Центральный ордена Трудового Красного Знамени исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБОГРЕВ ВЕРХНЕЙ ЧА3 ТИ СЛИТКОВ

ИЗ АЗОТСОПЕРЖА1ЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к области металлургии, а именно к методам по-, лучения слитков иэ азотсодержащих сталей и сплавов, получаемых разливкой в изложницу или кристаллизатор.

Обогрев верхней части слитков при их эатвердевании в изложнице нсполь;зуют для предотвращения дефектов, вызванных усадкой металла при его кристаллизации.

Известен способ обогрева верхней части слитков, включающий подачу флюса на расплавленную поверхность слитка, подогрев флюса нерасходуемым электродом или плазматроном и снижение мощности подогрева до эатвердевания слитка (1).

В случае обогрева слитков иэ аэотсодержащих сталей и сплавов данным способом происходит взаимодействие флюса с азотом в .сплаве, что приводит к отклонению содержания азота в верхней части слитка от заданного.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обогрева слитков из азотсодержащих сталей и сплавов плазменной дугой, включающий подачу плаэмообразующего газа азота и аргона и снижение тока плазменной дуги до затвердевания слитка (2 1.

Однако в данном способе наблюдается снижение содержания азота в верхней обогреваемой части слитка, вслед ствие постепенной дегазации сплава в процессе обогрева. Это является причиной брака верхней части слитка

1тт по химическому составу, что приводит к потерям металла..

Целью изобретения является повышение выхода годного металла.

Указанная цель достигается тем, что в способе обогрева верхней части слитков из азотсодержащих сталей и сплавов плазменной дугой, включающем подачу плаэмообраэующего газа азота

20 и аргона и снижение тока плазменной дуги до затвердевания слитка, соглас но изобретению обогрев ведут в три периода с уменьшением содержания азота в плазмообразующем газе одновременно со снижением тока плазменной

25 дуги, причем в первый период, составляющий 20-30% времени обогрева, подают 100% азота во второй период

:составляющий 50-60% времени обогрева, подают 70% азота, в последний период подают 20-30% азота.

964018

Содержание азота в плаз мообразующем газе,Ъ

РМ эксперимента

ПериОД обогрева

Однородность структуры

Ликвация азота и других элементов

100

Структура однородна

Ликвации нет 70

Обнаружено отклонение по содержанию азота в верхней части и в середине слитка

90 то же

30-40

Обнаружено отклонение по содержанию азота в верхней части и в середине слитка

Структура однородна

70 то же

60 то же

10-20

Стабильность химического состава верхней части слитка достигается регулируемым вводом азота в металл, причем количество вводимого азота, соответствует изменению его растворимости в аэотсодержащих сталях ука- 5 эанного состава.

С понижением температуры расплава сталей типа.20Х17НЗМ2А77ГС2 и началом кристаллизации металла растворимость азота в металле понижается. Следова- щ тельно, чтобы иметь однородную (беспузырчатую) структуру слитка, необходимо вести процесс обогрева прибыли таким образом, чтобы поступление азота с плаэмообразующим газом в

35 условиях плазменно-дугового разряда не превышало предела растворимости азота в расплаве при обычных усло-" виях (без плазменно-дугового обогрева). Такое поступление азота достигается тем, что в ходе обогрева (по периодам ) содержание азота в плаэмообразующем газе изменяется: во второй период со 100% до 70% при этом для стабильности энергетичеСких параметров плазменного разряда в плазмообраэующий газ вводят аргон, в последний период содержание азота снижается до 20-30% (остальное аргон).

Ступенчатое снижение содержания азота в плазмообразующем газе в сочетании с уменьшением тока плазменной дуги приводит к ступенчатому изменению мощности, вводимой на ванну металла в верхней части слитка. Это сопровождается быстрым затвердеванием металла с фикса ией содержания азота в двухфазной области формирующейся корочки слитка. Тем самым достигается высокая однородность верх ней части слитка как по химическому составу, так и по структуре, Изобретение опробовано в заводских условиях на стенде для плазменнодугового обогрева верхней части слитков.

Обогревали слитки развесом 1200 кг ток дуги 1000-2000 A. Диаметр изложницы (по верхнему сечению ) 300 мм.

Й таблице приведены результаты экспериментов по обогреву верхней части слитков при изменении тока дуги на 1 см обогреваемой поверхности в первый период обогрева

5 10 вЂ” 10 7 /мин, во второй период

10" -2 10 A/Mèí, в третий 2 10 вЂ”

3 i10 +A/мин. Первый период составлял 25% всего времени обработки, второй 50%, третий 25Ъ. Начальный ток дуги 1200 A.

Характеристика головной части слитка

964018

Формула изобретения

Составитель В.Каринский

Редактор Н.Коляда Техред Т.Фанта Корректор И.Шулла

Заказ 267/3 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование изобретения обесспечивает повышение выхода годного металла на 4-6Ъ и достижение эконо мии до 300 руб. на 1 т слитков.

Способ обогрева верхней части слитков иэ азотсодержащ х сталей .и сплавов плазменной дугой, включаю- . 30 щий подачу плаэмообразующего газа азота и аргона и снижение тока плазменной дуги до затвердевания слитка, отличающийся тем, что, с аелью повышения выхода годного металла, обогрев ведут в три периода с уменьшением содержания азота в плазмообразующем газе одновременно со снижением тока плазменной дуги, причем в первый период, составляющий 20-30% времени обогрева, подают 100% азота, во второй период, составляющий 50-609 времени обогрева, подают 70% азота, в последний период подают 20-30% азота.

Источники информадии, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3916978, кл. 164-52, опублик. 1975.

2. Летников Н.В. и др. "Производственно-технический бюллетень", 1974, 9 7-9.

Способ обогрева верхней части слитков из азотсодержащих сталей и сплавов

Вакуумная электропечь // 764396

Способ получения изделий // 606883

Индукционная печь для непрерывной плавки и шлаковой обработки металлов // 453550

Патент 433329 // 433329

Способ плавки металла во взвешенном состоянии в электромагнитном поле // 431234

Способ легирования сталей и сплавов азотом // 400625

Способ плавки металла в индукционной тигельной электропечи // 398622

Токоподводящее устройство электродуговой // 398012

Способ рафинирования металла // 393316

Способ получения мишеней из хрома и сплавов на его основе // 2103393

Изобретение относится к технологии изготовления мишеней из хрома и сплавов на его основе, используемых для нанесения тонких электродных проводных слоев в элементах электронной техники (резисторах, сборных микросхемах), при изготовлении дисков магнитной записи информации, в качестве слоев для повышения адгезии пленок

Способ коррекции микроструктуры металлических литейных сплавов // 2107105

Способ рафинирования ниобия // 2114928

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве материала высокой чистоты для атомной энергетики, электротехники, химического машиностроения, в частности к способу рафинирования ниобия путем многократного электронно-лучевого переплава в кристаллизатор с вытягиванием слитка и электромагнитным перемешиванием расплава

Способ плавления во взвешенном состоянии, его варианты и способ плавления во взвешенном состоянии и отливки, его вариант // 2128235

Изобретение относится к области металлургии

Способ получения чистого ниобия // 2137857

Изобретение относится к способу получения чистого ниобия, включающему восстановительную плавку пятиокиси ниобия с алюминием и кальцием и последующий многократный электронно-лучевой рафинировочный переплав

Способ взвешенной плавки и устройство для его осуществления (варианты) // 2151207

Изобретение относится к способу и устройству взвешенной плавки, с помощью которых можно будет плавить материал различной конфигурации, используя при этом эффективный индукционный нагрев

Способ получения ниобия высокой чистоты // 2161207

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, а именно к металлургии ниобия, и может быть использовано в производстве ниобия высокой чистоты и изделий из него для СВЧ-техники и микроэлектроники

Способ получения ванадия // 2164539

Изобретение относится к металлургии редких тугоплавких металлов, в частности к металлургии ванадия, и может быть использовано для получения ванадия с чистотой, необходимой для получения высокочистых сплавов на основе ванадия

Способ получения слитков из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом вакуумной дуговой гарнисажной плавкой // 2167949

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для получения высококачественных слитков из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом, перспективных для использования в термоядерной энергетике путем вакуумной дуговой гарнисажной плавки (ВДГП)

Плазменный реактор // 2176277

Изобретение относится к электродуговым плазменным реактором для одновременного получения расплава вяжущих веществ и возгонов редких металлов и может быть использовано в цементной, металлургической и химической промышленности