Способ выплавки никелевых жаропрочных лигатур с пониженным содержанием кремния

 

Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения - повышение производительности печи за счет снижения длительности процесса рафинирования. При выплавке жаропрочных лигатур с пониженным содержанием кремния проводят завалку и плавление шихты, введение шлакообразующих материалов, рафинирование, скачивание шлака и выпуск. В завалку вводят окислители, содержащие легирующие элементы, например, NIO, CR<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> в стехиометрическом отношении к элементам, имеющим большее сродство к кислороду, чем кремний, и после расплавления вводят смесь, содержащую 20 - 80% CAO и NICL<SB POS="POST">2</SB> остальное, в количестве 2 - 10% от массы металла. Производительность печи возрастает в 1,2 - 1,5 раза. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 1 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662665/02 (22) 16.03.89 (46) 07.07.91.Бюл N. 25 (72) B.À.I ðèroðÿí, А.И.Кочетов, А,Н.Игнатов, А.Я.Стомахин, А.В.Богданов, В.П.Степанов, В.С.Римкевич, А.А.Сисев,Е.М,Ломков, Е.Б.Качанов, В.А.Калицев и Н.Н;Николаев (53) 669.187.26 (088.8) (56) И-63-67, Инструкция завода "Электросталь" по выплавке жаропрочных сплавов.

Matsio Т, ets. Dephosphorlzation of crude .

stainless зтеП. — The Sumltomo Search, 1985, М 31, November, р.13-20 (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИКЕЛЕВЫХ

ЖАРОПРОЧНЫХ ЛИГАТУР С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к черной метал- . лургии, а именно к способам получения жа. ропрочных сплавов, Целью изобретения является повышение производительности печи за счет снижения длительности процесса рафинирования.

При низком содержании кремния в металле, которое характерно для жаропрочных никелевых сплавов (Si < 0,1 ), окисление Si твердыми окислителями или газообразным кислородом возможно только при существенном угаре Ti, Al, Cr, Nb, W.

В данном способе окислители вводят для окисления только титана и алюминия в период расплавления. Выплавляемые жаропрочные лигатуры содержат более 80% никеля и хрома. Поэтому введение окислителей меняет химический состав металла. С целью стабилизации химического состава и

„, ЯЫ,, 1661221 А1 (57) Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения — повышение производительности печи за счет снижения длительности процесса рафинирования, При выплавке жаропрочных лигатур с пониженным содержанием кремния проводят завалку и плавление шихты, введение шлакообразующих материалов, рафинирова-. ние, скачивание шлака и выпуск. B завалку вводят окислители. содержащие легирующие элементы, например, NIO, Сг Оз в стехиометрическом отношении к элементам, имеющим большее сродство к кислороду, чем кремний, и после расплавления вводят смесь, содержащую 20-80 (, СаО и NIClz остальное, в количестве 2-10 от массы металла. Производительность печи возрастает в 1,2-1,5 раза. 3 табл. снижения длительности процесса .рафинирования применяют окислители, не ухудшающие качества металла, например оксиды никеля и хрома. Применение окислителя зависит от необходимости ввода конкретного химического элемента для достижения заданного химического состава. Поэтому могут быть применены не только NiO и CrzOs, но и их смесь в зависимости от конкретных условий плавки.

При введении в завалку вместе с шихтой окислителей типа MI0, Сг20з окисление титана и алюминия происходит в период плавления шихты, что значительно сокращает продолжительность периода рафинирования. Кроме того, происходит легирование металла Ni и Cr, что увеличивает выход годного и экономит ценные легирующие элементы. Последующее применение шлаковой смеси (20-80 СаО и NICIz осталь1651221.ное) позволяет перевести кремний в шлак, Для связывания $102 в устойчивые соединения применяют СаО. Применение нестойкого галогенсодержащего вещества. например соли ЯС!2, позволяет удалить часть (10%) кремния в газовую фазу в виде

SlCI4, что способствует уменьшению активности кремния в шлаке, увеличивая силикатную емкость шлака. Кроме того, происходит долегирование металла никелем.

Окислители (%0 и Сг20з) вводятся для окисления в основном Ti u AI. Кремний окисляется кислородом воздуха во время скачивания старого шлака и в течение процесса, рафинирования под новым шлаком,содержащим СаО и NICh. Удаление кремния является основной операцией для достижения поставленной цели.

Хлорид никеля, применяемый в рафинированномм флюсе, является гигроскопичным химическим веществом, возгоняющимся без разложения при 970 С.

Предлагаемый способ предназначен для переработки неликвидных отходов, которые не могут быть использованы длявыплавки марочного металла из-за неконтролируемого содержания кремния.

Если в шлаковой смеси меньше 20% СаО, эффективность использования NICIz уменьшается вследствие его возгонки, скорость рафинирования металла от кремния снижается и длительность периода рафинирования увеличивается. Если в смеси больше

80% СаО, то влияние NICIz снижается, шлак густеет и коэффициент массопереноса снижается, а следовательно, снижается скорость удаления кремния из расплава (табл.1), При массе рафинирующей смеси ниже

2% от массы металла обнаружено превышение концентрации кремния в металле выше заданной. Этот эффект вызван недостаточной силикатной емкостью шлака. Увеличение количества рафинирующей смеси выше

10% вызывает дополнительное окисление ценных легирующих элементов вследствие увеличения времени плавки (табл.2).

Применение окислителей NIO u Сг Оз в стехиометрическом отношении к титану и алюминию позволяет в период расплавления полностью перевести в шлак титан и алюминий.

Пример 1. Отходы ниКелевых жаропрочных сплавов в количестве 200г следующего химического состава, %: хром 34; вольфрам 5,6; молибден 3; титан 0,9; алюминий 0,9; ниобий 0,9; кремний 0,2 загружают в печь Таммана вместе со стехиометрическим количеством закиси никеля (14г) для, окисления титана и алюминия. После расПлавления металл нагревают до 14801520 С, отбирают пробу на химический анализ и скачивают шлак. Затем на поверхность расплава подают смесь свежеобожженных хлорида никеля и извести в отношении 1;1 в количестве 2-10% от массы металла. Через 45 мин после наведения шлака его скачивают и сливают металл в изложницу. В результате плавки из отходов, которые считаются неликвидными, пол10 учают лигатуру, пригодную для выплавки марочного металла {табл,2).

Пример 2 (опытно-промышленный эксперимент). Отходы жаропрочного никелевого сплава ХН50ВМТЮ в количестве 1 т

15 -загружают в однотонную открытую индукционную печь вместе с 80 кг закиси никеля для окисления Ti и AI, После расплавления металл нагревают до 1480-1520 С, отбирают пробу на химический анализ. Скачивают старый шлак и заводят новый из СаОМС!д(1:1) в количестве 75 кг, Через 1 ч 40 мин металл сливают в ковш с последующей разливкой в изложницу. Из-под ковша берут пробу на химический анализ, В результате плавки их отходов, которые считаются неликвидными, получают лигатуру, пригодную для выплавки марочного металла (табл.3).

Пример 3 (опытно-промышленный эксперимент). Отходы жаропрочного никелевого сплава XH508MTIO в количестве 1 т загружают в однотонную открытую индукционную печь вместе с 120 кг Сг20з для окисления TI u AI. Далее по примеру 2.. Химический анализ полученной лигатуры приведен в табл.3.

Пример 4 (опытно-промышленный эксперимент), Отходы жаропрочного никелевого сплава ХН50ВМТЮ в количестве 1 т загружают в однотонную открытую индукционную печь вместе с 100 кг N:0 — CnOa {40-60%) для окисления Т1 и Al. Далее по примеру 2.

Химический анализ получеиый лигатуры приведен в табл.3.

Как показано в примерах, в результате

45 плавки неликвидных отходов получается лигатура, пригодная для выплавки марочного металла.

Производительность печи, работающей по предлагаемому способу, возрастает в

50 1,2-1,5 раз.

Формула изобретения

Способ выплавки никелевых.жаропрочных лигатур с пониженным содержанием кремния, включающий завалку и плавле—

55 ние шихты, введение шлакообразующих материалов, рафинирование, скачивание шлака и выпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи за счет снижения длительности процесса рафинирования,. в завалку вво1661221

Таблица1

Производительность печи(длительность плавки) в зависимости от реализации способа

Таблица2

Результаты химического анализа лигатуры, выплавленной по примеру 1

ТаблицаЗ

Результаты химического анализа" лигатуры, выплавленной по примерам 2 — 4 дят окислители, содержащие легирующие элементы NiO, Cr20z в стехиометрическом отношении к элементам, имеющим большее сродство к кислороду, чем кремний, а в качестве шлакообразующих материалов присаживают смесь, содержащую СаО 20-80, М! С(г остальное, в количестве 2-10$ от массы металла,