CS251609B1

CS251609B1 - Method of production of steel ingots and castings

Info

Publication number: CS251609B1
Application number: CS839459A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Moravek; Karel Matejovic; Vojtech Novotny; Karel Nozar; Ferdinand Flandera; Julius Jelsa; Jindrich Masek; Vaclav Riedlbauch; Stanislav Kratochvil; Jaroslav Ratmajer; Josef Louda; Zdenek Horn; Josef Tichy; Josef Ernst; Josef Skala
Original assignee: Miroslav Moravek; Karel Matejovic; Vojtech Novotny; Karel Nozar; Ferdinand Flandera; Julius Jelsa; Jindrich Masek; Vaclav Riedlbauch; Stanislav Kratochvil; Jaroslav Ratmajer; Josef Louda; Zdenek Horn; Josef Tichy; Josef Ernst; Josef Skala
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1987-07-16
Also published as: CS945983A1

Abstract

Způsob výroby ocelových ingotů s odlitků, při němž se působí na ocelový ingot nebo odlitek tlakem média v rozmezí 10 až ,15 MPs při teplotě ocelového ingotu nebo odlitku rovné teplotě solidu až 500 °C.A method of producing steel ingots and castings, in which a steel ingot or casting is subjected to a medium pressure in the range of 10 to 15 MPs at a temperature of the steel ingot or casting equal to the solidus temperature of up to 500 °C.

Description

Vynález se týká způsobu výroby ocelových ingotů a odlitků, při němž se využívá příznivých účinků tlakového působení ha všestranné zlepšení jakosti vyrobeného poloto- . varu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the production of steel ingots and castings, which utilizes the beneficial effects of a pressure action and a general improvement in the quality of the semi-finished product. boiling.

Výrobci strojírenských zařízení požadují stále vyšší vnitřní čistotu, chemickou a strukturní homogenitu a mechanické vlastnosti kovových materiálů, zejména pak ocelových ingotů a odlitků pro náročné strojírenské výrobky, jako jsou turbiny, elektrické generátory, jaderné reaktory, válcovenské zařízení a pod.Machinery manufacturers demand increasingly higher internal cleanliness, chemical and structural homogeneity and mechanical properties of metallic materials, especially steel ingots and castings for demanding engineering products such as turbines, power generators, nuclear reactors, rolling equipment and the like.

V současné dobč se vysoká jakost kovových materiálů a zejména ocelových ingotů a odlitků dociluje zavádSním nových tavících a rafinačních technologických postupů a ovlivňováním fyzikálně-metelurgického procesu krystelizace odlévaného kovu.Nowadays, the high quality of metallic materials and especially steel ingots and castings is achieved by introducing new melting and refining processes and by influencing the physical-metelurgical process of crystallization of the cast metal.

Ve fázi tavících procesů se zpravidla jedná o takové technologická postupy, jako je tavení, případně i odlévání ve vakuu, odlévání pod tlakem, hermentování, přechod na elektrotavicí procesy, rafinace taveniny pomocí kyslíku argonu a dalších speciálních přísad nebo ve zvláší uzpůsobených rafinančních pánvích s vlastním ohřevem a mícháním.In the process of melting processes, these are usually technological processes such as melting and possibly also casting in vacuum, casting under pressure, hermenting, transition to electro-melting processes, melt refining with argon oxygen and other special additives or in specially adapted refining pans with their own heating and stirring.

Ve fázi krystalizace kovu je v poslední době vypracována a z části i provozně realizována celá řada postupů řízené krystalizace, odvozených většinou od technoldgie elektrostruskového přetavování, využívání mněny rychlosti ochlazování, dodatečného ohřevu taveniny při odlévání nebo zónové rafinace tuhnoucí taveniny.Recently, a number of controlled crystallization processes have been developed and partially implemented in the metal crystallization phase, derived mostly from electroslag remelting technology, utilizing a cooling rate change, additional melt heating during casting, or zone refining of the solidifying melt.

Nevýhody dosavadních způsobů výroby hutních polotovarů a zejména velkých ocelových ingotů, případně i odlitků spočívají v tom že zdokonalení tavícího procesu a sebelepší rafinace v tekuté fázi neřeěí v plném rozsahu průvodní jevy a nedostatky procesu tuhnutí kovu. jako jsou segregace, odmížení, strukturní i chemická heterogenita, staženiny pórovitost, zóna kolumnární dentritické krystalizace apod., a to zejména ve velkých blocích.The disadvantages of the prior art processes for the production of metallurgical blanks and especially of large steel ingots or even castings are that the improvement of the melting process and the best liquid phase refining do not fully address the side effects and shortcomings of the metal solidification process. such as segregation, demarcation, structural and chemical heterogeneity, shrinkage porosity, a zone of columbar dentritic crystallization, etc., especially in large blocks.

Naproti tomu technologie řízené krystalizace nejsou v současné době z provozního hlediska propracovány v takovém rozsahu, aby byly běžně použitelné u kteréhokoliv výrobce a navíc společným znakem věech uvedených technologií, které zásadním způsobem mění jakost kovu, jsou vysoké náklady na jejich provozní zavedení a podstatně vyěěí cena vyrobeného kovu.By contrast, controlled crystallization technologies are currently not operationally sophisticated to the extent that they are commercially applicable to any manufacturer, and moreover, a common feature of all these technologies that fundamentally change the quality of metal is the high cost of their operational implementation and significantly higher cost metal.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby ocelových ingotů a odlitků podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na hutní polotovar se působí při teplotě solidu až 500 °C všestranně médiem o tlaku 10 MPa ež 115 MPa.The above-mentioned disadvantages are overcome by the process for the production of the steel ingots and castings according to the invention, characterized in that the metallurgical semi-finished product is treated at a solidus temperature of up to 500 [deg.] C. with a pressure of 10 MPa to 115 MPa.

Výhoda způsobu výroby ocelových ingotů a odlitků podle vynálezu spočívá v tom, že usměrňuje krystelizaci kovu ve vnitřních partiích ingotů a odlitků, odstraňuje nebo zmenSuje velikost vnitřních defektů , příznivě ovlivňuje morfologii vměstků a intermetalických fází, zlepSuje Čistotu po hranicích zrn, zjemňuje a homogenizuje strukturu, zlepšuje orientaci dendritické struktury v kolumnární zóně ingotů, odstreňuje mikrosteženiny a pórovitost, potlačuje vznik segregací, likvací a umožňuje větší využití kovu,, než tomu bylo dosud u běžně vyráběných ingotů a odlitků.The advantage of the inventive steel ingots and castings process is that it directs the crystallization of the metal in the ingot and cast parts, removes or reduces the size of the internal defects, positively affects the morphology of inclusions and intermetallic phases, improves grain boundary purity, softens and homogenises the structure, improves the orientation of the dendritic structure in the columnary zone of ingots, removes microstructures and porosity, suppresses the formation of segregation, liquidation, and allows greater metal utilization than has been the case with conventional ingots and castings.

Z fyzikálních vlastností hutních polotovarů uvedený způsob výroby zvyšuje jeho plasticitu, tj. tažnost a zejména vrubovou 8 lomovou houževnatost, snižuje tranzitní teplotu při zachování nebo jen nepatrném snížení pevnostních vlastností, zlepšuje creepové vlastnosti a mechanické vlastnosti za tepla i za studená.Among the physical properties of the metallurgical blanks, said method of manufacture increases its plasticity, i.e., ductility and in particular notched 8 fracture toughness, decreases the transit temperature while maintaining or only slightly decreasing the strength properties, improves creep properties and mechanical properties both hot and cold.

Vlivem vyšší chemické a strukturní homogenity zlepšuje i korozní odolnost kovu.Due to the higher chemical and structural homogeneity, it also improves the corrosion resistance of the metal.

Přínos vynálezu spočívá rovněž v tom, že nahrazuje současná finančně nákladná technologická přeatevovací zařízení a ve výrobním procesu uzavírá cyklus moderní výroby vysoce jakostních metalurgických výrobků, tj. ingotů nebo odlitků přímo v ocelárně a současně vytváří podmínky pro zjednodušení a zvýšení jakosti výroby výkovků. Způsob výroby podle vynálezu otvírá rovněž novou cestu rozvoje metalurgické výroby, a to zejména velmi hmotných ocelových ingotů a odlitků.The benefit of the invention is also that it replaces the current costly technological re-quenching equipment and closes the cycle of modern production of high-quality metallurgical products, ie ingots or castings directly in the steel mill, while creating conditions for simplifying and improving the quality of forging production. The process according to the invention also opens a new path for the development of metallurgical production, in particular of very massive steel ingots and castings.

V příkladném provedení způsobu výroby podle vynálezu, aplikovaného na výrobu ingotu, se běžně vyrobená tavenina oceli odlévá do kokily ve vakuovém kesonu, upraveném současně pro tlakování. Bezprostředně po odlití ingotu a zrušení vakua se ingot ochladí až na teplotu solidu a poté se postupně v kesonu zvyšuje tlak, v daném případě až na hodnotu 95 MPa. Tímto tlakem se na ingot působí po dobu 25 minut.In an exemplary production method of the invention applied to the ingot production, a conventionally produced melt of steel is cast into a ingot mold in a vacuum chamber adapted simultaneously for pressurization. Immediately after casting the ingot and depressurizing the vacuum, the ingot is cooled down to the solidus temperature and then the pressure in the caisson is gradually increased, in this case up to 95 MPa. This pressure is applied to the ingot for 25 minutes.

Dolní mez teploty, při níž je působení tlaku ještě účinné, je 500 °C. Potom se tlek zruší a ingot se dále zpracovává opět běžným způsobem. Výkovek, vyrobený z takto zpracovaného ingotu, dosahuje vyšší tažnost o 10 - 20 %, vyšší vrubovou houževnatost o 20 - 30%, přičemž pevnostní vlastnosti dosahují srovnatelné hodnoty, ojediněle jsou nižší max. o 5 %, přičemž vnitřní struktura vykazuje nižší velikost zrna a je zcela bez defektů, přestože využití ingotu je o 15 % vyšší než při běžné výrobě.The lower temperature limit at which pressure is still effective is 500 ° C. Then, the slice is removed and the ingot is further processed in the conventional manner. The forging made from the ingot thus processed has a higher ductility of 10 - 20%, a higher notch toughness of 20 - 30%, while the strength properties reach comparable values, sporadically lower by max. 5%, while the internal structure shows lower grain size and is completely defect-free, although the ingot utilization is 15% higher than in conventional production.

Způsob výroby podle vynálezu lze v příkladném provedení zajistit rovněž působením tlaku bez předchozího vakuování nebo střídavě působícím vyšším a nižším tlakem v rozmezí 10 až 115 MPa v závislosti na průběhu teploty ingotu nebo odlitku při jejich ochlazování v rozmezí teploty solidu až 500 °C.The process according to the invention can also be carried out in the exemplary embodiment by applying pressure without prior vacuum or alternating higher and lower pressures in the range from 10 to 115 MPa depending on the temperature of the ingot or casting while cooling them in the solid temperature range up to 500 ° C.

Claims

Seventh invention

Process for producing steel ingots or castings by applying a pressure to a steel ingot or casting, characterized in that the medium pressure is applied in the range of 10 to 115 MPa at a steel ingot or casting temperature equal to a solid temperature of up to 500 ° C.