Способ легирования металлов исплавов b электропечах

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБЬЕТЕ И ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»823434

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18.07.79 (2) )2808781/22-02 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 23.04.81. Бюллетень РЙ15

Дата опубликования описания 23.04.81 (5! )М. Кл.

С 21 С 5/52

Гасударственный комитет. (53) УД К 6 69. 18 .. .27(088.8) до делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. Б. Арабей, Л. К. Косырев, В. С. Лактионов, A. В. Манухин, Ю. A. Павлов и Г. А. Фарнасов

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов и ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции элек трометалпургический завод остапь им. И. Ф. Тевосяна (7I ) Заявители

:Ф т

I (54) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ .И =.СПЛАВОВ.. т

В ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

Изобретение относится к металлургии, а конкретно к обработке металла в расплавленном состоянии, и может быть использовано при выплавке металлов и сппа- вов в электропечах в черной и цветной металлургии.

Известен способ легирования сталей и. сплавов в эпектропечах тугоппавкими металлами, например вольфрамом и молебденом, включающий введение в печь ферро î вольфрама ипи ферромолибдена порциями в начапе восстановитепьного периода при плавке с окислением (1).

Известен также способ пегирования сплавов в эпектропечах, включающий вве15 дение штабиков чистого вольфрама ипи молибдена после полного расплавления шихты 12).

Основньтмтт недостатками известных способов, являются значительные потери дорогостоящих пегирующих материапов, затягивание плавки, необходимость дополнительного перемешивания ванны, .неоднородность распределения вольфрама и мо2 либдена по объему выплавпяемого слитка ., Причинами этих недостатков являются высокая температура плавления как чистого металла, так и его ферросппава по сравнению с максимапьной температурой плавки (Т.пп. 4f 3410 Сз Т.пп. FSO

2930 С; Т.пп. No 2620оС; Т.нп. FelAo

1700 С; температура ппавки 1600 C) высокая. плотность присаживаемых материалов по сравнению с плотностью расплава (/VI 16,65; pFegg 13,8 кг/м;

)т До 9,1 кг/м; рГОМо9,0 кг/ьР;,)) расплава 8,3 кг/м ). В,резупьтате, пегируЪ ющие материалы скапливаются на подине печи, где протекает их растворение.

Недостатком пегирования прецизионных сплавов ферросплавами также является неоднородность последних по химическому составу и загрязненность вредными примесями.

Наибопее близким по технической cymности к достигаемому аффекту к изобретению является способ, вкпючакщий пео регрев расплава на 100-200 С выше тем82343 пературы его плавления и предварительное введение восстановителей в количестве 0,5-й% в расплав, согласно которому в качестве легирукщих материалов используют металлосодержщцие пыли, которые нрисаживают после усвоения восстанови.телей последовательными порциями. Каж дая такая порция не превышает ЗЪ 3т веса плавки, причем очередную порцию задают после полного расплавнения и усвоения предыдущей. Общее количество присаживаемых пы невидных металлосодержащих материалов может составлять 10-200 кг на 1 т жидкого металла (3).

Недостатками известного способа являются: а) необходимость выдержки расплава после присадки восстановителей и после присадки каждой порции металлосодержащих пылей, что может существенно увели20 чить время выплавки; б) выдержка каждой последующей порции приводит к ликвидации элементов по плотности в расплаве, что особенно ярко . может быть выражено для вольфрама; в) выдержка расплава с введенным легирующим элементом обязательно вызывает потерю части элемента на окисление и на взаимодействие с футеровкой;

r) в состав металлосодержащих пылей, зо входят вредные минеральные и органические примеси (эмульсии металлообработ1 ки), в связи с чем необходимо выдерживать расплав до полного усвоения восстановителей „и усвоения предыдущей порции легирующего..

Цель изобретения — снижение времени плавки, предотвращение гравитационной ликвидации в расплаве по легирукхцим элементам с высокой плотностью, повышение степени усвоения легирующего метал о ла и улучшение общих показателей плавки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе легирования металлов и сплавов в электропечи, включающем введение легирующего компонента в виде порошка, в качестве легирующего компонента вводят порошки чистых тугоплавких . металлов, преимущественно вольфрама и молибдена, при этом легирование провс>дят за 2-5 мин/до выпуска металла из печи.

Введение всего объема порошка тугоплавкого легирующего металла за 2-5 мин до выпуска расплава из печи обеспе. чивает полное усвоение присадки всем объ-я емом плавки. За это время полностью проходит процесс взаимодействия легирующего компонента с основой сплава, à по4 4 этому. не происходит оседания грисадки на подину. В результате из печи выпускается однородный по легируюшему элементу металл.

Кроме того, устраняется возможность затягивания плавки из-за выдержек, необходимых для полного усвоения порций металлосодержащего порошки, так как весь порошок усваивается эа время, протекающее от загрузки порошка в печь до выпуска металла из печи.

Сокращение времени взаимодействия легирующего компонента с расплавом при полном растворении порошка ведет к повышению степени усвоения, так как не успевают проходить процессы, приводящие к угару легирующего элемента.

Трудности выплавки, связанные с тугоплавкостью легирующих присадок, устраняются путем увеличения скорости растворения дисперсных частиц, порошка, обладающих повышенной поверхностной энергией. Это делает возможным в ряде случаев замену ферромплавов HB порошки чистых металлов. Такая замена предотвращает попадание в металл вредных примесей, содержащихся даже в ферросплавах высшйх марок.

Пример 1. Йыплавка вольфрам-. содержащего сплава на никелевой основе.

В четырех килограммовую дуговую пачь загружается шихта без воль- фрама. По расплавлении шихты в печь вводится порошок вольфрама (ПВП-1).

Через 2 мин после введения порошка в расплав металл заливается в изложницу.

Из полученного слитка вырезается пять .образцов: один из донной части, один из головной и три на разных расстояниях от головы слитка. Производят химический анализ образцов. По приводимой методи. ке выплавляется сплав ЭИ-868. Температура расплава после введения порошка остается в пределах 1570-1600 С. Химический анализ получаемых образцов показывает усвоение вольфрама (практически 1007о) и высокую однородность металла по распределению вольфрама.

Пример 2. Выплавка молибденсодержащего сплава на никелевой основе.

В четырехкилограмовую дуговую печь загружается шихта без молибдена. По расплавлении шихты в печь вводится порошок молибдена. Через 2 мин после введения порошка в расплав металл заливается в изложницу. Из полученного cBHTK& вырезается лять образцов: один из донной части, один из головной и три на

823434 разных расстояниях от головы слитка.

Производят химический анализ образцов.

По приводимой методике выплавляется сплав ЭИ-868. Температура расплава после введения порошка остается в пределах

1570-1600 С. Химический анализ показывает усвоение молибдена 99% и высои кую однородность металла по распределению молибдена.

Предлагаемый способ обеспечивает сле-10 дующие преимущества по сравнению с известным: а) время плавки сокращается в услови-, ях одного и того же плавильного агрегата на 15-10 мин; 15 б) экономятся дорогостоящие тугоплавкие металлы за счет повышения степени усвоения практически до 100% для вольфрама и до 99г для молибдена, что составляет 80 кг чистого вольфрама или 20

20 кг чистого молибдена на 1 легирующих; в) экономятся восстановители за счет отсутствия вредных примесей в легирующем материале; 2$

r) улучшается качество металла за счет достижения полной однородности распределения легирующего элемента в слит- ке д) существенно снижается количество

30 вредных примесей, попадающих в металл вместе с легирующим материалом при замене ферросплавов тугоплавких металлов на порошки этих металлов (это необходимо при выплавке прецизионных сплавов);

6 е) уменьшаются энергетические затраты в плавке, что связано с сокращением времени .плавки.

Экономический эффект при выплавке

1000 т сппава (что возможно в условиях одной пятитонной -печи) составит, 1056 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Способ легирования металлов и сплавов в электропечах, включающий введение легирующего компонента в виде порошка, отличающийся тем, что, с це.лью повышения степени усвоения легирующего элемента и снижения времени выплавки, повышения однородности выплавляемого металла по легирующему элементу и снижения энергетических затрат при выплавке сплавов, в качестве легирующего компонента вводят порошки чистых тугоппавких металлов, преимущественно вольфрама и молибдена, при этом легирование начинают за 2-5 мин до выпуска расплава из печи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хан Б. Х. и Ищук К. Я. Раскисление, дегазация, легирование сталей, М., "Металлургия", 1965, с. 324.

2. Технологическая инструкция завода

Электросталь . ll-67-73.

3. Авторское свидетельство СССР № 417484, кл, С 21 С 7/00, 1974.

Составитель A. Шербаков

Редактор Г. Кацалап Техред М.Рейвес Корректор М. Шароши

Заиаа 2006/33 Тираж 618 Подписное

Bi IHMI IH Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 111Ц("Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 4