RU2782193C1 - Способ выплавки сплава хн33кв - Google Patents

Способ выплавки сплава хн33кв Download PDF

Info

Publication number
RU2782193C1
RU2782193C1 RU2022103178A RU2022103178A RU2782193C1 RU 2782193 C1 RU2782193 C1 RU 2782193C1 RU 2022103178 A RU2022103178 A RU 2022103178A RU 2022103178 A RU2022103178 A RU 2022103178A RU 2782193 C1 RU2782193 C1 RU 2782193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
smelting
tungsten
alloy
chromium
nickel
Prior art date
Application number
RU2022103178A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Владимирович Шильников
Илья Викторович Кабанов
Александр Евгеньевич Шильников
Татьяна Александровна Топилина
Борис Владимирович Троянов
Анастасия Владимировна Муруева
Original Assignee
Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" filed Critical Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782193C1 publication Critical patent/RU2782193C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам выплавки сплавов на основе никеля с высоким содержанием вольфрама (более 14%), предназначенных для изготовления деталей, применяемых в авиационной и других отраслях промышленности. Способ выплавки сплава ХН33КВ включает подготовку шихтовых материалов, формирование завалки, выплавку марочного сплава, его последующую кислородную продувку и рафинирование. При подготовке шихтовых материалов осуществляют предварительную выплавку в открытой индукционной печи и разливку в слитки никель-вольфрам-хромовой лигатуры с содержанием вольфрама 20-30 мас.% и хрома 20-25 мас.% при использовании никеля электролитического, хрома металлического и до 30% от веса завалки стружки вольфрама. Выплавленную лигатуру в количестве до 50% от веса завалки задают на выплавку марочного сплава в вакуумной индукционной печи в составе шихтовых материалов в виде кобальта, молибдена, ниобия, хрома, никеля и микродобавок. Обеспечивается выполнение требований по химическому составу выплавляемого сплава, исключается ликвация вольфрама. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Description

1. Область техники
Изобретение относится к области специальной металлургии, конкретно к способам выплавки сплавов на основе никеля с высоким содержанием вольфрама (более 14%), предназначенных для изготовления деталей, применяемых в авиационной и других отраслях промышленности.
2. Предшествующий уровень техники
Известен «Способ получения легированного сплава, содержащего тугоплавкие металлы вольфрам и молибден технологией жидкофазного восстановления» (патент RU 2135611, кл. С22В 5/10, С22В 4/06, С22В 34/30, опубл. 27.08.1999 г.), включающий подачу кислородсодержащего газа в шлаковый расплав, разделение гетерогенного расплава на верхнюю барботируемую и нижнюю спокойную, состоящую из слоя спокойного шлака и слоя металла, части, подачу окисленного сырья, углеродсодержащего топлива и флюсующих материалов. Недостатком технического решения являются высокие материальные и энергетические затраты на получение в сплаве требуемого содержания вольфрама.
Известен «Способ производства вольфрамсодержащей стали и сплавов» (патент RU 2282668, кл. С21С 5/52, опубл. 27.08.2006 г.), включающий получение жидкого металла, легирование его путем подачи окисленного сырья, содержащего вольфрам, флюсующего материала и восстановителя на предварительно очищенную от шлака поверхность жидкого металла, при этом в качестве окисленного сырья, содержащего вольфрам, используют отходы заточки инструмента, сформированные в брикеты совместно с флюсующим материалом и выбранным в качестве восстановителя 15%-ным силикокальцием, причем отходы заточки инструмента, флюсующий материал и 15%-ный силикокальций взяты в количестве, выбранном из соотношения (3,9-4,1):(1,9-2,1):(1,0-1,2) соответственно. Недостатком технического решения является отсутствие эффективных операций для исключения ликвации вольфрама и невозможность обеспечения достаточной однородности структуры сплава и химического состава по высоте слитка.
Известен «Способ получения полуфабрикатов из жаропрочного сплава Х25Н45 В30» (патент RU 2719051, кл. C22F 1/10, С22В 9/20, опубл. 16.04.2020 г.). Способ включает выплавку шихтовых материалов дуплекс-методом ВИП+ЭЛП путем вакуумно-индукционного переплава шихтовых материалов, содержащих кондиционные технологические отходы возврата собственного производства и лигатуру никель-вольфрам, с последующей разливкой сплава в горизонтальные изложницы с получением электродов и их электронно-лучевого переплава в слитки, механическую обработку их поверхностей с удалением поверхностного слоя на глубину 5-7 мм и проводят деформацию слитка за один или более передел. К недостатку способа можно отнести значительные трудозатраты, связанные с необходимостью использования электроннолучевого переплава.
Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог, «Способ выплавки вольфрамсодержащей стали и сплавов» (авторское свидетельство SU 581151, кл. С21С 5/25, опубл. 25.11.1977 г.), включающий введение в жидкую ванну вольфрамсодержащей лигатуры совместно с активным восстановителем, последующую кислородную продувку и рафинирование металла, причем один из компонентов комплексного восстановителя при взаимодействии с окислами шлака и кислородом, растворенным в металле, образует газообразный продукт реакции. К недостаткам способа можно отнести трудности в управлении процессом легирования, непопадание в заданные пределы по химическому составу легирующего элемента и, следовательно, ухудшение качества металла.
3. Сущность изобретения
3.1. Постановка технической задачи
Освоить технологию выплавки сплавов на основе никеля с высоким содержанием вольфрама (более 14%), при этом исключить ликвацию вольфрама и обеспечить однородность структуры сплава и химического состава по высоте слитка, а также экономию дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов, при выплавке.
Результат решения технической задачи
Задача решена путем вовлечения никель-вольфрам-хромовой (Ni-W-Cr) лигатуры, полученной путем сплавления в индукционной печи электролитического никеля, хрома металлического и полуфабриката (стружки) вольфрама. При этом в Ni-W-Cr лигатуре обеспечивается получение содержания вольфрама 20-30% и хрома 20-25%, что дает возможность ее использования при выплавке марочного металла взамен вольфрама металлического, без ухудшения качества металлопродукции.
3.2. Отличительные признаки
В отличии от известного технического решения, включающего введение в жидкую ванну вольфрамсодержащей лигатуры совместно с активным восстановителем, последующую кислородную продувку и рафинирование металла, в заявленном техническом решении при подготовке шихтовых материалов осуществляют предварительную выплавку в открытой индукционной печи и разливку в слитки никель-вольфрам-хромовой лигатуры с содержанием вольфрама 20-30% и хрома 20-25%, при использовании никеля электролитического, хрома металлического и до 30% стружки вольфрама, которую в количестве до 50% задают на выплавку марочного сплава в вакуумной индукционной печи в составе шихтовых материалов вместе с кобальтом, молибденом, ниобием, хромом и никелем.
При этом предварительную выплавку никель-вольфрам-хромовой лигатуры осуществляют в открытой индукционной печи. В качестве шихтовых материалов используют никель электролитический по качеству не хуже марки Н-1у, металлический хром и стружку вольфрама, в качестве шлакообразующих применяют известь и свежий флюс марки АНФ. После расплавления завалки (шихты) при температуре расплава (1530-1580)°С металл перемешивают и проводят раскисление шлака алюминиевой крупкой в течение 8-15 минут. Затем снимают шлак и при температуре (1540-1600)°С производят выпуск металла в атмосфере инертного газа в разливочную керамическую форму, предварительно просушенную при температуре не менее 300°С в течение не менее двух часов.
Выплавку марочного сплава в вакуумной индукционной печи осуществляют с использованием электромагнитного перемешивания (ЭМП): после полного расплавления шихтовых материалов (никель, хром, кобальт, молибден, ниобий) при температуре расплава (1500-1550)°С и присадок строго рассчитанных микродобавок (магний, церий, лантан).
Далее осуществляют разливку марочного металла в вакууме при температуре (1530-1580)°С в изложницы через разливочный желоб с установленными в нем, как минимум, двумя перегородками, для отсечки шлака, и пенокерамическим фильтром.
4. Описание изобретения
Особенности плавки тугоплавких сплавов определяются высокой химической активностью металлов и сплавов при высоких температурах и особенно в жидком состоянии. Для предотвращения насыщения сплавов примесями из газовой атмосферы плавку ведут в вакууме. Шихта, используемая для плавки тугоплавких сплавов, в большинстве своем содержит в недопустимых количествах примеси, поэтому процесс плавки должен осуществляться таким образом, чтобы рафинирование металла происходило в процессе его плавления.
Когда основной сплав и легирующий элемент значительно различаются по температуре плавления, особенно востребовано использование лигатур. За счет содержания в лигатурах не только собственно легирующих компонентов, но и основного металла сплава, их усвоение расплавом происходит в более полном объеме, чем при легировании чистыми элементами. А благодаря тому, что любой лигатуре присуща меньшая температура плавления в сравнении с каждым из входящих в нее металлов, достаточно высока и быстрота ее растворения в основном сплаве.
В заявленном техническом решении на стадии подготовки шихтовых материалов на выплавку марочного сплава осуществляют предварительную выплавку никель-вольфрам-хромовой лигатуры, при этом последовательно выполняют следующие действия:
- выплавка никель-вольфрам-хромовой лигатуры в открытой индукционной печи с использованием в качестве шихтовых материалов никеля электролитического по качеству не хуже марки Н-1у, металлического хрома и стружки вольфрама, обеспечивающей в металле расчетное содержание вольфрама в пределах 20-30% и хрома 20-25%. Для лигатуры данного химического состава температура ликвидус составляет не более 1500°С. В качестве шлакообразующих применяют известь и свежий флюс марки АНФ. Увеличение в лигатуре содержания вольфрама более 30% приводит к значительному росту температуры ликвидус более 1700°С.
- после расплавления завалки (шихты) при температуре расплава (1530÷1580)°С металл перемешивают и проводят раскисление шлака алюминиевой крупкой в течение 8-15 минут. Затем снимают шлак и при температуре (1540÷1600)°С производят выпуск металла в атмосфере инертного газа в разливочную керамическую форму, предварительно просушенную при температуре не менее 300°С в течение не менее двух часов.
Далее осуществляют формирование завалки и выплавку марочного металла сплава в вакуумной индукционной печи, при этом:
- в шихте предусматривается использование до 60% от веса завалки кондиционных технологических отходов возврата собственного производства, в том числе частичная замена отходов лигатурой никель-вольфрам-хром (20-30% вольфрама, 20-25% хрома, остальное никель) в количестве до 50%, для исключения значительного перегрева металла, повышения усвоения и равномерного распределения вольфрама по объему расплава.
- вакуумная индукционная выплавка марочного сплава осуществляется на вакууме не выше 25×10-3 мм.рт.ст. После полного расплавления шихтовых материалов (никель, кобальт, молибден, ниобий) при температуре расплава (1500-1550)°С, с целью растворения тугоплавких материалов, производят выдержку в течение 10-15 минут с подключением электромагнитного перемешивания (ЭМП) металла на 2-7 минут.
- введение в расплав строго рассчитанных микродобавок магния, церия, лантана на 0,03% по расчету для нейтрализации вредного влияния серы, содержание которой даже при ничтожных концентрациях, порядка тысячных долей процента, резко ухудшает деформируемость марочного металла. После усвоения последней присадки производят подключение ЭМП металла на 1-3 минуты.
- разливка марочного металла в вакууме при температуре (1530-1580)°С в изложницы через разливочный желоб с установленными в нем, как минимум, двумя перегородками, для отсечки шлака, и пенокерамическим фильтром.
Предложенный способ выплавки вольфрамсодержащих сплавов позволяет снизить стоимость производства без потери качества металлопродукции, сэкономить дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (металлический вольфрам). Использование в составе завалки на выплавку марочного металла до 50% никель-вольфрам-хромовой лигатуры позволяет исключить ликвацию вольфрама, гарантирует выполнение требований по химическому составу, а также обеспечивает стабильность химического состава от плавки к плавке.
5. Пример выполнения (реализация способа)
Техническое решение опробовано в производственных условиях на марке ХН33КВ.
В 1-тонной открытой индукционной печи выплавили одну плавку никель-вольфрам-хромовой лигатуры с использованием никеля электролитического, хрома металлического и стружки вольфрама, в количестве до 30% от веса завалки. Разливку металла произвели в атмосфере инертного газа в разливочную керамическую форму, предварительно просушенную при температуре не менее 300°С в течение не менее двух часов. В таблице 1 приведен химический состав выплавленной никель-вольфрам-хромовой лигатуры.
Figure 00000001
Выплавленную никель-вольфрам-хромовую лигатуру использовали на выплавку в вакуумной индукционной печи марочного металла сплава ХНЗЗКВ. Плавки осуществляли с применением электромагнитного перемешивания после полного расплавления шихтовых материалов и присадок строго рассчитанных микродобавок. Разливку марочного металла выполнили в вакууме в изложницы через разливочный желоб с установленными в нем, как минимум, двумя перегородками, для отсечки шлака, и пенокерамическим фильтром. Химический состав плавок сплава ХНЗЗКВ, выплавленных с использованием никель-вольфрам-хромовой лигатуры, приведен в таблице 2.
Figure 00000002
Таки образом, заявленное техническое решение опробовано в производственных условиях на АО «Металлургический завод «Электросталь» с положительным результатом.
Предложенный способ выплавки позволяет снизить стоимость производства без потери качества металлопродукции, сэкономить дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (металлический вольфрам). Использование в составе завалки на выплавку марочного металла сплава ХН33КВ до 50% никель-вольфрам-хромовой лигатуры позволяет исключить ликвацию вольфрама, гарантирует выполнение требований по химическому составу, а также обеспечивает стабильность химического состава от плавки к плавке.

Claims (4)

1. Способ выплавки сплава ХН33КВ, включающий подготовку шихтовых материалов, формирование завалки, выплавку марочного сплава, его последующую кислородную продувку и рафинирование, отличающийся тем, что при подготовке шихтовых материалов осуществляют предварительную выплавку в открытой индукционной печи и разливку в слитки никель-вольфрам-хромовой лигатуры с содержанием вольфрама 20-30 мас.% и хрома 20-25 мас.% при использовании никеля электролитического, хрома металлического и до 30% от веса завалки стружки вольфрама, выплавленную лигатуру в количестве до 50% от веса завалки задают на выплавку марочного сплава в вакуумной индукционной печи в составе шихтовых материалов в виде кобальта, молибдена, ниобия, хрома, никеля и микродобавок.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительную выплавку никель-вольфрам-хромовой лигатуры осуществляют в открытой индукционной печи, причем разливку металла производят при температуре 1540-1600°С в атмосфере инертного газа в разливочную керамическую форму, предварительно просушенную при температуре не менее 300°С в течение не менее двух часов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выплавку марочного сплава в вакуумной индукционной печи осуществляют с использованием электромагнитного перемешивания.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выплавке марочного сплава вводят микродобавки магния, церия и лантана в количестве 0,03 мас.% по расчету.
RU2022103178A 2022-02-09 Способ выплавки сплава хн33кв RU2782193C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782193C1 true RU2782193C1 (ru) 2022-10-24

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1426125A (en) * 1973-03-06 1976-02-25 Howmet Corp Method of making superalloys
SU581151A1 (ru) * 1976-07-19 1977-11-25 Челябинский металлургический завод Способ выплавки вольфрамсодержащей стали и сплавов
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1426125A (en) * 1973-03-06 1976-02-25 Howmet Corp Method of making superalloys
SU581151A1 (ru) * 1976-07-19 1977-11-25 Челябинский металлургический завод Способ выплавки вольфрамсодержащей стали и сплавов
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2248916B1 (en) Process for removal of copper contained in steel scraps
JP5048222B2 (ja) 活性高融点金属合金の長尺鋳塊製造法
RU2572117C1 (ru) Способ получения суперсплавов на основе никеля, легированных редкоземельными металлами
EP3586998B1 (en) Method for producing ti-al alloy
CN114015890A (zh) 高合金化高温合金电渣重熔渣系及其应用
WO2018155658A1 (ja) Ti-Al系合金の製造方法
RU2782193C1 (ru) Способ выплавки сплава хн33кв
RU2699887C1 (ru) Способ получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе
JPH1192837A (ja) 銅合金の精錬方法
JP2018134675A (ja) Ti−Al系合金の製造方法
RU2749409C1 (ru) Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава марки ЭП648-ВИ
JP5458607B2 (ja) 耐硫化物腐食割れ性に優れた清浄鋼の製造方法
RU2392338C1 (ru) Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
JP7412197B2 (ja) Ti-Al系合金の製造方法
RU2749406C1 (ru) Способ получения коррозионностойкого сплава ХН63МБ на никелевой основе с содержанием углерода менее 0,005%
US5085691A (en) Method of producing general-purpose steel
RU2716326C1 (ru) Способ получения высоколегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе с содержанием титана и алюминия в узких пределах
RU2599464C2 (ru) Шихта и способ алюминотермического получения сплава на основе хрома с ее использованием
CN115572876B (zh) 一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用
RU2070228C1 (ru) Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава
RU2778039C1 (ru) Способ модифицирования структуры литых заготовок из антифрикционной бронзы для диффузионной сварки со сталью (варианты)
RU2770807C1 (ru) Способ получения заготовки из низколегированных сплавов на медной основе
CN116855795A (zh) 一种利用非真空感应炉去除高温合金夹杂物的方法
JP4227478B2 (ja) 低炭素鋼鋳片の製造方法
JP5387045B2 (ja) 軸受鋼の製造方法