CS240269B1 - Způsob rafinace ocelí a slitin na bázi železa a/nebo niklu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu rafinace ocelí a slitin ná bázi železa a/nebo* niklu ve vakuové indukční peci.

Malé odlitky z ocelí á niklových slitin se vyrábějí ve vakuových indukčních pecích. Při tavení *na agregátech se nepoužívá etrusky. K rafinaci taveniny se využívá pouze desoxidace méně stabilních kysličníků uhlíkem a selektivního odpařování nízkotavných prvků. Při dostatečně vysoké teplotě a hlubokém vakuu je možné rozkládat i vysoce stabilní kysličníky přítomné v tavenině, například kysličník hlinitý. Paralelně s tímto* procesem však dochází 1 k rozkladu žáruvzdorného materiálu kelímku indukční vakuové pece, kterým je obvykle dusaný a slinutý kysličník hlinitý, čímž je do taveniny opět dodáván kyslík. Zdrojem kysličníků v tavenině jsou i některé primární komponenty slitiny, jako aluminotermicky vyráběný chrom, se kterým do taveniny přichází i kysličník hlinitý. Tavenina se obohacuje kysličníkem křemičitým a kysličníkem hlinitým v důsledku kontaktních reakcí mezi taveninou a materiálem skořepinových forem, nejčastěji zhotovených z hmot na bázi kysličníku křemičitého a kysličníku hlinitého a to, je-li při výrobě slitiny používáno slévárenských vratů. Vícenásobným přetavováním slévárenských vratů dochází k neustálému nárůstu obsahu těchto kysličníků. Zatímco* vícenásobné přetavení je příznivé z hlediska odstraňování nízkotavných příměsí, jako olova, arzénu, vizmutu aj. díky jejich selektivnímu odpařování, je nárůst obsahu kysličníku hlinitého a křemičitého silně nežádoucí. Kysličník hlinitý, a kysličník křemičitý v niklových slitinách jsou velmi škodlivé. Významné užitkové vlastnosti niklových slitin, jako je žárupevnost, plasticita a odolnost proti únavě, jsou nepřímo úměrné obsahu těchto kysličníků v* dané slitině, jejich přítomnost v nežádoucí míře irfá podstatný vliv* na zmetkovitost při výrobě odlitků.

V současné době se nárokují primární kompomenty slitin vyráběné elektrolyticky a omezuje se používání slévárenského vratu při výrobě slitin. Tato opatření mají ovšem negativní vliv *na ekonomii výroby odlitků z ocelí a niklových slitin. Dochází také k hromadění vratného materiálu, který obsahuje velmi drahé legujicí prvky.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob rafinace ocelí a slitin na bázi a/nebo niklu ve vakuové indukční peci podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že současně se vsázkou se do vakuové indukční pece přidává v množství od 0,1 do 2,0 % hmotnosti vsázky předem slinutá struska. Struska obsahuje kysličník vápenatý v množství nejméně 80 % hmotnosti a fluorid vápenatý v množství nejvýše 20 % hmotnosti.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že slinuté částice strusky neodpraš*ují a nezanášejí vakuový systém pece. Při vlastní rafinaci, která probíhá ve vakuu v intervalu teplot od 1 300 do 1 800 °C, dochází mezi struskou a taveninou k reakci za vzniku komplexního* fluorosilikátu hlinitovápenatého, vyznačujícího se sklovitým charakterem, který je za reakčních podmínek velmi dobře tekutý. Průběh popsané reakce je urychlován promícháváním taveniny vířivými proudy v indukční vakuové peci, čímž je také zaručen její intenzívní a úplný průběh v celém objemu taveniny. Produkty reakce se při lití odplaví k zadní části tavícího kelímku a zachytí na jeho stěně. Při použití reaktivní bázické absorpční strusky se zvýší užitné mechanické vlastnosti niklové slitiny a je podstatně omezena zmetkovitost taveb z titulu nedodržování předepsaných hodnot jejich mechanických vlastností.

Příklad

Při tavení série deseti taveb časově následujících slitiny 1 až 5 taveb slitiny 2, jejichž chemické složení je uvedeno v tabulce, bylo použito strusky podle vynálezu slinuté do granulí o velikosti 3 až 10 mm v množství 0,2 až 1,5 % hmotnosti na tavbu. Všechny tavby vyhověly při zkouškách pevnosti při tečení, tj. u slitin 1 čas do lomu zkušebních tyčí z taveb vyrobených a zatížených napětím 270 MPa při teplotě 900 °C přesáhl 40 hodin, u slitiny 2 čas do lomu zkušebních tyčí z taveb vyrobených a zatížených napětím 294 MPa a při teplotě 900 °C a přesáhl 40 hodin.

iPo odlití slitiny ‘3, jejíž chemické složení je uvedeno v tabulce, při jejímž tavení bylo použito strusky podle vynálezu slinuté do granulí o velikosti 3 až 10 mm v množství 0,3 % hmotnosti na tavbu, obsahovala sklovitá hmota ulpěná ná stěnách kelímků 16 % hmotnosti kysličníku hlinitého a 1 % hmotnosti kysličníku křemičitého a další sloučeniny, což prokázalo rafinační účinek použité strusky.

Tabulka

Chemické složení pokusných slitin v % hmotnosti

Prvek Slitina 1 Slitina 2 Slitina 3

C uhlík	0,037	až	0,057	0,133	až	0,147	0,08
Mn mangan	0,01	až	0,03	0,01	až	0,023	0,06
Si křemík	0,0019	až	0,009	0,02.	až	0,09	0,055
S síra	0,0019	až	0,004	0,0006 až	0,0023	0,004
Ni nikl	73,84	až 74,36	67,37	až 69,18	77,32
Cr chrom	11,56	až 11,68	9,85	až	10,11	19,2
Mo
molybden W	4,37	až	4,617	4,123	až	4,272	—
wolfram		—		5,039	až	5,205	- —
Co kobalt		—		4,47	až	4,602	—
Ti titan	0,819	až	0,845	2,845	až	2,93	2,2
AI hliník	6,086	až	6,296	5,012	až	5,492	0,85
B bór	0,009	až	0,011	0,014	až	0,019	0,04
Zr zirkon	0,115	až	0,1127		—		—
Nb niob	2,29	až	2,5		—		—
Ce cer				0,015*			—

* podle výpočtu

Claims (1)

1. PREDMÉT

   Vynalezu

   Způsob ráfinace ocelí a slitin na bázi železa a/nebo niklu ve vakuové indukční peci, vyznačený tím, že současně se vsázkou se do· pece přidává v množství od 0,1 do 2,0 % hmotnosti vsázky předem slinutá struska obsahující kysličník vápenatý v množství nejméně 80 % hmotnosti a fluorid vápenatý v množství nejvýše 20 % hmotnosti.