 0,21,6 кг кускового алюминия и 1 — 2 кг шлакообраэующей смеси. После полного расплавления шихты скачивают первичный шлак, наводят новый известковый шлак, контролируют температуру металла, активность кислорода в нем определяют кислородным зойдом

УКОС 1 и затем отбирают пробу для определения химсостава (Ni, Со, Si, Мп, Т(, Al), Если ао=0,003-0,0003% и (А!) = 0,030,12, раскисления не производят, легируют металл FeSI и Мп, а затем модифицируют присадками лигатур Nimg, SICa, FeTI, Перед выпуском отбирают пробу на ковкость.

Если ао и (Al) не попадают в указанные диапазоны, проводят диффузионное раскисление путем присадки на шлак до 0,4 (4 кг) от массы металла алюминиевого порошка ПА-1. После раскисления отбирают пробы металла для определения содержания алюминия и вновь контролировали ао, Если ао > 0,003, в ванну присаживают алюминий в виде прутков массой 100 — 200 г до тех пор, пока ао не снижалось до 0,0003—

0,003 . Если ао <0,0003, металл продувают аргоном и дают выдержку в течение 4 — 6 мин. Как правило, после этого активность кислорода повышалась до 0,0004 — 0,0006, Если (А1) <0,03, присаживают алюминиевые прутки массой 100 — 200 г(3 — 5 шт.). Обычно этого количества хватало, чтобы (А!)=0,04 — 0,07о, При (АЦ > 0,12о производят выдержку ванны при повышенной температуре с одновременной продувкой ее инертным газом, Затем проводят легирование и модифицирование металла, как описано выше и отбирают пробу на ковкость.

Далее металл выпускают в ковш и разливают через воронку в четыре 250-килограммовые изложницы. Затем слитки обдирают на токарном станке, нагревают и

IlpoKoBblBBIoT на паровоздушном молоте, Ковкость металла определяют путем проковки пробы на квадрат с последующим

45 загибом на 180 по трехбалльной шкале; 3— очень хорошая ковкость, 2 — xopou!àÿ ковкость, 1 — удовлетворительная ковкость, Результаты, полученные на опытной серии плавок, приведены в таблице. S примере приведены усредненные данные, полученные на 114 плавках текущего производства. В среднем отбраковка слитков на ковке для этих плавок составляет 0,1 слитка на плавку (т.е, в 10 плавках в среднем отбраковывался 1 слиток).

Из таблицы следует, что при ао в диапазоне 0,0003-0,003 и (Al) в пределах

0,03-0,127 отбраковка слитков при ковке составляет 8 (примеры 1-6). Если же хотя бы один из этих примеров выходил за заявленный диапазон, то повышения выхода годных слитков не наблюдалось (примеры

13 — 17), По отношению к известному(пример 20) предлагаемый способ обеспечивает повышение выхода годного в среднем на 0,02 слитка на плавку.

При вводе кускового алюминия в количестве 0,5 — 1,5 кг/т при расплавлении 0,10,3 общей массы металлошихты (примеры

13 — 17) наблюдается еще больший выход годных слитков (в среднем 3,93 на плавку вместо 3,9 по известному способу). Кроме того, за счет исключения диффузионного раскисления продолжительность плавки снижена на 15 — 20 мин, Изобретение не исключает и другие варианты его реализации, например, с разливкой металла на МНЛЗ, Предлагаемый способ позволяет повысить выход годных слитков в среднем на

0,02 — 0,03 на плавку.

Формула изобретения

1. Способ производства и рецизион н ых сплавов в открытой индукционной печи, преимущественно сплавов на основе железо — никель с заданным ТКЛР, включающий расплавление металлошихты, содержащей до 60 металлоотходов, ввод в печь кускового алюминия в процессе расплавления металлошихты, раскисление и/или легирование, модифицирование металла, выпуск

его из печи, разливку в слитки и ковку слитков, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных слитков за счет улучшения их ковкости, активность кислорода в металле перед легированием доводят до 0,0003 — 0,003 при содержании алюминия в пределах 0,03 — 0,12, 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что кусковый алюминий вводят в печь в количестве 0,4 — 1,5 кг/т при расплавлении

0,10 — 0,30 общей массы металлошихты.

I о о л

О Y и

O1 tg о с

Y C

3X и с z о

Q х сп

z м

S о а с о

Э

И л

Ф

Э

Z х ц ч о

l ч ч о е

x a

2 о й

X с ">

2 CI>

Z чм о

X е ч z сС х е

2 а сс> и

Э

2 х

Э

z ч

Э а о л

Э

X х

tg

Т е

S а с:

2 2 аz е

О z

Э (0 Ч и Э

maà ай о

m s с цй

tg

3о ч о

1 1 о 1 о I с х I ! с и 3

mos 1

I tf» !

S

S

tg с и о оf — сч с> оа о

ОООООО м о

СЧ СЧ М Cl М N а а -о

*л л« аоаооо

СЧ о о

t33

s х

to

3Е а о«Г е

М с 4 м-С ооаooo

ОООООО

СЧ С 4

Ю о о

С 4 С 4 С»3

OQOOOO

ОООООО с 4

О

Ю ц о

О fo

L> X

I о

О Ф >С

Ф

1-сч

Э*о

У S L

SXO .с а х о с х ьс tg ч сс х

z е с;

S х о и L о. х

1.Г>

СЧ -". С >- - 3 1

1 -С

I о

Со о. о

> о е х

S с о

t г г лг»с

OQOOQO

oooooo л

С»

f ллf ло

О ОООО л

О ООООО с» л д. о о о

I

1

1

1

1

I о

m o

v o

Ф х х е

X е о m

Ф!

I

I

1

1

IC

z

l"

Я » с с

О> 34 > О О» >С> И

СЧ С 3 С 3 СЧ СЧ С 4 л

О О С» О О О

Ю >Л m СГ> IC3

33 с 1 СЧ С»4 С 4 О>

ОООООО

О

СЧ

О о олг о

Ф

X с»

Л >4> о о

o o о о с» о с- о

СЧ оо оо л о о г>

О -С а о с» о л о о

С 4 М С 4 моoмо

OOQOOQ

OOOOOO

ОООООО о м с> с> л о

> о

I ч о

>О и

О

o s

О 0 с а о с

>х

Б

lo е е foo

»л С 4 о л

a a е

m.X

Ф r

С3.

o c

fO >S

С 2

aX

oi e

a m

C а -сч г>

СО 3»>

СЧ М-». 33>ч» Г

I

I

I

I

I

1 !

1 !

1

1 1

I

I

I

I

1

I

I

I

I

1

I !

I

I, I

1 !

1

1

I

I !

1

I

1 !

1

I

1 X 1! 3 Е I

1 Э S, 3 с х

I tO I ч и е о! а а

1 С 1- 1

1 1

I Ф 1

m I

1 I с l о 1

fo Я

1 a S I

1 Х 1 о е

С 1 !

1 I 1 оае хйсо

smmv

3 Ш

Л 0 Х 2 и 1- L 1- I

О х О Y Х

>S Е и . S

Е X 0îî 3 I а ох о и X o лссс и Y Y S ig

fO Z I- 1

С 2 IO S tg

Ч Х X I

О3 х

>-Е

Э а л о ы и tli с

m c о

tg х

S ч о сп хм

Z Iсх э о сс

L ч fo

О 3х и

2 О

Cf» O

С 4 С 4 С 4 С 4 СЧ л

Y и

Э и tg

2 ОС с

Э X tg с сх

m v а сп

m x и 2м

e IX пой

% с ц Ф

Ч О и о х >X-2V

2m О и v

1749244

3е сс с

Ф

fg

3о о

v л

Ф и

О fo

I- C

X с m

v x

IЭ

tk с

tg

Iо х

o m и и с о с

1" fg

x x с

v сч

С3

X л

2М

z о е

L Z ц ц Ф о а

x o

f3» и м м м м сч

- mWмФ.

-oоао л л ааааа

О 33->Ч» М=3.

OOOO

ООООО

1 1 I I во о а о сч ммОаааа

>Г>ОЛ. . М а о а г м мо о

OOOQO о о о с> о

OQOQO