CS240269B1

CS240269B1 - Steel and alloys refining method on base of iron and/or nickel

Info

Publication number: CS240269B1
Application number: CS831540A
Authority: CS
Inventors: Jiri Buganic; Ladislav Zemcik; Jan Hakl; Karel Matousek; Radovan Pech
Original assignee: Jiri Buganic; Ladislav Zemcik; Jan Hakl; Karel Matousek; Radovan Pech
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS154083A1

Description

Vynález se týká způsobu rafinace ocelí a slitin ná bázi železa a/nebo* niklu ve vakuové indukční peci.The invention relates to a process for refining iron and / or nickel based steels and alloys in a vacuum induction furnace.

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.Small castings of steel and nickel alloys are produced in vacuum induction furnaces. Etruscans are not used when melting * on aggregates. Only the deoxidation of less stable oxides by carbon and selective evaporation of low-melting elements are used for melt refining. At sufficiently high temperature and deep vacuum, it is also possible to decompose the highly stable oxides present in the melt, for example alumina. In parallel with this process, however, the refractory crucible material of the induction vacuum furnace crucible, which is normally a nitrous and sintered aluminum oxide, decomposes, whereby oxygen is again supplied to the melt. Some primary alloy components, such as aluminothermally produced chromium, with which alumina comes into the melt, are also a source of oxides in the melt. The melt is enriched with silica and alumina as a result of contact reactions between the melt and the shell mold material, most often made of silica and alumina based materials, when foundry doors are used in the production of the alloy. Multiple remelting of foundry doors leads to a constant increase in the content of these oxides. While multiple remelting is favorable in terms of removing low-melting impurities such as lead, arsenic, bismuth, etc. due to their selective evaporation, an increase in alumina and silica content is strongly undesirable. Aluminum oxide, and silica in nickel alloys are very harmful. The important performance properties of nickel alloys, such as heat resistance, plasticity and fatigue resistance, are inversely proportional to the content of these oxides in the alloy, their presence undesirably negatively affecting the reject rate in casting production.

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.At present, primary alloy components are produced electrolytically and the use of a foundry gate in the production of alloys is limited. These measures, however, have a negative effect on the economics of the production of steel and nickel alloy castings. There is also a build-up of return material that contains very expensive alloying elements.

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.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of refining steels and alloys based on and / or nickel in a vacuum induction furnace according to the invention, which comprises adding 0.1 to 2.0% by weight of the charge to the vacuum induction furnace simultaneously. pre-sintered slag. The slag contains at least 80% by weight of calcium oxide and at most 20% by weight of calcium fluoride.

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.The advantages of the process according to the invention are that the sintered slag particles do not dust and clog the vacuum system of the furnace. In the actual refining process, which is carried out under vacuum at temperatures ranging from 1300 to 1800 [deg.] C., a reaction occurs between the slag and the melt to form a complex aluminum-calcium fluorosilicate having a glassy character which is very fluid under the reaction conditions. The course of the described reaction is accelerated by mixing the melt with eddy currents in an induction vacuum furnace, which also ensures its intensive and complete course throughout the melt volume. When cast, the reaction products are flushed to the back of the crucible and retained on its wall. The use of reactive basic absorption slag increases the useful mechanical properties of the nickel alloy and significantly reduces the reject rate of the melts due to non-compliance with the prescribed values of their mechanical properties.

PříkladExample

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.In the melting of a series of ten melts of the following alloys 1 to 5 of the melts of alloy 2, the chemical composition of which is given in the table, the slags according to the invention were sintered into granules of 3 to 10 mm in an amount of 0.2 to 1.5% by weight per melt . All melts met the creep rupture strength tests, i.e., for the alloys 1, the time to fracture of the test rods made of heats produced and stressed at 270 MPa at 900 ° C exceeded 40 hours, and for alloy 2 the time to fracture of the test rods 294 MPa and at a temperature of 900 ° C and exceeded 40 hours.

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.iPo casting of alloy 3, the chemical composition of which is shown in the table, using the slag of the invention sintered into granules of 3 to 10 mm in an amount of 0.3% by weight for melting, contained a glass mass adhering to the crucible walls by weight of alumina and 1% by weight of silica and other compounds, which demonstrated the refining effect of the slag used.

TabulkaTable

Chemické složení pokusných slitin v % hmotnostiChemical composition of experimental alloys in% by weight

Prvek Slitina 1 Slitina 2 Slitina 3Element Alloy 1 Alloy 2 Alloy 3

C uhlík C carbon 0,037 0,037 až to 0,057 0.057 0,133 0.133 až to 0,147 0.147 0,08 0.08 Mn mangan Mn manganese 0,01 0.01 až to 0,03 0.03 0,01 0.01 až to 0,023 0,023 0,06 0.06 Si křemík You're silicon 0,0019 0.0019 až to 0,009 0.009 0,02. 0.02. až to 0,09 0.09 0,055 0,055 S síra S sulfur 0,0019 0.0019 až to 0,004 0.004 0,0006 až 0.0006 to 0,0023 0,0023 0,004 0.004 Ni nikl Ni nickel 73,84 73.84 až 74,36 to 74.36 67,37 67.37 až 69,18 to 69.18 77,32 77.32 Cr chrom Cr chrom 11,56 11.56 až 11,68 to 11.68 9,85 9.85 až to 10,11 10.11 19,2 19.2 Mo Mo molybden W molybdenum W 4,37 4.37 až to 4,617 4,617 4,123 4,123 až to 4,272 4,272 — - wolfram tungsten — - 5,039 5,039 až to 5,205 5,205 - — - - Co kobalt Co cobalt — - 4,47 4.47 až to 4,602 4,602 — - Ti titan Ti titan 0,819 0,819 až to 0,845 0,845 2,845 2,845 až to 2,93 2.93 2,2 2.2 AI hliník AI aluminum 6,086 6,086 až to 6,296 6,296 5,012 5,012 až to 5,492 5,492 0,85 0.85 B bór B boron 0,009 0.009 až to 0,011 0.011 0,014 0.014 až to 0,019 0.019 0,04 0.04 Zr zirkon Zr zircon 0,115 0,115 až to 0,1127 0.1127 — - — - Nb niob Nb niob 2,29 2.29 až to 2,5 2.5 — - — - Ce cer Ce cer 0,015* 0.015 * — -

* podle výpočtu* as calculated

Claims

SUBJECT

I will invent

A process for the refining of steels and alloys based on iron and / or nickel in a vacuum induction furnace, characterized in that, at the same time as the charge, 0.1 to 2.0% by weight of the charge is pre-sintered slag containing calcium oxide in an amount not less than 80% by weight and calcium fluoride in an amount not exceeding 20% by weight.