RU2656910C1 - Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей - Google Patents

Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей Download PDF

Info

Publication number
RU2656910C1
RU2656910C1 RU2017132314A RU2017132314A RU2656910C1 RU 2656910 C1 RU2656910 C1 RU 2656910C1 RU 2017132314 A RU2017132314 A RU 2017132314A RU 2017132314 A RU2017132314 A RU 2017132314A RU 2656910 C1 RU2656910 C1 RU 2656910C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flux
boron
ingot
ingots
smelting
Prior art date
Application number
RU2017132314A
Other languages
English (en)
Inventor
Леонид Яковлевич Левков
Дмитрий Александрович Шурыгин
Михаил Анатольевич Киссельман
Сергей Витальевич Орлов
Владимир Семенович Дуб
Олег Сергеевич Волобуев
Жания Казбековна Каширина
Михаил Васильевич Ульянов
Иван Алексеевич Иванов
Михаил Михайлович Петин
Виктор Владимирович Клочай
Александр Александрович Гарченко
Павел Гаврилович Самбурский
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2017132314A priority Critical patent/RU2656910C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656910C1 publication Critical patent/RU2656910C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
    • C22B9/18Electroslag remelting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/54Processes yielding slags of special composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электрошлаковому переплаву и может найти применение при выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей для изготовления шестигранных труб устройств хранения отработанного ядерного топлива. Флюс содержит, мас. %: оксид алюминия 12-20, фторид кальция 35-40, оксид кальция 38-43, диоксид титана 4-8 и фторид натрия 4-8. Изобретение позволяет создать флюс с температурой плавления не выше 1200°C, который стабилен до температуры 1600°C, обеспечивает возможность выплавки слитков методом электрошлакового переплава повышенной длины при обеспечении высокого качества поверхности слитка, а также повышение однородности химического состава по высокоактивным компонентам слитка из борсодержащих сталей, качества структуры и плотности выплавленного слитка. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к электрошлаковому переплаву и может найти применение при выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей для изготовления шестигранных труб устройств хранения отработанного ядерного топлива.
Особенностью формирования слитка из борсодержащих сталей для изготовления шестигранных труб является необходимость осуществления переплава с использованием нескольких расходуемых электродов, которые переплавляются по очереди в одном и том же кристаллизаторе, в одной и той же шлаковой ванне, что обеспечивает получение слитка необходимой длины. При этом для получения слитка с однородной структурой, химическим составом и распределением неметаллических включений при смене переплавляемых электродов необходимо использовать флюсы, которые должны удовлетворять двум взаимно противоположным требованиям. С одной стороны, флюс должен быть способен максимально аккумулировать тепло, чтобы в паузах, обусловленных сменой электродов, шлаковая ванна оставалась источником тепла, который позволяет минимизировать скорость остывания слитка и, соответственно, его усадку. С другой стороны, теплоемкость флюса не должна быть очень высокой, чтобы тепловое состояние шлаковой ванны максимально быстро восстанавливалось после смены электрода.
Известен флюс для электрошлаковой выплавки борсодержащих сталей, содержащий оксид алюминия, оксид магния, оксид кальция, двуокись титана и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид алюминия 18-20, оксид магния 8-10, оксид кальция 10-12, двуокись титана - 6-8, фторид кальция 54-56 (RU 2423536, С22В 9/18, опубл. 10.07.2011).
Наиболее близким по технической сущности является флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей, содержащий оксид алюминия, оксид магния, фторид кальция, диоксид титана, оксид бора и фторид магния при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, диоксид титана 3-8, оксид бора 1,5-4, фторид магния 28-35 (RU 2582406, С22В 9/18, С22В 9/10, опубл. 10.07.2011).
Недостатком известных флюсов является невозможность получения слитков ЭШП повышенной длины при использовании схемы процесса переплава с вытягиванием слитка из кристаллизатора. При использовании известных флюсов переплав электродов при движении кристаллизатора и периодической замене электродов для получения слитков повышенной длины невозможно получение качественного металла по однородности структуры, а также по химическому составу. Это связано с тем, что вязкость известных флюсов при рабочей температуре электрошлакового переплава, находящейся на уровне 1600°C, не обеспечивает стабильность процесса.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание флюса с температурой плавления не выше 1200°C, который стабилен до температуры 1600°C, обеспечивает возможность выплавки слитков методом электрошлакового переплава повышенной длины, при обеспечении высокого качества поверхности слитка, а также повышение однородности химического состава по высокоактивным компонентам слитка из борсодержащих сталей, качества структуры и плотности выплавленного слитка.
Технический результат достигается тем, что флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей содержит оксид алюминия, фторид кальция, оксид кальция, диоксид титана и фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид алюминия 12-20, фторид кальция 35-40, оксид кальция 38-43, диоксид титана 4-8, фторид натрия 4-8.
Технический результат также достигается тем, что флюс дополнительно содержит не более 2 мас. % диоксида кремния.
Дополнительное введение фторида натрия во флюсе в количестве 4-8 мас. % обеспечивает требуемую температуру ликвидус флюса и необходимую жидкоподвижность шлака, что в итоге обеспечивает хорошую устойчивость процесса переплава. Содержание фторида натрия менее 4 мас. % приводит к снижению качества металла по его однородности, повышению температуры ликвидус шлака, значительному перегреву ванны расплавленного металла. При содержании фторида кальция более 8 мас. % уменьшается стабильность процесса ЭШП вследствие неравномерного угара этого легкоплавкого компонента по ходу процесса переплава, что приводит к чрезмерному снижению вязкости и температуры плавления шлака, что, в свою очередь, при постоянной скорости плавления не приводит к образованию гарнисажа и металлической корочки достаточной толщины. В результате существенно возрастает опасность возникновения пролива шлака и металла, то есть полной остановки процесса с получением дефектного слитка.
Фторид кальция используется в качестве основы для флюсов электрошлакового производства как компонент, позволяющий обеспечить необходимую стабильность процесса, однако температура его плавления составляет 1420°C. Для электрошлакового переплава борсодержащих сталей, легированных титаном, фторид кальция является одним из основных компонентов, поскольку он имеет низкий тепловой КПД (менее 0,5). Для достижения требуемой температуры ликвидус флюса оптимальное его содержание в присутствии 4-8 мас. % фторида натрия должно быть в пределах 35-40 мас. %. Если во флюсе оксида кальция будет менее 35 мас. %, то повышается вязкость и снижается электропроводность расплава, что приводит к неоднородности распределения высокоактивного титана по высоте слитка. Если во флюсе фторида кальция будет более 40 мас. %, то повышается температура плавления флюса и не обеспечивается необходимая для получения слитка необходимой длины жидкоподвижность шлака. Кроме того, недопустимо возрастает основность шлака и увеличивается его водородопроницаемость.
Оксида алюминия во флюсе должно быть в пределах 12-20 мас. %. Если оксида алюминия во флюсе будет содержаться меньше или больше указанных пределов, то произойдет нарушение близкого к эвтектическому соотношения между основными компонентами флюса и температура плавления значительно повысится.
Диоксида титана во флюсе должно быть в пределах 4-8 мас. %. При содержании диоксида титана менее 4 мас. % наблюдается активное окисление титана по высоте слитка, что приводит к образованию большего количества нежелательных оксидных неметаллических включений и требует проведения дополнительного раскисления металла. Содержание диоксида титана более 8 мас. % приводит к неравномерному распределению титана по высоте слитка (особенно в нижней его части). Кроме того, диоксид титана является дорогим и дефицитным материалом. Увеличение его содержания приводит к увеличению стоимости флюса.
Для раскисления флюс может дополнительно содержать диоксид кремния в количестве не более 2 мас. %. Ограничение концентрации диоксида кремния связано с восстановлением кремния, что приведет к неоднородности химического состава слитка и ухудшению его структуры.
Достижение технического результата при использовании флюса по изобретению можно проиллюстрировать данными из таблицы, которые были получены при выплавке сплошных слитков на установке лабораторной печи ЭШП-0,5У с подвижным кристаллизатором диаметром 115 мм. Аналогичные результаты были получены при выплавке полых слитков.
Исходные компоненты флюса взвешивали, а затем расплавляли во флюсоплавильной печи, выливали в изложницу, размалывали и проводили грануляцию флюса. Опытные плавки проводили на твердом старте, то есть флюс расплавляли непосредственно в кристаллизаторе. Для получения слитка повышенной длины плавки проводили с вытягиванием слитка из кристаллизатора и с одной сменой расходуемых электродов в процессе переплава. Длина полученных слитков составила от 920 до 960 мм. Переплавляли электроды диаметром 70 мм из борсодержащей стали ЧС 82. Переплав вели при токе 2,0-2,8 кА и напряжении 25-35 В. Выплавляли слитки массой 45-50 кг. Во время переплава контролировали технологические параметры процесса, расход электроэнергии. Качество поверхности слитков оценивали визуально. Вязкость расплавов определяли при помощи вибрационного вискозиметра.
При содержании во флюсе фторида натрия менее 4 мас. % и более 8 мас. % дополнительно отмечен неустойчивый режим переплава вследствие недостаточного количества для получения требуемой температуры ликвидус флюса или угара этого легкоплавкого компонента.
Выход концентраций компонентов шлака за заявленные приводит к нарушению близкого к эвтектическому соотношения между основными компонентами флюса и, как следствие, либо к значительному повышению температуры плавления шлака, либо к увеличению его вязкости, либо к неравномерному распределению или окислению титана по высоте слитка. Кроме того, первые два фактора оказывают заметное отрицательное влияние на качество поверхности слитка.
При выплавке слитков на его поверхностях образуется тонкий слой закристаллизовавшегося шлака по изобретению - гарниссаж, который обеспечивает хорошее качество поверхности слитка. При этом температура плавления флюса по изобретению была менее 1160°C. Флюс был стабилен при температурах менее 1600°C. Слитки были заданной повышенной длины и имели плотную макроструктуру.
Использование шлака по изобретению при технологии электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков их борсодержащих стадий со сменой расходуемых электродов по ходу плавки позволяет получать экономию до 25%, по сравнению с использованием традиционной технологии по схеме «один электрод - один слиток», только за счет экономии донной и головной обрези и количества флюса на одну плавку, а также получение слитков кратной длины с обеспечением качественного металла (повышенная однородность химического состава, структуры и свойств).
Figure 00000001

Claims (7)

1. Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей, содержащий оксид алюминия, фторид кальция, оксид кальция и диоксид титана, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
оксид алюминия 12-20;
фторид кальция 35-40;
оксид кальция 38-43;
диоксид титана 4-8;
фторид натрия 4-8.
2. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не более 2 мас. % диоксида кремния.
RU2017132314A 2017-09-15 2017-09-15 Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей RU2656910C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132314A RU2656910C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132314A RU2656910C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656910C1 true RU2656910C1 (ru) 2018-06-07

Family

ID=62560314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132314A RU2656910C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656910C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1126434A (en) * 1966-07-14 1968-09-05 Wiggin & Co Ltd Henry Electro-slag remelting processes
US5311655A (en) * 1990-10-05 1994-05-17 Bohler Edelstahl Gmbh Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys
RU2423536C1 (ru) * 2009-12-28 2011-07-10 Открытое Акционерное Общество "Златоустовский металлургический завод" Способ выплавки полых слитков титан- и борсодержащих марок стали методом эшп
RU2515411C1 (ru) * 2013-01-18 2014-05-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ получения сплавов на основе титана
RU2582406C1 (ru) * 2014-12-29 2016-04-27 Открытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии", ОАО "АЭМ-технологии" Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1126434A (en) * 1966-07-14 1968-09-05 Wiggin & Co Ltd Henry Electro-slag remelting processes
US5311655A (en) * 1990-10-05 1994-05-17 Bohler Edelstahl Gmbh Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys
RU2423536C1 (ru) * 2009-12-28 2011-07-10 Открытое Акционерное Общество "Златоустовский металлургический завод" Способ выплавки полых слитков титан- и борсодержащих марок стали методом эшп
RU2515411C1 (ru) * 2013-01-18 2014-05-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ получения сплавов на основе титана
RU2582406C1 (ru) * 2014-12-29 2016-04-27 Открытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии", ОАО "АЭМ-технологии" Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5071939B2 (ja) 銅合金向けエレクトロスラグ再溶解用スラグおよび銅合金材の製造方法
JP4646849B2 (ja) 高アルミニウム鋼の連続鋳造用モールドパウダー
RU2243185C2 (ru) Материалы на основе оксида алюминия-диоксида циркония-диоксида кремния с улучшенной микроструктурой, полученные электроплавлением
CN103526038A (zh) 一种高强度高塑性twip钢电渣重熔生产方法
JP6674093B2 (ja) 鋼の連続鋳造用モールドパウダーおよび連続鋳造方法
CN103343238A (zh) 一种用于易挥发元素合金的区域熔化定向凝固方法
CN105779780B (zh) 一种电渣重熔无氟渣及其用于电渣重熔的方法
KR102283343B1 (ko) 일렉트로 슬래그 재용융 공정용 슬래그 및 이를 이용한 잉곳의 제조방법
JP2008030061A (ja) 高アルミニウム鋼の連続鋳造用モールドパウダー
RU2656910C1 (ru) Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей
KR20170011712A (ko) 고탄소강의 연속 주주용 몰드 플럭스
JP2010214387A (ja) 連続鋳造用モールドフラックス及び連続鋳造方法
JP6510342B2 (ja) Al含有鋼用連続鋳造パウダーおよび連続鋳造方法
KR102629377B1 (ko) Al 함유 아포정 강의 연속 주조용 몰드 파우더 및 연속 주조 방법
JP6598443B2 (ja) Al含有鋼の連続鋳造用モールドフラックスおよびAl含有鋼の連続鋳造方法
RU2487173C1 (ru) Флюс для электрошлакового переплава
JPH0639635B2 (ja) 銅及び銅合金のエレクトロスラグ再溶融方法
RU2796483C1 (ru) Способ выплавки слитков титан- и борсодержащих марок стали методом электрошлакового переплава
RU2557438C1 (ru) Жаропрочный сплав на основе хрома и способ выплавки сплава на основе хрома
JP2020142262A (ja) 連続鋳造用モールドパウダーの製造方法及び鋼の連続鋳造方法
RU2582406C1 (ru) Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей
RU2695087C1 (ru) Флюс для получения крупногабаритных слитков из медных сплавов электрошлаковым переплавом
JP5453480B2 (ja) チクソキャスティング用鋳鉄ビレットおよびその製造方法
RU2230807C1 (ru) Флюс для электрошлакового переплава цветных металлов
RU2240364C2 (ru) Флюс для электрошлакового переплава цветных металлов

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190522

Effective date: 20190522