RU1770379C

RU1770379C - Method of heat-resistant nickel alloy refining

Info

Publication number: RU1770379C
Application number: SU904836729A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Буланов; Виктор Матвеевич Голованов; Михаил Никитович Литвиненко; Геннадий Васильевич Ткаченко; Владимир Николаевич Селезнев
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Сущность изобретени : отходы кремне- земсодержащих волокон обрабатывают РЗМ и порошком криолита и ввод т на дно тигл индукционной печи в количестве 0,6- 0,8% от массы металлозавалки, а на дно ковша перед сливом расплава ввод т 0,3- 0,5% необработанных отходов кремнезем- содержащего волокна от массы жидкого металла в ковше. При этом вводимый на дно тигл индукционной печи рафинирующий состав содержит, мас,%: кремнеземсодер- жащее волокно 50-70, РЗМ 20-30, порошок криолита 10-20. 2 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: Silica-containing fiber wastes are treated with rare-earth metals and cryolite powder and introduced into the bottom of the crucible of the induction furnace in an amount of 0.6-0.8% of the weight of the metal filling, and 0.3-0 are added to the bottom of the bucket before draining the melt. 5% of the raw waste of silica-containing fiber by weight of the liquid metal in the bucket. In this case, the refining composition introduced to the bottom of the induction furnace crucible contains, wt.%: Silica-containing fiber 50-70, REM 20-30, cryolite powder 10-20. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к металлургии, в частности к способам рафинировани сплавов, используемым при выплавке, например , жаростойких никелевых сплавов, примен емых при изготовлении турбоколес газовых компрессоров.The invention relates to metallurgy, in particular to methods for refining alloys used in the smelting of, for example, heat-resistant nickel alloys used in the manufacture of turbo wheels of gas compressors.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению вл етс способ рафинировани , используемый в способе выплавки чугуна 1. Согласно данному способу рафинирование осуществл ют путем введени на дно тигл печи перед загрузкой металлическойшихтыотходов кремнеземсодержащих волокон в количестве 0,1-1,0% от массы металлозавалки. ,Closest to the intended invention is the refining method used in the cast iron smelting method 1. According to this method, refining is carried out by introducing silica-containing fibers in the amount of 0.1-1.0% by weight of the metal filler to the bottom of the furnace crucible before loading. ,

Недостаток известного способа заключаетс в том, что он не обеспечивает получе- ние высокого качества сплава по газосодержанию и неметаллическим включени м , таким как плены А120з. и необходимых механических свойств сплава. ЭтоA disadvantage of the known method is that it does not provide a high quality alloy in terms of gas content and nonmetallic inclusions, such as A120z films. and the necessary mechanical properties of the alloy. it

объ сн етс слабой коагулирующей способностью микрокапель расплавов кремнеземсодержащих волокон, которые в услови х флотации сквозь металлический расплав не могут полностью захватывать микроплены А120з в силу недостаточной смачивающей способности микрокапель кремнеземсодер- жащего волокна, мелкой дисперсностью микроплен А1тОз и высокой степенью в зкости сплава при температуре обработки и заливке его в формы.It is explained by the weak coagulating ability of microdroplets of melts of silica-containing fibers, which under flotation conditions through a metal melt cannot completely capture A120z microfibers due to the insufficient wetting ability of microdroplets of silica-containing fiber, the fine dispersion of A1tOz microfilms and a high degree of alloy toughness and high temperature pouring it into molds.

Целью предполагаемого изобретени вл етс повышение качества сплава, улучшение его механических свойств и повышение жидкотекучести за счет эффективности удалени из массы жидкого сплава окисных плен и газов.The aim of the proposed invention is to improve the quality of the alloy, improve its mechanical properties and increase fluidity due to the efficiency of removal from the mass of the liquid alloy of oxide films and gases.

Поставленна цель достигаетс тем. что в способе рафинировани жаропрочного никелевого сплава, включающем ввод на дно тигл индукционной печи перед загруз (ЛThe goal is achieved. that in the method of refining a heat-resistant nickel alloy, comprising introducing into the bottom of the crucible an induction furnace before loading (L

СWITH

XsJ МXsJ M

О 00About 00

33

кой металлической шихты отходов кремне- земсодержащих волокон, выпуск расплава в ковш, согласно изобретению, на дно печи отходы кремнеземсодержащих волокон ввод т в смеси с РЗМ и порошком криолита, вз тых в соотношении (5-7):(2-3):(1-2), в количестве 0,6-0,8% от массы металлозавал- ки, а на дно ковша перед сливом расплава ввод т 0,3-0,5% отходов кремнеземсодер- жащего волокна от массы жидкого металла в ковше.of a metal charge of silica-containing fiber wastes, the melt discharged into the ladle according to the invention, silica-containing fiber wastes are mixed with REM and cryolite powder taken in the ratio (5-7) :( 2-3) :( 1-2), in the amount of 0.6-0.8% of the weight of the metal mill, and 0.3-0.5% of silica-containing fiber wastes from the mass of liquid metal in the ladle are introduced to the bottom of the ladle before the melt is drained.

Введение на дно печи отходов кремнеземсодержащих волокон в смеси с РЗМ и порошком криолита, вз тых в соотношении (5-7):(2-3):(1-2), в количестве 0,6-0,8% от массы металлозавалки, позвол ет в процессе плавки удалить из расплава внесенные в него равнее окисные плены типа , и преп тствует образованию новых плен. Так как газопоглотительна и раскисл юща способность микрокапель кремнеземсодер- жащего волокна не высока, то дл повышени их газопоглотительной и раскисл ющей способности кремнеземсодержащее волокно ввод т в смеси с РЗМ. Така смесь резко увеличивает дегазацию сплава по сравнению с раздельным вводом волокна и РЗМ.The introduction of silica-containing fiber waste into the bottom of the furnace in a mixture with rare-earth metals and cryolite powder, taken in the ratio (5-7) :( 2-3) :( 1-2), in an amount of 0.6-0.8% of the weight of the metal filling , allows during the smelting process to remove from the melt more equal oxide films of the type introduced into it, and prevents the formation of new films. Since the getter and deoxidizing ability of silica-containing microdroplets is not high, the silica-containing fiber is mixed with rare-earth metals to increase their getter and deoxidizing ability. Such a mixture dramatically increases the degassing of the alloy compared to the separate introduction of fiber and rare-earth metals.

Смесь отходов кремнеземсодержащих волокон с порошком криолита Na2 NaAlFe повышает жидкоподвижность микрокапель этого волокна, при этом освобождающийс в результате термодеструкции фтор образует фтористый алюминий из А120з в результате чего - газ удал етс из расплава.A mixture of silica-containing fiber wastes with cryolite powder Na2 NaAlFe increases the liquid mobility of the microdroplets of this fiber, and the fluorine released as a result of thermal decomposition forms aluminum fluoride from A1203, as a result of which the gas is removed from the melt.

Введение указанной рафинирующей смеси в количестве 0,6-0,8% от массы металлозавалки способствует удалению флотации микроплен А120з из расплава. При введении менее 0,6% кремнеземсодержа- щего волокна в смеси с РЗМ и порошком криолита от массы металлозавалки процесс рафинировани протекает не полностью, а при введении этого же волокна более 0,8% от массы металлозавалки процесс флотации раст гиваетс (затрудн етс ), что приводит к дополнительному загр знению жидкого сплава.The introduction of the specified refining mixture in an amount of 0.6-0.8% by weight of the metal filling helps to remove the flotation of microfilms A120z from the melt. With the introduction of less than 0.6% silica-containing fiber mixed with rare-earth metals and cryolite powder by weight of the metal filling process, the refining process does not fully proceed, and when the same fiber is added more than 0.8% of the weight of the metal filling process, the flotation process is stretched (difficult). which leads to additional pollution of the molten alloy.

Процесс образовани плен А гОзснова возобновл етс при сливе расплава из печи в ковш. Дл корректировани этого процесса на дно ковша перед сливом расплава ввод т 0,3-0,5% отходов кремнеземсодер- жащего волокна от массы жидкого металла в ковше.The process of capturing A is again resumed when the melt is drained from the furnace to the ladle. In order to correct this process, 0.3-0.5% of silica-containing fiber wastes from the mass of liquid metal in the ladle are introduced into the bottom of the bucket before the melt is drained.

Введение кремнеземсодержащего волокна в ковш в количестве менее 0,3% не позвол ет достаточно полно удалить вновь образовавшиес плены из массы жидкогоThe introduction of silica-containing fiber into the bucket in an amount of less than 0.3% does not allow sufficiently to remove the newly formed captures from the mass of liquid

металла, в то врем , как введение более 0,5% кремнеземсодержащего волокна приводит к повышенному пленообразованию и снижению механических свойств полученного сплава.metal, while the introduction of more than 0.5% silica-containing fiber leads to increased foaming and a decrease in the mechanical properties of the resulting alloy.

Таким образом, применение волокнистого материала с развитой поверхностью в сочетании с криолитом и РЗМ содержащей лигатурой, обладающего повышенной рас0 кислительной способностью, газопоглощением , высокой адгезионной активностью к неметаллическим включени м, окислам типа AteOs и газом, позвол ет значительно повысить эффективность процессов сорб5 ционного рафинировани металла во врем его выплавки и термовременной обработки в плавильной печи. Флотирующие через расплав микрокапли вещества стекловолокна , в смеси с криолитом и редкоземельнымиThus, the use of a fibrous material with a developed surface in combination with a cryolite and rare-earth metals containing ligature, which has an increased deoxidation ability, gas absorption, and high adhesive activity to nonmetallic inclusions, AteOs-type oxides, and gas, can significantly increase the efficiency of sorption refining of metal during its smelting and thermal treatment in a melting furnace. Glass-fiber substances floating through a melt of microdroplets, mixed with cryolite and rare earths

0 металлами (РЗМ), вл сь активными центрами конденсации микроплен вредных окислов и других, а также газов О, Н, N, повышают степень рафинировани сплава, его жидкотекучесть, осуществл ют0 metals (REM), being the active centers of condensation of microfilms of harmful oxides and others, as well as O, H, N gases, increase the degree of refining of the alloy, its fluidity, and

5 его дегазацию, улучшают кристаллическую структуру, способствуют повышению прочностных свойств сплава.5 its degassing, improve the crystalline structure, contribute to increase the strength properties of the alloy.

Способ рафинировани осуществл ют следующим образом.The refining process is carried out as follows.

0На дно реторты индукционной печи типа ИЧТ-016 с основной футеровкой загружают рафинирующую добавку, содержащую отходы щелочного кремнеземсодержащего волокна, РЗМ и порошок криолита при соот5 ношении масс: кремнеземсодержащее волокно , РЗМ 2-3. порошок криолита 1-2 в количестве 0,6-0,8% от массы металлозавалки . Этот состав смешивают, затем производ т завалку в печь 160 кг шихты0 At the bottom of the retort of an IChT-016 induction furnace with a main lining, a refining additive containing alkaline silica fiber wastes, rare-earth metals and cryolite powder with a weight ratio of silica-containing fiber, rare-earth metals 2-3 is loaded. cryolite powder 1-2 in an amount of 0.6-0.8% by weight of metal filling. This composition is mixed, then 160 kg of charge are charged into the furnace.

0 состо щей из 100% возврата сплава никел , содержащего в себе окисные плены , резко снижающие механические свойства турбин. В течение 1,5 ч металл расплавл ют в печи, довод температуру расплава до0 consisting of a 100% recovery of nickel alloy containing oxide films, which sharply reduce the mechanical properties of turbines. Within 1.5 hours, the metal is melted in a furnace, bringing the melt temperature to

5 1550-1560°С. При расплавлении шихты образовавшийс шлак флотирует сквозь расплав к поверхности металла, образу защитный покров. После достижени температуры металла 1560°С производ т раз0 ливку расплава в ковш, предварительно загрузив на дно ковша необработанные отходы щелочного кремнеземсодержащего волокна 0,3-0.5% от массы жидкого металла . Выдерживают 1-1,5 мин расплав в ков5 ше. Затем снимают шлак до по влени чистого зеркала металла в ковше и разливают рафинированный металл в подготовленные керамические формы, разогретые до температуры 650-700°С. При этом заливают образцы цилиндрической и квадратной5 1550-1560 ° C. When the charge is melted, the resulting slag floats through the melt to the surface of the metal, forming a protective coating. After the temperature of the metal reaches 1560 ° C, the melt is poured into the ladle by first loading the raw waste of alkaline silica-containing fiber 0.3-0.5% by weight of the liquid metal onto the bottom of the ladle. The melt is kept in the ladle for 1-1.5 min. Then the slag is removed until a clean metal mirror appears in the ladle and the refined metal is poured into prepared ceramic molds heated to a temperature of 650-700 ° C. In this case, samples of cylindrical and square are poured

формы дл испытани полученного металла на механические свойства и жаростойкость.molds for testing the obtained metal for mechanical properties and heat resistance.

За вл емый процесс осуществл ли в индукционной печи типа 1/1ЧТ-016 с основной футеровкой. Вес одной плавки составл л 160 кг. Всего было проведено 8 плавок. Из них в трех плавках количественное соотношение рафинирующей добавки и шихты находитс в диапазоне предельных соотношений упом нутой добавки, включа и граничные значени диапазона, а в остальных плавках соотношение компонентов рафинирующей добавки и шихты составл ет запредельные значени упом нутой добавки.The claimed process was carried out in a 1 / 1ChT-016 induction furnace with a main lining. The weight of one heat was 160 kg. A total of 8 swimming trunks. Of these, in three swimming trunks, the quantitative ratio of the refining additive to the charge is in the range of limiting ratios of the said additive, including the boundary values of the range, and in the other swimming trunks, the ratio of the components of the refining additive and the charge is beyond the limits of the said additive.

Способ рафинировани , расход рафинирующей добавки и физические свойства получаемого сплава приведены s табл. 1.The refining method, the consumption of the refining additive, and the physical properties of the resulting alloy are given in table. 1.

Дл определени соотношени компонентов рафинирующей добавки, вводимой на дно тигл индукционной печи, было проведено 7 плавок. При этом во всех семи плавках на дно индукционной печи было введено 0,6% рафинирующей добавки от массы металлозавалки.To determine the ratio of the components of the refining additive introduced to the bottom of the crucible of the induction furnace, 7 swimming trunks were carried out. At the same time, in all seven melts, 0.6% of the refining additive by weight of the metal filling was introduced at the bottom of the induction furnace.

В п ти плавках количественное соотношение компонентов рафинирующей добавки находитс в диапазоне предельных соотношений упом нутых компонентов, включа и граничные значени диапазона, а в остальных двух плавках соотношение компонентов составл ет запредельные значени упом нутой добавки.In the five swimming trunks, the quantitative ratio of the components of the refining additive is in the range of the limiting ratios of the mentioned components, including the boundary values of the range, and in the other two swimming trunks the ratio of the components is the limiting values of the additive.

Способ рафинировани , соотношение компонентов рафинирующей добавки, газосодержание и физические свойства получаемого сплава приведены в табл. 2.The refining method, the ratio of the components of the refining additive, the gas content and physical properties of the resulting alloy are given in table. 2.

Прочностные свойства сплава до рафинировани и после определ ли при t-pe 700°С на разрывной машине. Температуру образца измер ли хромель-алюмелевой термопарой. Относительное удлинение определ ли по образцам, разорванным приThe strength properties of the alloy before refining and after were determined at t-pe 700 ° C on a tensile testing machine. The temperature of the sample was measured with a chromel-alumel thermocouple. Elongation was determined from samples torn at

t-pe 700°С по формуле 100%.t-pe 700 ° C according to the formula 100%.

Ударную в зкость определ ли на копре на образцах, нагретых до 700°С, под контролем температуры хромель-алюмелевой термопарой.Impact strength was determined on copra on samples heated to 700 ° C, under the control of temperature with a chromel-alumel thermocouple.

Содержание газов определ ли на приборе газоанализаторе фирмы Леко. Прочностные свойства колес турбин.полученных традиционным способом и рафинированием , испытывали на универсальном безмоторном стенде лаборатории испытаний. Все перечисленные параметры приведены в таблицах 1-2.The gas content was determined using a Leko gas analyzer. The strength properties of turbine wheels obtained by the traditional method and refining were tested at a universal non-motorized test bench. All of the listed parameters are given in tables 1-2.

Как следует из таблицы 1 введение комбинированной рафинирующей добавки позвол ет уменьшить число окисных плен по сравнению с известными способами рафинировани в 4-8 раз, газосодержание более чем в 1,5-2 раза и улучшить жидкотекучесть на 23-47%, прочностные свойства, такие как ударную в зкость более чем в 2 раза, жаропрочность на 9-13%, относительное удлинение более чем на 30%. Анализ табл. 2 показывает, что при выборе за вленных соотношений компонентов рафинирующей добавки, вводимой в печь, обеспечиваетс уменьшение числаAs follows from table 1, the introduction of a combined refining additive can reduce the number of oxide captures in comparison with the known methods of refining by 4-8 times, gas content by more than 1.5-2 times and improve fluidity by 23-47%, strength properties, such as impact strength more than 2 times, heat resistance by 9-13%, elongation by more than 30%. Table analysis 2 shows that when the claimed ratios of the components of the refining additive introduced into the furnace are selected, a decrease in the number

окисных плен в 1,5-3 раза, газосодержани на 15-20% и улучшаютс жидкотекучесть на 20-30% и прочностные свойства сплава на 10-20% по сравнению с запредельными услови ми .oxide captures by 1.5-3 times, gas content by 15-20%, and fluidity by 20-30% and strength properties of the alloy by 10-20% are improved in comparison with extreme conditions.

Благодар комбинированной рафинирующей добавке, состо щей из отходов кремнеземсодержащих волокон, криолита и РЗМ, в прелагаемом способе рафинировани сплава по сравнению с известным, достигаетс . повышение степени рафинировани сплава по пленам АЬОз и газосодержанию 02, Н2, N2, а также повышаетс предел прочности сплава на раст жение , относительное удлинение, ударна Thanks to the combined refining additive consisting of silica-containing fiber waste, cryolite and rare-earth metals, the proposed method for refining the alloy in comparison with the known method is achieved. an increase in the degree of refinement of the alloy according to ABO3 films and a gas content of 02, H2, N2, and also increases the tensile strength of the alloy, relative elongation, and impact

в зкость, а также и улучшаетс его жидкотекучесть .viscosity and its fluidity are also improved.

Экономический эффект от использовани предполагаемого изобретени получен за счет полного возвращени .в плавку отходов сплавов, пораженных пленами, ранее использовавшихс частично.The economic effect of the use of the proposed invention was obtained by completely returning to melting waste alloys affected by the films previously partially used.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Method for refining heat resistant

a nickel alloy, comprising introducing an induction furnace onto the bottom of the crucible before loading the metal charge of silica-containing fiber waste, releasing the melt into a ladle, characterized in that, for the purpose of

improving the quality of the alloy, improving its mechanical properties and increasing fluidity by effectively removing oxide films and gases from the mass of the liquid alloy, silica-containing fiber wastes are introduced into the bottom of the furnace in a mixture with rare-earth metals and cryolite powder, taken in the ratio (5-7 ) :( 2-3) :( 1-2). in an amount of 0.6-0.8% by weight of the metal filling plant, and 0 3-0.5% of silica-containing fiber wastes from the mass of liquid metal in the ladle are introduced to the bottom of the bucket before the melt is drained.

0.00310,000730.00520.00903650 24

0.00290,000610.00450.00801870

0.00230,000560.00 iQ0.00686990

0.00210,000520.00370.006321050

0.00160,000500.00320.005301150

Oh, UN0 .00220.004021250 1-2

0.00130,000390., 004791200 2-3

0.00120,000370.00190.00347 P50 2-3

0.00250,, 00410.007180000 8-12

600,255.0

720

670 650 620

70

60

thirty

7.0

6.6

6.0 5.0

6l, 0

120.0

116.7

115.O

31, 0