Способ выплавки никельхромовых сплавов

 

Расплавляют шихту с наведением известковоглиноземкремнеземистого шлака с основностью 1,5-5, после достижения температуры 1360-1440°С вводят титан в количестве 0,015-0 045% от массы металлошихты 2 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{5I)5 С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868095/02 (22) 21,09.90 (46) 23.07.92. Бюл. ¹ 27 (71) Электрометаллургический завод "Электросталь" им. И.Ф.Тевосяна (72) С.В,Богданов, В.С.Римкевич, А.П.Сисев, M,Ï.Мигачев, А,A.Èëüèíîâ и Е.В.Малышева (56) Авторское свидетельство СССР

N 572503, кл. С 21 С 5/52. 1976.

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке никельхромовых сплавов в электропечах.

Обычная выплавка никелевых сплавов методом сплавления легированных отходов, никеля и хрома в открытых дуговых электропечах отличается невысокой технологической пластичностью отдельных плавок и повышенным угаром хрома. При одинаковых условиях выплавки сплава с раскислением и модифицированием причина низкой пластичности заключается в загрязнении металла нитридами, что обусловлено относительно высокой растворимостью азота в никельхромовых сплавах при температурах сталеплавильных процессов, Растворимость азота в никельхромовом расплаве при электродуговой плавке с присадкой хрома в завалку остается практически постоячной, а загрязненность конечного металла нитридами оценивается по характеру расположения и размерами нитридов, Нитриды оказывают отрицательное влияние на качество никельхромовых деформируемых сплавов.

Наиболее близким к изобретению является способ получения стали с низким содержанием азота, включающий расплав„,. Ж 1, 1749245 А1 (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИКЕЛЬХРОМОВЫХ СПЛАВОВ (57) Расплавляют шихту с наведением известковоглиноземкремнеземистого шлака с основностью 1,5 — 5, после достижения температуры 1360 — 1440 С вводят титан в количестве 0,015 — 0,045% от массы металлошихты, 2 табл. ление исходного металла, окислительную продувку с предварительным раскислением кремнистыми раскислителями и легированием ферросплавами с последующей присадкой титана, который задают из расчета

0,05 — 0,20% от массы садки за 10 — 30 мин до выпуска. При этом удаление азота связано с образованием твердых нитридов титана, с последующим их осаждением на окислах, всплыванием таких включений и ассимиляцией их шлаком.

Однако известный способ удаления азота в виде нитридов титана при выплавке никельхромовых сплавов практически нереализуем, так как при введении титана в расплав перед выпуском из печи растворимость азота в сплаве увеличивается и происходит дополнительное загрязнение металла азотом за счет контакта расплава с атмосферой при выплавке. Это обусловлено более низким коэффициентом активности титана в никеле и никельхромовых сплавов по сравнению с жидким железом и сталями.

Таким образом, указанных концентраций титана по извес ному способу недостаточно для образования нитридов в никелевых сплавах при температурах плавки и выпуска сплава из печи, а технология является неэф1749245 фективной для деазотации никелевых сплавов и экономии легирующих путем их оптимального соотношения в завалке при плавке, Цель изобретения — экономия легирующих, снижение загрязненности металла нитридами и увеличение выхода годного.

Указанная цель достигается тем, что после расплавления завалки при 1360 — 1440 С и основности известково-кремнеземистого шлака 1,5 — 5 в ванну присаживают титан в количестве (0,015 — 0,045)% от массы металлошихты.

Известно, что высокохромистые никелевые сплавыпс содержанием 51 мас, % хрома кристаллизуются при 1340 С, а сплавы с

10 — 20 мас. % хрома плавятся в довольно узком температурном интервале на 40-50 С ниже температуры плавления никеля. Фактически, при выплавке средняя температура расплава при присадке титана на 10-12 С выше температуры ликвидус расчетного химсостава выплавляемого никельхромового сплава. В заявляемом интервале температур скорость выноса нитридов из металла в шлак значительно выше скорости растворения нитридов в расплаве, что позволяет удалять азот из сплава по нитридному механизму.

При введении титана в никельхромовый расплав при температурах, близких к интервалу температур двухфазной области, образуются нитриды титана, которые выносятся в шлак, Нитрид титана хорошо смачивается шлаками системы СаО-AI203-SiQy с основностью в пределах 1,5 — 5. Краевой угол смачивания нитрида титана шлаком изменяется от 0 до 20,а работа адгезии нитрида титана к шлаку больше, чем к никельхромовому расплаву, и превышает 1000 мДж/м (таб. 1).

Если основность шлака меньше 1,5, то никельхромовый расплав загрязняется при плавке кремнием. Это является недопустимым, так как ведет к отбраковке металла по химсоставу. При основности шлака более 5 температура плавления шлака высока по сравнению с температурой плавления никельхромового сплава. Образующийся гетерогенный шлак практически не ассимилирует нитриды титана, что обусловливает загрязнение металлического расплава азотом и является причиной резкого снижения технологической пластичности сплава из-за наличия в нем нитридов титана.

Опытным путем установлено количество добавок титана в ванну для деазотации металла по нитридному механизму без загрязнения расплава титаном. Для присадок титана меньших 0,015 от массы завалки в температурном интервале 1360-1440 С нитриды титана в никельхромовом расплаве не образуются из-за окисления титана растворенным кислородом. В этом случае титан работает как раскислитель, Если количество титана превышает 0,045 от массы завалки, расплав легируется титаном, что для сплавов без титана является нежелательным.

Кроме того, повышение содержания титана

10 сопровождается увеличением растворимости азота в конечном металле, а из-за вторичного окисления титана происходит загрязнение сплава оксидами. В заявляемых количествах присадка титана по указан15 торый наводят присадкой в печь смеси из извести и силикокальция, Перед выпуском в металл вводят кальций из расчета его получения в готовом металле 0,03 — 0,06 мас. %. производят отков квадратной пробы и при о

1510 С металл выпускают из печи, Разливку проводят обычным порядком в несмазанные изложницы дпп слитков ывссои ф 000 кт.

55 ному температурному и шлаковому режиму связывает азот в нитриды без насыщения расплава титаном.

В литературе отсутствуют сведения о

20 выплавке никельхромовых сплавов с введением хрома совместно с никелем и легированными отходами в завалку, после расплавления которой производят деазотацию расплава по нитридному механизму пу25 тем дачи титана при строго определенной температуре и основности шлака, В условиях открытой электроплавки указанный способ для экономии легирующих и повышения выхода годного при производстве никеле30 вых сплавов ранее не применялся.

Пример, Использование предлагаемого способа при выплавке нихрома

Х20Н80 в 5-тонной дуговой электропечи, В завалку используют металлический

35 никель, хром, кусковые отходы, листовую обрезь и стружку нихрома, На подину печи перед завалкой шихты дают известь и плавиковый шпат из расчета получения основности шлака после расплавления шихты и

40 при последующей плавке, равной 3,2. После расплавления завалки при 1400» 40 С в металл присаживают металлический титан в. количествах, соответствующих заявляемым переделами и выходящих за эти пределы.

45 Далее при 1470 С расплав легируют металлическим марганцем, а шлак раскисляют смесью из порошкообразного силикокальция, извести и проверяют ковкость квадратной пробы, после чего в расплав вводят

50 металлический кальций в количестве до

1 кг/т, отбирают пробы на химанализ и проводят рафинировку под белым шлаком, ко1749245

Слитки на стане 600 прокатывают в заготовку 125 мм по известной технологии. По результатам взвешивания слитков и проката рассчитывают выход годного при переделе сплава. 5

Результаты по выплавке сплава по предлагаемой технологии сравнивают с выплавкой сплава по известной технологии, по которой после раскисления и легирбвания расплава за 15 мин до выпуска металла 10 из печи в него присаживают на 0,05 мас. % титана с целью возможного удаления азота из сплава, Полученные слитки проходят. аналогичный передел в заготовку 125 мм.

В табл. 2 приведены данные о влиянии 15 способа выплавки нихрома с обработкой расплава титаном под шлаком с регламентированной основностью при 1400+ 40 С после расплавления завалки. После присадки титана в расплав содержание азота в 20 сплаве Х20Н80, выплавленном по предлагаемой технологии с оптимальным расходом титана на плавке, в 2 раза ниже предела растворимости азота для нихрома и отсутствует загрязнение сплава титаном и нит- 25 ридами. По сравнению с известной технологией содержание азота снижают на

30 отн. %, что дает возможность йовысить выход годного при переделе слитков в заготовку на 4 абс. % по сравнению с металлом 30

Та блица 1

Показатели шлака

Параметры па примеру (3

1 1 2 4 (5

1,4

1,5 3,2 5,0 5,2

Температура плавления шлака, С о

1350 1360 1490 1440 1450

1,007 1,015 1,045 1,075 1,032 20

0 0

Низкая Смачивание шлаком основ- нитрида титана хорошее ность шлаНитрид титана плохо смачивается

Примечание шлаком ка приводит к загрязнению металла кремнием

0CHOBHQCTbi (7сао) — тГГо,) Отношение Т пл. шлака

Т яп. звтектики

Ni-Cr

Угол смачивания шлаком нитрида титана, град известной технологии выплавки. Выход годного по оптимальным вариантам выплавки повышает 70%, что возможно благодаря более высокой технологической пластичности металла, в котором отсутствуют нитриды размером 35 — 40 мкм. B сплаве. полученном по известной технологии, наблюдаются строчки нитридов, вытянутые в направлении прокатки, а также отдельно взятые крупные нитриды титана, которые являлись причиной образования большого количества грубых рванин и трещин. Сплав, выплавленный по предлагаемой технологии. укаэанных дефектов не имеет даже при поBblLU8HHoM содержании хрома, близком к верхнему пределу по марочному составу.

Формула изобретения

Способ выплавки никельхромовых сплавов, включающий завалку шихты. расплавление, ввод титана и выпуск металла из печи, отличающийся тем. что. с целью экономии легирующих, снижения загрязненности металла нитридами и увеличения выхода годного во время расплавления шихты наводят йзвестково-глинозем-кремнеземистый шлак с основностью 1,5 — 5,0, а титан вводят после расплавления завалки при температуре расплава 1360 — 1440 C в количестве 0,015-0.045% от массы металлошихты.

1749245 таблица 2

Параметры деазотации

Баланс металла

Режим плавки по титану

Сплав по примеру (ТЦ„Усвоение Вк. V„, мас.". Т<к мас. ма с,>> т„ (T1j H мас.Ф

Получено Выход годсорта, ного, Ф кг

Расчет на

11„-М к

11н

Задано слитков, кг завалку, кг

5400 3670 68

С,050 0,030 60 0,062 0,060 3,2

2,85

5700 кг. Стандартное усвоение титана 602.

Приме ч а н и е. Масса завалки

Составитель И.Чепикова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т Палий

Редактор Н,Рогулич

Заказ 25б4 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемый

2

4

Известный

6,80 0,014 ,85 . О, 015 ,70 0,030 ,55 о,045 ,85, 0,050

0,003

0,005

0,010

0,015

0,030

21 0,055

33 0,055

33 0,055

33 0,055

60 0,055

0,055 0

0,040 27,3

0,038 30,9

0,038 30,9

0,050 9,1

5400

3500 65

3780 70

3890 72

3830 71

3675 68