RU2672609C1 - Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys - Google Patents
Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672609C1 RU2672609C1 RU2017146868A RU2017146868A RU2672609C1 RU 2672609 C1 RU2672609 C1 RU 2672609C1 RU 2017146868 A RU2017146868 A RU 2017146868A RU 2017146868 A RU2017146868 A RU 2017146868A RU 2672609 C1 RU2672609 C1 RU 2672609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- metal
- melt
- substandard
- activation
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004913 activation Effects 0.000 title abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
1. Область техники1. The technical field
Изобретение относится к области специальной металлургии получения сплавов на никелевой основе, конкретно к способам активации и восстановления некондиционных отходов собственного производства, также может быть применено при получении иных сталей и сплавов.The invention relates to the field of special metallurgy for the production of nickel-based alloys, and specifically to methods for the activation and recovery of substandard waste of own production, can also be applied to the production of other steels and alloys.
2. Предшествующий уровень техники2. The prior art
Известен способ восстановления отходов собственного производства путем их предварительного расплавления с последующим рафинированием при получении сплавов на никелевой основе (Патент RU 2398905 (С22С 19/03) 2009). Недостаток способа в отсутствии глубокого восстановления отходов при подготовке состава к основной выплавке.A known method of recovering waste from own production by preliminary melting it with subsequent refining upon receipt of nickel-based alloys (Patent RU 2398905 (C22C 19/03) 2009). The disadvantage of this method in the absence of deep recovery of waste in the preparation of the composition for the main smelting.
Известен способ восстановления компонентов в производстве литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе (Патент RU 1584404 (С22С 1/06) 1988), в котором переплавленные в вакууме шихтовые материалы рафинируют путем введения в расплав окислителя. Недостаток способа заключается в том, что техническим решением не предусмотрена обработка некондиционных отходов.A known method for the recovery of components in the manufacture of casting heat-resistant nickel-based alloys (Patent RU 1584404 (С22С 1/06) 1988), in which charge materials melted in vacuum is refined by introducing an oxidizing agent into the melt. The disadvantage of this method is that the technical solution does not provide for the processing of substandard waste.
Известен способ активации компонентов путем рафинирования отходов в вакууме при получении литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе с применением отходов, (Патент RU №2190680 (С22С 1/02) 2001). Недостатком технического решения является узкий диапазон технологических режимов для локальных составов не учитывающий разнородность отходов и возможность корректировки состава.A known method of activating components by refining waste in a vacuum when receiving casting heat-resistant nickel-based alloys using waste, (Patent RU No. 2190680 (C22C 1/02) 2001). The disadvantage of the technical solution is a narrow range of technological modes for local compositions that does not take into account the heterogeneity of the waste and the possibility of adjusting the composition.
Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог, способ восстановления и активации некондиционных отходов собственного производства при получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе (Патент RU №2470081, (С22С 1/02, С22В 9/02), 2011).There is also a known method adopted by the applicant for the closest analogue, the method for the recovery and activation of substandard waste of own production upon receipt of casting heat-resistant alloys based on nickel (Patent RU No. 2470081, (С22С 1/02, С22В 9/02), 2011).
Способ включает механическую очистку и введение отходов в состав шихтовых материалов.The method includes mechanical cleaning and the introduction of waste into the composition of the charge materials.
Недостатком известного способа является отсутствие эффективных операций химико-физической корректировки некондиционных отходов и их активации.The disadvantage of this method is the lack of effective operations of chemical-physical adjustment of substandard waste and its activation.
3. Сущность изобретения3. The invention
3.1. Постановка технической задачи3.1. Statement of the technical problem
Обеспечение ресурсосбережения в том числе экономии дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов при выплавке высоколегированного сплава на никелевой основе с использованием некондиционных отходов в составе шихтовых материалов выплавки марочного металла путем активации скрытых и не реализованных резервов некондиционных отходов.Resource-saving, including the saving of expensive and scarce charge materials during smelting of a high-alloy nickel-based alloy using substandard waste as part of charge materials for smelting of grade metal by activating hidden and unrealized reserves of substandard waste.
Результат решения технической задачиThe result of solving a technical problem
Задача ресурсосбережения решена путем вовлечения в производство некондиционных отходов собственного производства, при этом в активированных отходах обеспечивается возможность минимального содержания углерода и кремния и одновременное применение кондиционных технологических отходов производства.The resource-saving problem was solved by involving substandard waste of own production in the production, while the activated waste provides the possibility of a minimum content of carbon and silicon and the simultaneous use of conditioned technological production waste.
3.2. Отличительные признаки3.2. Features
В отличии от известного технического решения, в котором для введения отходов в состав шихтовых материалов выплавки марочного металла осуществляют механическую очистку отходов при их повторном введении в состав шихтовых материалов, в заявленном решении для восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе на стадии подготовки шихтовых материалов последовательно осуществляют специальную востановительную плавку некондиционных отходов в дуговой печи постоянного тока с глубокой окислительной продувкой кислородом расплава до минимальных содержаний в расплаве углерода в пределах 0,015-0,055% и кремния - 0,09-0,12% и затем для дегазация металла и испарения примесей цветных металлов осуществляют дополнительный рафинирующий вакуумный дуговой переплав.In contrast to the well-known technical solution, in which for the introduction of waste into the composition of charge materials for smelting of branded metal, the waste is mechanically treated when it is reintroduced into the composition of charge materials, in the claimed solution for the recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys at the stage of preparation of charge of materials sequentially carry out special recovery smelting of substandard waste in a direct current arc furnace with deep oxidative purging oxygen of the melt to a minimum content in the melt of carbon in the range of 0.015-0.055% and silicon - 0.09-0.12% and then for the degassing of the metal and evaporation of non-ferrous metal impurities, an additional refining vacuum arc remelting is carried out.
При этом набольшая эффективность проявляется при продувке кислородом расплава при давлении кислорода в системе 9-13 атм., дополнительный рафинирующий вакуумный дуговой переплав при разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт.ст.In this case, the greatest efficiency is manifested when the melt is purged with oxygen at an oxygen pressure in the system of 9-13 atm., An additional refining vacuum arc remelting at a discharge of 1⋅10-2 ÷ 10-3 mm Hg.
Возможно также в завалку шихты марочного металла дополнительно использовать кондиционные технологические отходы возврата собственного производства и кондиционные вторичные отходы производства, стружки и обрези резки прутков и отходов идентичных жаропрочному сплаву в составе шихтовых материалов.It is also possible to additionally use conditioned technological waste from the return of our own production and conditioned secondary production waste, shavings and cutting edges of bars and wastes identical to the heat-resistant alloy in the composition of charge materials, in addition to charging the grade metal charge.
После проведения окислительной продувки, как правило, выполняют корректировку физико-химического состава и легирование. С целью предотвращения перегрева расплава металла ПШРЗ и повышенного угара никеля, хрома, кобальта, молибдена, ниобия температурный режим плавки осуществляют на максимальной мощности при температуре жидкого металла по расплаву 1600-1900°С, для охлаждения металла в окислительный период плавки, после интенсивного загорания углерода, присаживают 200-300 кг кондиционных технологических кусковых отходов собственной марки, а температуру металла перед выпуском обеспечивают 1540-1560°С, после проведения окислительной продувки полностью скачивают шлак и присаживают технологические кондиционные кусковые отходы собственной маркиAfter the oxidative purge, as a rule, the physicochemical composition and alloying are adjusted. In order to prevent overheating of the PShRZ metal melt and increased fumes of nickel, chromium, cobalt, molybdenum, niobium, the temperature regime of melting is carried out at maximum power at a liquid metal temperature of the melt 1600-1900 ° C, to cool the metal during the oxidation period of melting, after intense carbon burning 200-300 kg of conditional technological lump waste of their own brand are planted, and the temperature of the metal is 1540-1560 ° C before release, after oxidative purging, the slag is completely downloaded and sit own-brand technological conditional lump waste
Перед вакуумным дуговым переплавом электроды из некондиционных отходов подвергают абразивной чистке на глубину 8-10% от диаметра электрода, а после дугового переплава боковую поверхность наплавленных вакуумных дуговых слитков подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 3-8 мм до полного удаления гарнисажного слоя.Before vacuum arc remelting, the electrodes from substandard waste are subjected to abrasive cleaning to a depth of 8-10% of the electrode diameter, and after arc remelting, the side surface of the deposited vacuum arc ingots is subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 3-8 mm until the skull layer is completely removed.
С начала плавки целесообразно поддерживать оптимальную длину дугового промежутка - 15-20 мм, которая обеспечивает постоянство формы оплавления торца электрода и распределение энергии в зоне дуги - необходимое условие получение однородного слитка.From the beginning of melting, it is advisable to maintain the optimal length of the arc gap - 15-20 mm, which ensures the constancy of the form of fusion of the electrode end and the distribution of energy in the arc zone - a necessary condition for obtaining a uniform ingot.
Кроме того, боковую поверхность наплавленных вакуумных дуговых слитков перед дальнейшим использованием на выплавку марочного металла сплава подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 3-8 мм до полного удаления гарнисажного слоя.In addition, the lateral surface of the deposited vacuum arc ingots is subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 3-8 mm before further use to smelting the grade metal of the alloy until the skull layer is completely removed.
3.3. Перечень фигур чертежей3.3. List of drawings
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема способа восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе, на фиг. 2 представлена развернутая структурная блок-схема способа, где 1. - Формирование кондиционного отхода, 2. - Некондиционные отходы собственного производства (2-1. - Литники, скрап, 2-2. - Прибыльные части, 2-3. - Недоплавы, 2-4. - Стружка), 3. Формирование завалки печи. 4. - Механическая очистка и обработка, 5. - Выплавка паспортной шихтовой рафинированной заготовки (ПШРЗ) в открытой дуговой печи постоянного тока, 5а. - Глубокая окислительная продувка расплава кислородом, 6. - Разливка электродов ПШРЗ, 7. - Обработка электродов ПШРЗ, 8. - Вакуумный дуговой переплав (ВДП) ПШРЗ, 9. - Обработка ВД слитков ПШРЗ. 10. - Кондиционные вторичные отходы. 11. - Кондиционные технологические собственные отходы;In FIG. 1 is a functional block diagram of a method for recovering and activating substandard waste for nickel-based alloys; FIG. 2 presents a detailed structural flowchart of the method, where 1. - Formation of conditioned waste, 2. - Non-standard waste of own production (2-1. - Gates, scrap, 2-2. - Profitable parts, 2-3. - Underflavings, 2 -4. - Chip), 3. Formation of the filling of the furnace. 4. - Mechanical cleaning and processing, 5. - Smelting of passport charge refined billets (PShRZ) in an open direct current arc furnace, 5a. - Deep oxidative purge of the melt with oxygen, 6. - Casting of the PShRZ electrodes, 7. - Processing of the PShRZ electrodes, 8. - Vacuum arc remelting (VHP) of the PShRZ, 9. - Processing of the VD of the PShRZ ingots. 10. - Conditioned secondary waste. 11. - Conditioned technological in-house waste;
ВДП - Вакуумный дуговой переплав на фиг. 1 блок 8; ПШРЗ - Паспортная шихтовая рафинированная заготовка на фиг. 1 блок 5, 6, 7, 8 и 9; ДППТ - Дуговая печь постоянного тока на фиг. 1 блок 5 и 5а.VDP — Vacuum Arc Remelting in FIG. 1 block 8; PShRZ - Passport charge refined billet in FIG. 1 block 5, 6, 7, 8 and 9; DPPT - DC Arc Furnace in FIG. 1 block 5 and 5a.
4. Описание изобретения4. Description of the invention
В заявленном техническом решении осуществляют операции химико-физической корректировки некондиционных отходов, их активации и получения кондиционных отходов, при этом для получения активированной кондиционной добавки из отходов для выплавки жаропрочного сплава на никелевой основе (Фиг. 1.) осуществляют предварительную плавка в дуговой печи постоянного тока (Фиг. 1, блок 5) некондиционных отходов (фиг. 1, блок 2), как правило собственного производства (литники, скрап, прибыльные части открытых слитков, недоплавы, стружка), выполняемая с глубокой окислительной продувкой расплава кислородом (Фиг. 2, блок 5а), до минимальных содержаний углерода и кремния в расплаве с возможным легированием металла отходами молибдена, ниобия, кобальта и др., последующая разливка электродов ПШРЗ (Фиг. 2, блок 6), обработка электродов ПШРЗ (Фиг. 2, блок 7) и дополнительный вакуумный дуговой переплав ПШРЗ (Фиг. 2, блок 8), при котором во время плавления металл частично освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений (испарение примесей, дегазация металла и его восстановление).In the claimed technical solution, the operations of chemical-physical adjustment of substandard waste, their activation and the production of conditioned waste are carried out, while in order to obtain an activated conditioned additive from waste for smelting a heat-resistant alloy based on nickel (Fig. 1.), preliminary melting is carried out in a DC arc furnace (Fig. 1, block 5) of substandard waste (Fig. 1, block 2), as a rule of own production (gates, scrap, profitable parts of open ingots, underflooding, shavings), performed with deep by oxidative purging of the melt with oxygen (Fig. 2, block 5a), to the minimum carbon and silicon contents in the melt with possible alloying of the metal with molybdenum, niobium, cobalt, and other wastes, subsequent casting of PShRZ electrodes (Fig. 2, block 6), processing PShRZ electrodes (Fig. 2, block 7) and an additional PShRZ vacuum arc remelting (Fig. 2, block 8), in which during melting the metal is partially freed from gases, harmful impurities and non-metallic inclusions (evaporation of impurities, metal degassing and its recovery )
Применяемую стружку предварительно прокаливают в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более 500-700 мм при температуре 500-600°С в течение 2-3 часов, с дальнейшим охлаждением вместе с печью в течение 7-8 часов до температуры 80-100°С.The shavings used are preliminarily calcined in an annealing furnace in a cast-iron brazier with a bulk layer of not more than 500-700 mm at a temperature of 500-600 ° C for 2-3 hours, with further cooling together with the furnace for 7-8 hours to a temperature of 80-100 ° FROM.
Выплавку в ДППТ производят с окислительной продувкой кислородом расплава осуществляют при давлении кислорода в системе 9-13 атм. (Фиг. 21, блок 5а). Глубина окислительной продувки осуществляется до минимальных содержаний углерода и кремния в расплаве, которые определяются математическим расчетом в зависимости от содержания данных элементов в завалке.Smelting in DPPT is carried out with oxidative purging of the melt with oxygen at an oxygen pressure in the system of 9-13 atm. (Fig. 21, block 5a). The depth of oxidative purge is carried out to the minimum content of carbon and silicon in the melt, which are determined by mathematical calculation depending on the content of these elements in the filling.
Расчетное содержание углерода в шихте должно быть 0,3-0,4% и определяется необходимостью получения минимального содержания кремния после окислительной продувки.The calculated carbon content in the charge should be 0.3-0.4% and is determined by the need to obtain a minimum silicon content after oxidative purging.
Для получения минимального содержания кремния в металле расчетное содержание углерода в завалке (Ср) определяют по зависимости:To obtain the minimum silicon content in the metal, the calculated carbon content in the filling (C p ) is determined by the dependence:
Ср=(0.60÷0.65) Sip C p = (0.60 ÷ 0.65) Si p
Расчетное содержание кремния (Sip) определяют по зависимости:The calculated content of silicon (Si p) is determined by the relationship:
Sip=(0,35÷0,40)+Sicp, гдеSi p = (0.35 ÷ 0.40) + Si cp , where
(0,35÷0,40) - количество кремния в %, восстановленное в открытой дуговой печи в период расплавления;(0.35 ÷ 0.40) - the amount of silicon in%, recovered in an open arc furnace during the melting period;
Sicp - среднее содержание кремния в готовом металле.Si cp is the average silicon content in the finished metal.
- после интенсивного загорания углерода, определяемого, например, температурой горения, продувка металла прекращается, скачивается шлак на 20-40% и для охлаждения ванны присаживают собственные кусковые отходы в количестве 200-300 кг. Затем окислительную продувку возобновляют и проводят до содержания углерода в металле 0,015-0,055% и кремния 0,09-0,12%. После окончания окислительной продувки скачивается полностью шлак и присаживаются кусковые собственной отходы или хром металлический в количестве 500-700 кг.- after intense carbon burning, which is determined, for example, by the combustion temperature, the metal blowing stops, slag is downloaded by 20-40% and its own lump waste in the amount of 200-300 kg is planted to cool the bath. Then the oxidative purge is resumed and carried out until the carbon content in the metal is 0.015-0.055% and silicon 0.09-0.12%. After the end of the oxidative purge, slag is completely downloaded and lumpy waste of its own or metal chrome in the amount of 500-700 kg is seated.
- с целью предотвращения перегрева расплава и повышенного угара элементов (никель, хром, кобальт, молибден, ниобий) плавка проводится в определенном температурном режиме. Температурный режим плавки заключается в следующих приемах:- in order to prevent overheating of the melt and increased fumes of elements (nickel, chromium, cobalt, molybdenum, niobium), melting is carried out in a certain temperature mode. The temperature regime of melting consists in the following methods:
а. Расплавление шихты проводится на максимальной мощности.but. The charge is melted at maximum power.
б. Температура жидкого металла по расплаву 1600-1700°С.b. The temperature of the molten metal in the melt 1600-1700 ° C.
в. Для охлаждения металла в окислительный период плавки, после интенсивного загорания углерода, присаживают 200-300 кг кондиционных кусковых отходов собственной марки.at. To cool the metal during the oxidative period of smelting, after intense carbon burning, 200-300 kg of conditioned lump waste of its own brand are planted.
г. После проведения окислительной продувки полностью скачивают шлак и присаживают кондиционные кусковые отходы собственной марки 500-700 кг или хром металлический, затем производят легирование отходами молибдена, хрома, ниобия, кобальта и др.After oxidative purging, the slag is completely downloaded and conditioned lump waste of its own brand 500-700 kg or metal chrome is planted, then alloyed with molybdenum, chromium, niobium, cobalt, etc. waste.
д. Температура металла перед выпуском 1540-1560°С.d. The temperature of the metal before release 1540-1560 ° C.
- перед вакуумным дуговым переплавом производят подготовку поверхности выплавленных электродов ПШРЗ сплошной абразивной чисткой на глубину 8-10% от диаметра электрода, не допуская наличия резких переходов на поверхности подготовленных электродов (Фиг. 2, блок 7).- before the vacuum arc remelting, the surface of the melted PShRZ electrodes is prepared by continuous abrasive cleaning to a depth of 8-10% of the electrode diameter, avoiding the presence of sharp transitions on the surface of the prepared electrodes (Fig. 2, block 7).
- переплав расходуемых электродов в вакуумной дуговой печи основан на нагреве и плавлении в вакууме электрода электрической дугой большой мощности и одновременном затвердевании металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе. Рафинирующий вакуумный дуговой переплав подготовленных электродов ПШРЗ проводят при разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт.ст., температуре жидкой ванны 1600-1900°С, и величине дугового промежутка - 15-20 мм, которая обеспечивает постоянство формы оплавления торца электрода и распределение энергии в зоне дуги - необходимое условие получение однородного слитка. Во время плавления металл частично освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений (испарение примесей и дегазация металла) (Блок 8).- remelting of consumable electrodes in a vacuum arc furnace is based on heating and melting in a vacuum electrode with a high-power electric arc and at the same time solidification of the metal in a water-cooled mold. Refining vacuum arc remelting of prepared PShRZ electrodes is carried out at a discharge of 1⋅10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, the temperature of the liquid bath is 1600-1900 ° C, and the arc gap is 15-20 mm, which ensures a constant shape of the end face electrode and energy distribution in the arc zone is a necessary condition for obtaining a uniform ingot. During melting, the metal is partially freed from gases, harmful impurities and non-metallic inclusions (evaporation of impurities and metal degassing) (Block 8).
- боковую поверхность вакуумных дуговых слитков ПШРЗ подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 3-8 мм до полного удаления гарнисажного слоя.- the side surface of the vacuum arc ingots ПШРЗ is subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 3-8 mm until the skull layer is completely removed.
- подготовленные слитки используют на выплавку марочного металла в качестве активированных кондиционных отходов, в максимальном количестве, обеспечивающим содержание углерода и кремния в соответствии с требованиями нормативной документации.- prepared ingots are used for smelting of grade metal as activated conditioned waste, in the maximum amount, ensuring the content of carbon and silicon in accordance with the requirements of regulatory documents.
Разработанная технология выплавки шихтовых заготовок включает:The developed technology for smelting charge billets includes:
- возврат в производство дефицитных и дорогостоящих материалов (вовлечение в производство некондиционных отходов - литники, скрап, настыли с тигля, прибыльные части открытых слитков, стружка, технологическая обрезь) (Фиг. 1, блок 2);- return to production of scarce and expensive materials (involvement in the production of substandard waste - gates, scrap, nastyl from the crucible, profitable parts of open ingots, shavings, technological trimmings) (Fig. 1, block 2);
- полное использование всех видов отходов без ухудшения свойств сплава и обеспечение суженного химического состава по углероду и кремнию (предварительная плавка в дуговой печи постоянного тока некондиционных отходов с глубокой окислительной продувкой кислородом расплава до минимальных содержаний углерода и кремния в расплаве) (Фиг. 2, блок 5 и 5а);- the full use of all types of waste without compromising the properties of the alloy and providing a narrowed chemical composition for carbon and silicon (preliminary melting in a direct current arc furnace of substandard waste with deep oxidative purging with oxygen by the melt to the minimum carbon and silicon contents in the melt) (Fig. 2, block 5 and 5a);
- глубокое рафинирование расплава от примесей и газов (во время вакуумного дугового переплава металл освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений) (Фиг. 1, 2 - блок 8).- deep refining of the melt from impurities and gases (during a vacuum arc remelting, the metal is freed from gases, harmful impurities and non-metallic inclusions) (Fig. 1, 2 - block 8).
5. Пример конкретного выполнения (реализация способа)5. An example of a specific implementation (implementation of the method)
Применение активированных отходов при выплавке марочного металла.The use of activated waste in the smelting of grade metal.
Использование предлагаемого способа позволяет осуществить очистку не только от технических (прокалка стружки, абразивные чистки) примесей, но и физико-химическая примесей (возможность активации и корректировки химического состава) некондиционных материалов, а также вакуумный дуговой переплав снижает содержание газов и вредных примесей цветных металлов в кондиционных отходах. Способ позволяет получать не тоько чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки из некондиционных отходов, но и дополнительно легированные (никелем, хромом, молибденом, кобальтом) добавки, позволяет сэкономить при выплавке марочного металла дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (никель, хром, кобальт, молибден, ниобий).Using the proposed method allows cleaning not only of technical (calcining chips, abrasive cleaning) impurities, but also physico-chemical impurities (the ability to activate and adjust the chemical composition) of substandard materials, as well as vacuum arc remelting, reduces the content of gases and harmful impurities of non-ferrous metals conditioned waste. The method allows to obtain not only charge preparations from substandard waste, which are not only pure from non-metallic and slag inclusions, but also additionally alloyed with (nickel, chromium, molybdenum, cobalt) additives, and save expensive and scarce charge materials (nickel, chromium, cobalt, smelted) molybdenum, niobium).
Содержащиеся в некондиционных отходах не реализованные при первичном использовании элементы после их активации и восстановления позволяют вводить такие отходы в завалку плавки марочного металла в количестве до 70% от объема завалки шихтовых материалов выплавки, а с учетом применения дополнительно в завалке кондиционных технологических отходов - до 80% в зависимости от планируемого состава шихты плавки марочного металла.The elements contained in substandard wastes that were not realized during primary use after their activation and recovery make it possible to introduce such wastes into the filling of smelting of grade metal in an amount up to 70% of the volume of filling charge materials of smelting, and taking into account the use of conditioned technological waste in the filling, up to 80% depending on the planned composition of the mixture of melting grade metal.
Способ может быть реализован на комплексной установке стандартного оборудования:The method can be implemented on the integrated installation of standard equipment:
а. отжиг стружки производится в однокамерной газовой печи с выдвижным подом.but. chip annealing is carried out in a single chamber gas furnace with a sliding hearth.
б. выплавка ПШРЗ осуществляется в 5-ти тонной дуговой печи постоянного тока.b. smelting of PShRZ is carried out in a 5-ton DC arc furnace.
в. сплошная абразивная чистка электродов и ВД слитков производится на абразивно-зачистном станке Ш7-40.at. continuous abrasive cleaning of electrodes and VD ingots is performed on the abrasive-grinding machine Ш7-40.
г. вакуумный дуговой переплав осуществляется на ВД печах серии ДСВ-3,2, ДСВ-4,5 или ЦЭП.d. vacuum arc remelting is carried out on VD furnaces of the DSV-3,2, DSV-4,5 or TsEP series.
В состав шихтовых материалов для выплавки ПШРЗ входят собственные кондиционные отходы (до 10% хром металлический и отходы молибдена) и до 90% от веса завалки стружка (возврат собственного производства), предварительно очищенной следующим образом:The composition of the charge materials for smelting PShRZ includes its own conditioned waste (up to 10% metal chrome and molybdenum waste) and up to 90% of the weight of the shavings (return of own production), previously cleaned as follows:
Перед использованием стружку предварительно прокаливали в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более 500-700 мм при температуре 500-600°С в течение 2-3 часов. Далее произвели ее охлаждение с печью в течение 7-8 часов до температуры 80-100°С.Before use, the chips were preliminarily calcined in an annealing furnace in a cast-iron roaster with a bulk layer of not more than 500-700 mm at a temperature of 500-600 ° C for 2-3 hours. Then it was cooled with the furnace for 7-8 hours to a temperature of 80-100 ° C.
Затем выполнена выплавка в дуговой печи постоянного тока с окислительной продувкой кислородом расплава при давлении кислорода в системе 9-13 атм. После интенсивного загорания углерода продувка металла прекратили, скачали шлак на 20-40% и для охлаждения ванны присаживали собственные кусковые отходы в количестве 200-300 кг. Затем окислительную продувку возобновляли и проводили до содержания углерода в металле 0,02-0,05% и кремния 0,09-0,12%. После окончания окислительной продувки скачивали полностью шлак и присаживали собственные кусковые отходы и хром металлический в количестве 500-700 кг.Then, smelting was performed in a direct current arc furnace with oxidative purging of the melt with oxygen at an oxygen pressure in the system of 9–13 atm. After intense carbon burning, the metal purge was stopped, slag was downloaded by 20–40%, and its own lumpy waste in the amount of 200–300 kg was planted to cool the bath. Then the oxidative purge was resumed and carried out until the carbon content in the metal was 0.02-0.05% and silicon 0.09-0.12%. After the end of the oxidative purge, the slag was completely downloaded and its own lump waste and metal chrome in the amount of 500-700 kg were planted.
Далее электроды ПШРЗ были подвергнуты сплошной абразивной чистке на глубину 8-10% от диаметра электрода и переплавлены на вакуумной дуговой печи при разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт.ст. Во время плавления металл частично освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений (испарение примесей и дегазация металла). После переплава боковую поверхность вакуумных дуговых слитков подвергли сплошной абразивной чистке на глубину 3-8 мм до полного удаления гарнисажного слоя.Further, the PShRZ electrodes were subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 8-10% of the electrode diameter and remelted in a vacuum arc furnace with a discharge of 1⋅10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg. During melting, the metal is partially freed from gases, harmful impurities and non-metallic inclusions (evaporation of impurities and metal degassing). After remelting, the side surface of the vacuum arc ingots was subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 3-8 mm until the skull layer was completely removed.
Подготовленные слитки можно использовать на выплавку марочного металла в качестве активированных (вторичных кондиционных) отходов в количестве 30-50%, что позволяет снизить расход основных шихтовых материалов на 20-30%.Prepared ingots can be used for smelting of grade metal as activated (secondary conditioned) waste in the amount of 30-50%, which allows to reduce the consumption of basic charge materials by 20-30%.
Заявленное техническое решение успешно опробовано в производственных условиях на АО «Металлургический завод «Электросталь» при получении высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ (ЭП742) на никелевой основе.The claimed technical solution has been successfully tested in a production environment at JSC Elektrostal Metallurgical Plant upon receipt of a nickel-based high-alloy heat-resistant alloy KhN62BMKTY (EP742).
Использование предлагаемого способа позволяет получать чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки из некондиционных отходов, а также позволяет сэкономить дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (никель, хром, молибден, кобальт, ниобий).Using the proposed method allows to obtain charge blanks from substandard wastes clean from non-metallic and slag inclusions, and also allows to save expensive and scarce charge materials (nickel, chromium, molybdenum, cobalt, niobium).
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146868A RU2672609C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146868A RU2672609C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672609C1 true RU2672609C1 (en) | 2018-11-16 |
Family
ID=64328084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146868A RU2672609C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672609C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114892012A (en) * | 2022-04-25 | 2022-08-12 | 中国航发成都发动机有限公司 | Remelting purification method of nickel-based superalloy return material |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0302803A2 (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-08 | Howmet Corporation | Method of making high melting point alloys |
| JP2005023346A (en) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | METHOD OF REFINING Ni BASED ALLOY HAVING EXCELLENT HOT WORKABILITY |
| JP2009024241A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Nickel material and refining method thereof |
| RU2392338C1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of heat-resistant nickel-based cast alloy obtainment |
| RU2398905C1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing |
| RU2470081C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of making castable refractory nickel-based alloys |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017146868A patent/RU2672609C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0302803A2 (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-08 | Howmet Corporation | Method of making high melting point alloys |
| JP2005023346A (en) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | METHOD OF REFINING Ni BASED ALLOY HAVING EXCELLENT HOT WORKABILITY |
| JP2009024241A (en) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Nickel material and refining method thereof |
| RU2392338C1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of heat-resistant nickel-based cast alloy obtainment |
| RU2398905C1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing |
| RU2470081C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of making castable refractory nickel-based alloys |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114892012A (en) * | 2022-04-25 | 2022-08-12 | 中国航发成都发动机有限公司 | Remelting purification method of nickel-based superalloy return material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672651C1 (en) | Method of producing heat-resistant superalloy hn62bmktyu on nickel based | |
| US9771634B2 (en) | Processes for producing low nitrogen essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys | |
| CN102912152B (en) | Vacuum arc remelting method for inhibiting macrosegregation of high-temperature alloy with high content of Nb | |
| UA93651C2 (en) | Electroslag system for refinement or producing of metal and method for refinement and method for producing of metal | |
| Bomberger et al. | The melting of titanium | |
| CN107164639A (en) | A kind of electron beam covers the method that formula solidification technology prepares high temperature alloy | |
| RU2398905C1 (en) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing | |
| RU2672609C1 (en) | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys | |
| WO1997000978A1 (en) | Process for the manufacture of a high carbon cobalt-chromium-molybdenum alloy | |
| CN111004937A (en) | Purifying smelting process for hot corrosion resistant cast nickel-based high-temperature alloy | |
| RU2699887C1 (en) | Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis | |
| CN118563052A (en) | Method for improving cleanliness of bearing steel vacuum consumable remelting cast ingot | |
| CN113355587A (en) | High-speed steel and method for comprehensively improving as-cast structure by microalloying magnesium and rare earth thereof and increasing solidification pressure | |
| CN104404356A (en) | Method for smelting return scrap of martensitic stainless steel used for impeller | |
| JP5205799B2 (en) | Method for melting Cr-containing low alloy steel | |
| RU2630157C2 (en) | Method to produce electrodes of alloys based on titanium aluminide | |
| RU2716326C1 (en) | Method of obtaining high-alloy heat resistant alloys on nickel base with titanium and aluminium content in narrow range | |
| RU2749409C1 (en) | Method for smelting high-chromium nickel alloy of ep648-vi grade | |
| RU2274671C1 (en) | Method of production of the carbon-free casting high-temperature alloys | |
| CN1335925A (en) | Method and device for melting rare earth magnet scrap and primary molten alloy of rare earth magnet | |
| CN108728606B (en) | Production process of cold roll steel electroslag blank | |
| CN106702285A (en) | Steel for fluid end of fracturing pump, and preparation process thereof | |
| CN106636859B (en) | The smelting process of high cleanliness bearing steel | |
| CN112391581A (en) | Hot-work shield steel and preparation method thereof | |
| RU2811632C1 (en) | METHOD OF VACUUM ARC FINAL REMELTING OF Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo TITANIUM ALLOY INGOTS |