RU2672651C1 - Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе - Google Patents
Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672651C1 RU2672651C1 RU2017146866A RU2017146866A RU2672651C1 RU 2672651 C1 RU2672651 C1 RU 2672651C1 RU 2017146866 A RU2017146866 A RU 2017146866A RU 2017146866 A RU2017146866 A RU 2017146866A RU 2672651 C1 RU2672651 C1 RU 2672651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- charge
- pshrz
- substandard
- conditioned
- Prior art date
Links
- 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 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 80
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 15
- 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
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 37
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 3
- 208000015943 Coeliac disease Diseases 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution 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
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking 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
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 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
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/20—Arc remelting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаропрочного сплава на никелевой основе ХН62БМКТЮ с использованием некондиционных отходов. Способ получения высоколегированного жаропрочного никелевого сплава ХН62БМКТЮ включает подготовку шихтовых материалов, содержащих первичную шихту, кондиционные и некондиционные отходы, очистку некондиционных отходов от технических и механических примесей и вакуумный дуговой переплав шихты. После очистки от технических и механических примесей проводят восстановительную плавку некондиционных отходов в дуговой печи постоянного тока с продувкой расплава кислородом с обеспечением содержания углерода 0,02÷0,05% и кремния 0,09÷0,12% и с последующим отделением шлака. Осуществляют присадку кондиционных отходов собственного производства в полученный расплав и корректировку химического состава расплава введением молибдена, никеля, хрома, кобальта и ниобия с получением электрода паспортной шихтовой рафинированной заготовки (ПШРЗ). Затем ведут рафинирующий вакуумный дуговой переплав электрода ПШРЗ при температуре 1600÷1800°C и разряжении 1⋅10÷10мм рт.ст. с получением слитка ПШРЗ в виде вторичных активированных отходов. Осуществляют добавление полученного слитка ПШРЗ совместно с кондиционными отходами в первичную шихту при их соотношении: шихта первичная - 20÷30%, кондиционные отходы - 10÷30%, слитки ПШРЗ – остальное и проводят выплавку сплава ХН62БМКТЮ. Способ обеспечивает ресурсосбережение за счет активации некондиционных отходов, в том числе экономию дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов и обеспечение химического состава. Получают чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Description
1. Область техники
Изобретение относится к области специальной металлургии, конкретно к способам получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе, в основном для изделий рабочих элементов газотурбинных двигателей наземного базирования, с использованием активированных отходов, а также может быть применено для получения иных сплавов.
2. Предшествующий уровень техники
Известен «Способ производства 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. Недостатком способа заключается в том, что техническим решением не предусмотрена обработка некондиционных отходов.
Известен «Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе с применением отходов» (Патент RU №2190680 (С22С 1/02) 2001), путем рафинирования отходов в вакууме. Недостатком технического решения является узкий диапазон технологических режимов для локальных составов, не учитывающий разнородность отходов и возможность корректировки состава.
Известен «Способ получения жаропрочных никелевых сплавов переработкой металлических отходов (Патент RU 2398905 (С22С 19/03) 2009), включающий загрузку металлических отходов и их предварительное расплавление, и последующее рафинирование. Недостатком способа является отсутствие возможности корректировки состава при подготовке к основной выплавке.
Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог, «Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе» (Патент RU №2470081, (С22С 1/02, С22В 9/02), 2011).
Способ включает подготовку шихтовых материалов при получении жаропрочных сплавов на никелевой основе, включающий очистку от техническихмеханических примесей некондиционных отходов, введение состава из очищенных некондиционных отходов идентичных жаропрочному сплаву в состав шихтовых материалов, и их последующий переплав в вакууме.
Недостатком известного способа является отсутствие эффективных операций химико-физической корректировки некондиционных отходов и их активации на стадии подготовки шихтовых материалов.
3. Сущность изобретения
3.1. Постановка технической задачи
Обеспечение ресурсосбережения в том числе экономии дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов при выплавке высоколегированного сплава на никелевой основе с использованием некондиционных отходов путем активации их скрытых и не реализованных резервов.
Результат решения технической задачи
Задача ресурсосбережения решена путем вовлечения в производство высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ активированных (вторичных кондиционных) отходов. Полученных путем подготовки и рафинирования некондиционных отходов. При этом в активированных отходах обеспечивается минимальное содержание углерода и кремния.
3.2. Отличительные признаки
В отличии от известного технического решения при получении жаропрочных сплавов на никелевой основе включающего подготовку шихтовых материалов, содержащих первичную шихту, кондиционные и некондиционные отходы, очистку некондиционных отходов от технических и механических примесей и вакуумный дуговой переплав шихты; в предложенном техническом решении на стадии подготовки шихтовых материалов из некондиционных отходов, для их активации и получения вторичных кондиционных отходов, для получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе, последовательно осуществляют специальную восстановительную плавку в дуговой печи постоянного тока некондиционных отходов с глубокой окислительной продувкой кислородом расплава до минимальных содержаний в расплаве углерода в пределах 0,020-0,050% и кремния - 0,09-0,12%, после которой выполняют корректировку химического состава расплава молибденом и дополнительный рафинирующий вакуумный дуговой переплав при разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт.ст., полученный вторичный кондиционный отход совместно с кондиционным технологическим отходом вводят в состав шихты выплавки марочного металла в соотношении компонентов:
шихта первичная - 20-30%,
кондиционные технологические отходы 10-30%,
вторичный активированный кондиционный отход - остальное и осуществляют штатный режим выплавки марочного металла.
При этом возможно продувку кислородом осуществлять при давлении кислорода в системе 10-12 атм, в завалку шихты 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.,
После проведения окислительной продувки возможно выполнение корректировки физико-химического состава расплава хромом, никелем, кобальтом, ниобием и осуществление перед вакуумным дуговым переплавом электроды из некондиционных отходов подвергать абразивной чистке на глубину 8-10% от диаметра электрода, а после дугового переплава боковую поверхность наплавленных вакуумных дуговых слитков подвергать сплошной абразивной чистке на глубину 3-7 мм до полного удаления гарнисажного слоя.
Так же 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 1600-1700°С, для охлаждения металла в окислительный период плавки, после интенсивного загорания углерода, присаживают 200-300 кг кондиционных технологических кусковых отходов собственной марки, после проведения окислительной продувки полностью скачивают шлак и присаживают технологические кондиционные кусковые отходы собственной марки 500-700 кг или хром металлический, производят легирование отходами молибдена до 10% и температуру металла перед выпуском обеспечивают 1540-1560°С.
Завалку дуговой печи постоянного тока формируют также с использованием кондиционных технологических отходов (отходов собственной марки) в виде стружки (до 100% от веса завалки) и кусковых фрагментов, при этом стружку предварительно прокаливают в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более 600-700 мм при температуре 500-600°С в течение 2-3 часов. Охлаждение производится с печью в течение 7-8 часов до температуры 80-100°С.
3.3. Перечень фигур чертежей
На фиг. 1 представлена структурная блок-схема способа получения сплава ЭП742, где 1. - Вакуумная индукционная (ВИ) выплавка марочного металла, 1а. - «Свежие» (штатные) компоненты шихты, 1б. - Корректирующие компоненты шихты (легирующие добавки), 1в. - Формирование завалки ВИ печи, 2. - Разливка электродов ВИ выплавки, 3. - Обработка электродов ВИ выплавки, 4. - Вакуумный дуговой переплав (ВДП) электродов, 5. - Обработка и передел вакуумных дуговых слитков, 6. - Некондиционные отходы (6-1. - Литники и скрап, 6-2. - Прибыльные части, 6-3. - Недоплавы, 6-4. - Стружка), 6а. - Формирование завалки печи из некондиционных отходов, 7. - Кондиционные технологические отходы (7-1. - Технологическая обрезь, 7-2. - Остатки от раскроя), 8. - Механическая чистка и обработка отходов. 9. - Выплавка паспортной шихтовой рафинированной заготовки (ПШРЗ) в открытой дуговой печи постоянного тока, 9а. - Глубокая окислительная продувка расплава кислородом, 10. - Разливка электродов ПШРЗ, 11. - Обработка электродов ПШРЗ, 12. - Вакуумный дуговой переплав ПШРЗ, 13. - Обработка ВД слитков ПШРЗ, 14. - Кондиционные вторичные отходы;
ВДП - Вакуумный дуговой переплав на фиг. 1 блок 4 и 12; ПШРЗ - Паспортная шихтовая рафинированная заготовка на фиг. 1 блок 9, 10, 11, 12 и 13; ДППТ - Дуговая печь постоянного тока на фиг. 1 блок 9 и 9а.
4. Описание изобретения
В заявленном техническом решении на стадии подготовки шихтовых материалов осуществляют операции химико-физической корректировки некондиционных отходов, их активации и получения кондиционных слитков, при этом последовательно выполняют следующие операции получения жаропрочного сплава на никелевой основе (Фиг. 1.):
- предварительная плавка в дуговой печи постоянного тока некондиционных отходов (литники, скрап, настыли с тигля, прибыльные части открытых слитков, стружка, технологическая обрезь) (Фиг. 1. блок 6) с глубокой окислительной продувкой кислородом расплава паспортной шихтовой рафинированной заготовки (ПШРЗ) ХН62БМКТЮ до минимальных содержаний углерода и кремния в расплаве и последующее легирование металла отходами молибдена (Фиг. 1, блок 9 и 9а). Интенсификация окисления газообразным кислородом позволяет быстро поднять температуру плавления металла на 100-130°С. Что позволяет решить задачи: обезуглероживания, дефосфорации и дегазации металла.
- дополнительный рафинирующий вакуумный дуговой переплав ПШРЗ ХН62БМКТЮ (Фиг. 1, блок 12). Во время плавления металл частично освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений (испарение примесей и дегазация металла);
- выплавка марочного металла в вакуумной индукционной печи с использованием полученных активированных (кондиционных) отходов (Фиг. 1, блок 1), при этом:
- завалку дуговой печи постоянного тока формируют чаще всего с использованием стружки (до 100% от веса завалки) и кусковых отходов собственной марки (Фиг. 1, блок 6а).
- стружка и другие отходы металлообработки предварительно прокаливается в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более 600-700 мм при температуре 500-600°С в течение 2-3 часов.
- охлаждение стружки производится с печью в течение 7-8 часов до температуры 80 100°С (Фиг. 1, блок 8).
- выплавку в ДППТ производят с окислительной продувкой кислородом расплава при давлении кислорода в системе 10-12 атм (Фиг. 1, блок 9а). Глубина окислительной продувки осуществляется до минимальных содержаний углерода и кремния в расплаве, которые определяются математическим расчетом в зависимости от содержания данных элементов в завалке.
Расчетное содержание углерода в шихте должно быть 0,3-0,4% и определяется необходимостью получения минимального содержания кремния после окислительной продувки.
Для получения минимального содержания кремния в металле расчетное содержание углерода в завалке (Ср) определяется по зависимости:
Ср=(0.60÷0.65) Sip
Расчетное содержание кремния (Sip) определяется по зависимости:
Sip=(0,35÷0,40)+Sicp, где
(0,35÷0,40) - количество кремния в %, восстановленное в открытой дуговой печи в период расплавления;
Sicp - среднее содержание кремния в готовом металле.
- 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 0,02-0,05% 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.
- 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:
а. Расплавление шихты проводится на максимальной мощности.
б. Температура жидкого металла по расплаву 1600-1700°С.
в. Для охлаждения металла в окислительный период плавки, после интенсивного загорания углерода, присаживают 200-300 кг кондиционных кусковых отходов собственной марки.
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 (до 10%).
д. Температура металла перед выпуском 1540-1560°С.
- 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. 1. блок 11).
- 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 ХН62БМКТЮ проводят при разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт. ст., температуре жидкой ванны 1600-1800°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) (Фиг. 1, блок 12).
- боковую поверхность вакуумных дуговых слитков ПШРЗ ХН62БМКТЮ подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 3-5 мм до полного удаления гарнисажного слоя (Фиг. 1, блок 13).
- 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 (Фиг. 1, блок 14).
Разработанная прогрессивная технология выплавки шихтовых заготовок из сплава ХН62БМКТЮ включает:
- 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 6);
- 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. 1, блок 9 и 9а);
- глубокое рафинирование расплава от примесей и газов (во время вакуумного дугового переплава металл освобождается от газов, вредных примесей и неметаллических включений) (Фиг. 1, блок 12).
Использование предлагаемого способа позволяет осуществить очистку от технических (прокалка стружки, абразивные чистки) и физико-химических примесей (возможность корректировки химического состава) некондиционных материалов, а также вакуумный дуговой переплав снижает содержание газов и вредных примесей цветных металлов в кондиционных отходах.
Использование предлагаемого способа позволяет получать чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки из некондиционных отходов, дополнительно легированные (никелем, хромом, молибденом, кобальтом, и др), а также позволяет сэкономить при выплавке марочного металла дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (никель, хром, кобальт, молибден, ниобий и др.).
5. Пример конкретного выполнения (реализация способа)
Способ может быть реализован на комплексной установке стандартного оборудования:
а. отжиг стружки производится в однокамерной газовой печи с выдвижным подом.
6. выплавка ПШРЗ осуществляется в 5-ти тонной дуговой печи постоянного тока.
в. сплошная абразивная чистка электродов и ВД слитков производится на абразивно-зачистном станке Ш7-40.
г. вакуумный дуговой переплав осуществляется на ВД печах серии ДСВ-3,2, ДСВ-4,5 или ЦЭП.
д. выплавка марочного металла производится в вакуумной индукционной печи емкостью 1,0 т.
В состав шихтовых материалов для выплавки ПШРЗ входит до 40% собственных кондиционных отходов (технологических отходов), до 10% хром металлический и отходы молибдена, и 50% стружка (возврат собственного производства), предварительно очищенной следующим образом:
Стружку предварительно прокаливали в отжигательной однокамерной газовой печи с выкатным подом в чугунной жаровне насыпным слоем не более 600-700 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.
Затем выполнена выплавка в 5-ти тонной дуговой печи постоянного тока с окислительной продувкой кислородом расплава при давлении кислорода в системе 10-12 атм. После интенсивного загорания углерода продувку 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.
В таблице 1 приведен химический состав выплавленного ПШРЗ.
Далее электроды ПШРЗ были подвергнуты сплошной абразивной чистке на абразивно-зачистном станке Ш7-40 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 переплава 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 3-5 мм до полного удаления гарнисажного слоя на абразивно-зачистном станке Ш7-40.
Подготовленные слитки ПШРЗ использовали на выплавку в вакуумной индукционной печи марочного металла сплава ХН62БМКТЮ в качестве активированных (вторичных кондиционных) отходов в количестве 30-50%. Снижение расхода шихтовых материалов (%) достигнутое благодаря применению ПШРЗ ХН62БМКТЮ приведено в таблице 2.
В таблице 3 приведены результаты испытаний механических и жаропрочных свойств сплава ХН62БМКТЮ, выплавленного с применением активированных отходов, в ∅150 мм с разным содержанием в составе шихты активированных отходов, при этом лучшие показатели относятся к составу где активированная добавка имеет | среднее значение (около 55%)..
Данные испытаний, представленные в таблице 3, подтверждают, что механические свойства металла с применением активированных отходов при 20°С всех плавок соответствуют предъявляемым требованиям и имеют запас по всем характеристикам.
Заявленное техническое решение опробовано в производственных условиях на АО «Металлургический завод «Электросталь» с положительным результатом. 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), и снизить стоимость производства электродов сплава ХН62БМКТЮ для дальнейшего передела на 5-10%.
Claims (8)
1. Способ получения высоколегированного жаропрочного никелевого сплава ХН62БМКТЮ, включающий подготовку шихтовых материалов, содержащих первичную шихту, кондиционные и некондиционные отходы, очистку некондиционных отходов от технических и механических примесей и вакуумный дуговой переплав шихты, отличающийся тем, что после очистки от технических и механических примесей проводят восстановительную плавку некондиционных отходов в дуговой печи постоянного тока с продувкой расплава кислородом с обеспечением содержания углерода 0,02÷0,05% и кремния 0,09÷0,12% и с последующим отделением шлака, далее осуществляют присадку кондиционных отходов собственного производства в полученный расплав и корректировку химического состава расплава введением молибдена, никеля, хрома, кобальта и ниобия с получением электрода паспортной шихтовой рафинированной заготовки (ПШРЗ), затем ведут рафинирующий вакуумный дуговой переплав электрода ПШРЗ при температуре 1600÷1800°C и разряжении 1⋅10-2÷10-3 мм рт.ст. с получением слитка ПШРЗ в виде вторичных активированных отходов, осуществляют добавление полученного слитка ПШРЗ совместно с кондиционными отходами в первичную шихту при их соотношении:
шихта первичная - 20÷30%,
кондиционные отходы - 10÷30%,
слитки ПШРЗ – остальное,
и проводят выплавку сплава ХН62БМКТЮ.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продувку кислородом при проведении восстановительной плавки некондиционных отходов осуществляют при давлении кислорода 10÷12 атм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кондиционных отходов используют возврат собственного производства и вторичные отходы производства, стружки и обрези резки прутков и отходов, идентичных выплавляемому жаропрочному сплаву.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед рафинирующим вакуумным дуговым переплавом электроды ПШРЗ подвергают абразивной чистке на глубину 8÷10% от диаметра электрода, а после рафинирующего вакуумного дугового переплава боковую поверхность наплавленных слитков подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 3÷7 мм до полного удаления гарнисажного слоя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146866A RU2672651C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146866A RU2672651C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672651C1 true RU2672651C1 (ru) | 2018-11-16 |
Family
ID=64328034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146866A RU2672651C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672651C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716326C1 (ru) * | 2019-01-16 | 2020-03-11 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе с содержанием титана и алюминия в узких пределах |
| RU2719051C1 (ru) * | 2019-08-02 | 2020-04-16 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения полуфабрикатов из жаропрочного сплава Х25Н45В30 |
| RU2749409C1 (ru) * | 2020-09-25 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава марки ЭП648-ВИ |
| RU2749406C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения коррозионностойкого сплава ХН63МБ на никелевой основе с содержанием углерода менее 0,005% |
| CN115652023A (zh) * | 2022-10-09 | 2023-01-31 | 上海加宁新材料科技有限公司 | 采用新三联法ebt+vim+var生产加工高温合金的方法 |
| CN116065044A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-05 | 宝鸡海吉钛镍有限公司 | 10t级大单重宽幅镍卷的制备工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2190680C1 (ru) * | 2001-07-12 | 2002-10-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе |
| RU2274671C1 (ru) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля |
| RU2344186C2 (ru) * | 2007-01-17 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля (варианты) |
| RU2398905C1 (ru) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017146866A patent/RU2672651C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2190680C1 (ru) * | 2001-07-12 | 2002-10-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе |
| RU2274671C1 (ru) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля |
| RU2344186C2 (ru) * | 2007-01-17 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля (варианты) |
| RU2398905C1 (ru) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716326C1 (ru) * | 2019-01-16 | 2020-03-11 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе с содержанием титана и алюминия в узких пределах |
| RU2719051C1 (ru) * | 2019-08-02 | 2020-04-16 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения полуфабрикатов из жаропрочного сплава Х25Н45В30 |
| RU2749406C1 (ru) * | 2019-12-10 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ получения коррозионностойкого сплава ХН63МБ на никелевой основе с содержанием углерода менее 0,005% |
| RU2749409C1 (ru) * | 2020-09-25 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава марки ЭП648-ВИ |
| CN115652023A (zh) * | 2022-10-09 | 2023-01-31 | 上海加宁新材料科技有限公司 | 采用新三联法ebt+vim+var生产加工高温合金的方法 |
| CN116065044A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-05 | 宝鸡海吉钛镍有限公司 | 10t级大单重宽幅镍卷的制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672651C1 (ru) | Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе | |
| CN110408803B (zh) | 一种用于镍基高温合金母合金的纯净化熔炼方法 | |
| CN110592506B (zh) | 一种gh4780合金坯料和锻件及其制备方法 | |
| CN100519813C (zh) | 高强韧性冷作模具钢及其制备方法 | |
| CN102758144B (zh) | 一种大规格高氮护环钢钢锭的生产方法 | |
| RU2739040C1 (ru) | Способ получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака | |
| WO2017166962A1 (zh) | 含有铝钛硼锆的镍基合金的冶炼工艺 | |
| CN104152710B (zh) | 电渣重熔用精炼渣的冶炼方法及其应用 | |
| CN111004937A (zh) | 一种抗热腐蚀铸造镍基高温合金的纯净化冶炼工艺 | |
| RU2398905C1 (ru) | Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов | |
| CN110592312B (zh) | 一种高速车轴用钢的制备方法 | |
| CN103484686A (zh) | 一种细化h13模具钢碳化物的方法 | |
| RU2699887C1 (ru) | Способ получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе | |
| CN113355587A (zh) | 一种高速钢及其镁和稀土微合金化和增加凝固压力综合改善铸态组织的方法 | |
| Li et al. | High nitrogen austenitic stainless steels manufactured by nitrogen gas alloying and adding nitrided ferroalloys | |
| CN104404356A (zh) | 一种叶轮用马氏体不锈钢的返回料熔炼方法 | |
| RU2672609C1 (ru) | Способ восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе | |
| CN115094307B (zh) | 一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺 | |
| CN114318165B (zh) | 一种精确控制硼、氮元素的转子合金的制备方法 | |
| RU2749409C1 (ru) | Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава марки ЭП648-ВИ | |
| RU2392338C1 (ru) | Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе | |
| RU2716326C1 (ru) | Способ получения высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе с содержанием титана и алюминия в узких пределах | |
| RU2274671C1 (ru) | Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля | |
| CN106702285A (zh) | 一种压裂泵液力端用钢及其制备工艺 | |
| CN108728606B (zh) | 一种冷轧辊钢电渣坯料的生产工艺 |