Расходуемый электрод для производства стали марки чс82-ш

Авторы патента:

H05B7/07 - предназначенные для плавления

C22B9/18 - электрошлаковая переплавка

Владельцы патента RU 2571021:

ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" (RU)

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к производству слитков бор- и титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом для изготовления деталей атомного оборудования с высокой нейтронной поглощаемостью. Расходуемый электрод содержит, мас.%: углерод 0,02-0,06, марганец не более 0,5, кремний не более 0,5, никель не более 0,5, хром 13,0-16,0, медь не более 0,30, молибден не более 0,3, вольфрам не более 0,2, ванадий 0,15-0,30, титан 3,6-4,0, алюминий не более 0,5 и бор 1,3-1,8, при этом соотношение содержания титана и бора в исходном металле электрода не менее 2,2. Изобретение позволяет получить металл, отвечающий требованиям выплавляемой марки стали ЧС82 с гарантированным содержанием титана и равномерными свойствами по объему выплавляемого слитка. 3 табл.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для получения слитков ЭШП бор- и титансодержащих коррозионно-стойких марок стали с высокой нейтронной поглощаемостью, в частности стали марки ЧС82.

Известен расходуемый электрод для производства слитков ЭШП, имеющий химический состав, соответствующий готовой стали, в том числе титан и бор. Для сохранения требуемого содержания титана в металле ЭШП переплав осуществляется в атмосфере аргона [1].

Недостатком применения такого электрода является необходимость дополнительного оборудования при переплаве, отсутствие гарантии получения необходимого содержания титана и равномерного распределения его и диборидов титана по объему металла, что повышает нейтронную проницаемость изделий, а также существует вероятность присутствия свободного бора, что снижает пластические свойства металла.

За прототип принят расходуемый электрод для производства слитков стали марки ЧС82 (04Х14Т3Р1Ф) методом ЭШП, содержащий, мас.%: углерод 0,02-0,06, марганец не более 0,5, кремний не более 0,5, никель не более 0,5, хром 13,0-16,0, медь не более 0,30, молибден не более 0,3, вольфрам не более 0,2, ванадий 0,15-0,30, титан 2,3-3,5, алюминий не более 0,5 и бор 1,3-1,8.

Для сохранения титана в готовой стали в процессе переплава шлаковую ванну раскисляют алюминиевым порошком по 90 г/мин каждые 5 мин [2].

Недостатком переплава такого электрода является необходимость дополнительного оборудования и то, что он не гарантирует требуемое содержание титана и равномерность распределения его и диборидов титана по объему готового металла, что повышает нейтронную проницаемость изделий, а также существует вероятность присутствия свободного бора, что снижает пластические свойства металла.

При содержании титана в расходуемом электроде более 4,0%, существует вероятность, что в готовом металле его содержание будет выше требуемого.

При содержании титана в расходуемом электроде мене 3,6%, существует вероятность, что в готовом металле его содержание будет ниже требуемого.

Поэтому предлагаемые пределы содержания титана в металле электрода 3,6-4,0% являются оптимальными.

Такое содержание титана в электроде позволяет без оборудования для дополнительных операций: раскисление флюса алюминиевым порошком в процессе переплава или переплав в атмосфере аргона, гарантировать попадание титана в пределы, требуемые для готового металла, и равномерность распределения титана (а значит и диборидов титана) по объему металла, что повышает нейтронную поглащаемость стали и подтверждается опытными данными, приведенными в таблице 2.

Таблица 2
Распределение титана по высоте и сечению слитка ЭШП.
Место отбора проб на хим. анализ	Массовая доля титана, %
Электрод	3,80
Верхняя часть слитка ЭШП
центр	3,05
½ радиуса	3,07
край	3,06
Центральная часть слитка ЭШП
центр	3,06
½ радиуса	3,05
край	3.06
Нижняя часть слитка ЭШП
центр	3,05
½ радиуса	3,05
край	3,06

Количества в готовом металле титана должно быть достаточно для связывания бора в дибориды Ti/В₂, так как наличие свободного бора снижает технологическую пластичность металла. Из практики производства слитков стали марки ЧС82-Ш выявлено, что при соотношении Ti/В менее 2,0 пластичность металла при переделе значительно ухудшается.

Задачей изобретения является получение гарантированного содержания титана в готовой стали, обеспечение равномерного распределения его и диборидов титана по объему слитка и, как следствие, увеличение нейтронной поглощаемости и пластичности металла при переделе.

Поставленная задача решается тем, что расходуемый электрод содержит, мас.%: углерод 0,02-0,06, марганец не более 0,5, кремний не более 0,5, никель не более 0,5, хром 13,0-16,0, медь не более 0,30, молибден не более 0,3, вольфрам не более 0,2, ванадий 0,15-0,30, титан 3,6-4,0, алюминий не более 0,5 и бор 1,3-1,8, при этом соотношение содержания титана и бора должно быть не менее 2,2.

Для получения качественного металла, а также для повышения его пластичности при переделе целесообразно использовать металл электрошлакового переплава.

В процессе переплава титан частично окисляется, переходя во флюс, поэтому содержание титана в расходуемом электроде должно превышать требуемое в готовой стали на величину его угара при переплаве.

Из опыта работы Златоустовского электрометаллургического завода по освоению технологии переплава стали марки ЧС82 получено, что угар титана составляет от 0,60 до 1,10%. Поэтому для получения в готовом металле содержания титана в пределах 2,3-3,5% его содержание в электроде должно быть в пределах 3,6-4,0%.

Опытные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1
Массовая доля титана в стали до и после ЭШП.
Количество плавок, шт.	Массовая доля титана, %
Количество плавок, шт.	до ЭШП (в электроде)	после ЭШП (в готовом металле)
min-max	среднее
4 (прототип)	3,0	2,0-2,3	2,2
7	3,5	2,2-2,6	2,3
300	3,6	2,4-2,9	2,5
300	3,8	2,8-3,2	3,0
300	4,0	3,0-3,4	3,3
80	4,2	3,2-3,6	3,5
Требования для готового металла	2,3-3,5

Так как в процессе переплава титан частично окисляется, переходя во флюс, а содержание бора в процессе переплава не изменяется, соотношение титана и бора в металле электрода должно быть больше, чем в готовом металле. Полученные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3
Зависимость пластичности металла от соотношения содержания титана и бора.
Количество слитков, шт.	Соотношение Ti/В	% слитков, разрушившихся при деформации
в электроде (исходном металле)	в готовом металле
2	1,55	1,4	100
8	1,77	1,6	75
42	1,98	1,8	50
364	2,20	2,0	0
467	2,43	2,2	0
235	2,65	2,4	0

Соотношение Ti/В в электроде менее 2,2 приводит к разрушению металла при деформации.

Соотношение Ti/В более указанного на пластичность металла не влияет.

Поэтому соотношение титана и бора в металле электрода должно быть более 2,2.

Применение предлагаемого электрода для переплава на ЭШП позволяет получить металл, отвечающий требованиям заказчика с гарантированным содержанием титана и равномерными свойствами по объему.

Источники информации

1. Сборник технологических инструкций по электрошлаковому и вакуумно-дуговому переплаву завода «Днепроспецсталь», 1979 г.

2. Технологическая инструкция на производство слитков стали марки ЧС82-Ш завода «Мечел».

Расходуемый электрод для производства стали марки ЧС82 электрошлаковым переплавом, содержащий углерод, марганец, кремний, никель, хром, медь, молибден, вольфрам, ванадий, титан, алюминий и бор, отличающийся тем, что он содержит данные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,02-0,06
марганец не более 0,5
кремний не более 0,5
никель не более 0,5
хром 13,0-16,0
медь не более 0,30
молибден не более 0,3
вольфрам не более 0,2
ванадий 0,15-0,30
титан 3,6-4,0
алюминий не более 0,5
бор 1,3-1,8,
при этом соотношение содержания титана и бора составляет не менее 2,2.

Похожие патенты:

Графитовый электрод // 2559832

Изобретение относится к графитовому электроду дуговой электропечи. Графитовый электрод проявляет стойкость к окислению в результате модификации внешних характеристик цилиндрической поверхности (14).

Расходуемый электрод для выплавки слитков из инструментальной трещиночувствительной стали методом электрошлакового переплава // 2549024

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для получения методом электрошлакового переплава (ЭШП) слитков из трещиночувствительной стали. Расходуемый электрод содержит инвентарную головку и сплавляемую часть, состоящую из верхней и нижней стальных частей разного состава.

Способ изготовления расходуемого электрода // 2382826

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении расходуемого электрода для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, в вакуумной дуговой электропечи.

Способ подготовки расходуемого электрода // 2374338

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых.

Расходуемый электрод вакуумной дуговой печи и способ его изготовления // 2359432

Изобретение относится к области электротехники, в частности к расходуемым электродам для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава, а также к способу изготовления указанных электродов.

Расходуемый электрод дуговой электропечи // 2356188

Изобретение относится к специальной области электротехники и может быть использовано при вакуумном дуговом переплаве высокореакционных металлов и сплавов, например титановых.

Расходуемый электрод для получения высокотитанового ферросплава электрошлаковым плавлением // 2335553

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к конструкции расходуемого электрода, используемого при электрошлаковом переплаве титаносодержащей шихты.

Способ получения расходуемого электрода // 2331679

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к изготовлению прессованных расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, для последующего переплава.

Электрод для электрошлакового переплава // 2319753

Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса.

Способ получения расходуемых электродов // 2314355

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к получению расходуемых электродов для электрошлакового переплава. .

Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости // 2569619

Изобретение относится к металлургии. Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости включает выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов и горячую прокатку.

Труба из стали, стойкой к коррозии в среде углеводорода и углекислого газа // 2564191

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2).

Жаростойкий сплав на основе железа // 2564180

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления изделий, работающих длительное время в условиях повышенных температур.

Прокат круглого поперечного сечения для изготовления высокопрочного крепежа // 2562719

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве сортового проката круглого сечения для изготовления высокопрочного крепежа холодной осадкой.

Жаропрочная сталь мартенситного класса // 2558738

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным хромистым сталям мартенситного класса, применяемым в энергетической промышленности в качестве конструкционных материалов для производства котлов, роторов и другого оборудования тепловых электростанций нового поколения, работающих при температуре до 640°C.

Высокопрочная хладостойкая бейнитная сталь // 2555306

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким бейнитным сталям, используемым для изготовления сварных балок, стрел, поворотных механизмов и других элементов подъемно-транспортной техники.

Способ производства горячекатаного плоского стального проката // 2554265

Изобретение относится к способам получения горячекатаного плоского стального проката. Способ включает стадии: получение стального расплава (S), содержащего, вес.%: C 0,5-1,3, Mn 18-26, Al 5,9-11,5, S менее чем 1, Cr менее чем 8, Ni менее чем 3, Mo менее чем 2, N менее чем 0,1, B менее чем 0,1, Cu менее чем 5, Nb менее чем 1, Ti менее чем 1, V менее чем 1, Ca менее чем 0,05, Zr менее чем 0,1, P менее чем 0,04, S менее чем 0,04, железо и неизбежные примеси - остальное.

Бурильная труба высокопрочная // 2552796

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления бурильных труб. Труба выполнена из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь, титан, бор, алюминий, серу, фосфор, азот, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,28-0,34, кремний 0,15-0,45, марганец 0,65-0,95, хром 0,80-1,30, молибден 0,10-0,20, никель не более 0,50, медь не более 0,30, титан 0,015-0,045, бор 0,001-0,004, алюминий 0,015-0,050, сера не более 0,010, фосфор не более 0,015, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси остальное.

Горячекатаный стальной лист и соответствующий способ изготовления // 2551727

Изобретение к производству горячекатаных стальных листов. Лист изготовлен из стали, содержащей, мас.%: 0,040≤С<0,065, 1,4≤Mn≤1,9, 0,1≤Si≤0,55, 0,095≤Ti≤0,145, 0,025≤Nb≤0,045, 0,005≤A1≤0,1, 0,002≤N≤0,007, S≤0,004, P<0,020, железо и неизбежные примеси - остальное.

Способ производства горячекатаного проката повышенной прочности // 2547087

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей большегрузных автомобилей, подъемно-транспортных механизмов и сельскохозяйственных машин методом штамповки, гибки и профилирования.

Способ получения многослойных слитков // 2567408

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам получения многослойных стальных слитков импульсно-электрошлаковым переплавом. Осуществляют импульсно-электрошлаковый переплав с изменением частоты импульсов комбинированного расходуемого электрода, выполненного с участками, имеющими различный химический состав в зависимости от требуемого химического состава стали на заданном участке слитка, при этом импульсно-электрошлаковую выплавку нижнего и верхнего слоев слитка осуществляют с модуляцией теплового потока шлаковой и металлической ванн, направленного из шлаковой ванны через фронт кристаллизации в тело слитка, с периодом времени, равным постоянной времени теплового процесса шлаковой ванны, и скважностью, равной двум, при этом осуществляют выплавку среднего слоя слитка на частоте резонансных колебаний поверхности жидкой металлической ванны.