SU1749244A1 - Способ производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : расплавл ют металлошихту, содержащую до 60% метал- лоотходов, в открытой индукционной печи, ввод т в печь кусковой алюминий в количестве 0,4-1,5 кг/т при расплавлении 0,1-0,3 общей массы металлошихты, навод т шлак, определ ют химсостав металла, довод т активность кислорода в металле до 0,0003-0,003% при содержании алюмини  в пределах 0,03-0,12%, легируют, модифицируют металл, выпускают из печи и разливают . 1 з.п ф-лы, 1 табл.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к металлургии прецизионных сплавов, преимущественно сплавов с заданным ТКЛР, и может быть использовано при производстве прецизионных сплавов, например,на основе железа и железа-никел  (ковара 29НК и других) в открытых индукционных печах.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ производства прецизионных сплавов в открытых индукционных печах, включающий расплавление металлошихты, содержащей до 60% металлоотходов, ввод в печь кускового алюмини  в процессе плавлени  металлошихты, наведейие шлака, определение химсостава металла, раскисление и/или легирование, модифицирование металла, выпуск из печи, разливку в слитки и ковку слитков.

Известный способ обеспечивает получение готовой металлопродукции с заданными свойствами, однако в р де случаев наблюдаетс  разрушение слитков при ковке . Дол  такой отбраковки составл ет до 10%.

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода годных слитков за счет улучшени  их ковкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно известному способу производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи, включающему расплавление металлошихты, содержащей до 60% металлоотходов , ввод в печь кускового алюмини  в процессе плавлени  металлошихты, наведение шлака, определение химсостава металла , раскисление и/или легирование, и модифицирование металла, выпуск из печи, разливку в слигки и ковку слитков, активность кислорода в металле перед легирова- нием довод т до 0,0003-0,003%, при содержании алюмини  в пределах 0,03- 0,12%.

Кроме того, кусковой алюминий ввод т в печь в количестве 0,4-1,5 кг/т при рас2

Ю

N3 N

плавлении 0,1-0,3 общей массы металло- шихты.

Диапазон активности кислорода перед легированием 0,0003-0,003% и содержание алюмини  в пределах 0,03-0,12% были определены экспериментально в процессе обработки результатов опытных плавок. При указанных значени х активности кислорода ао и содержании алюмини  AI на большом массиве опытных плавок установлено снижение отбраковки слитков за счет улучшени  их ковкости,

Если ао меньше 0,0003%, наблюдалось повышение отбраковки слитков при ковке, что св зано с увеличением доли кислорода, св занного в неметаллургическую оксидную фазу. Как известно, увеличение содержани  неметаллической фазы в металле отрицательно сказываетс  на его пластических свойствах и, следовательно, ковкости.

При ао больше 0,003% присадки модификаторов (Мд, Са и Ti), не оказывают де- сульфурирующего и модифицирующего действи , расходуютс  на раскисление (так как равновесное содержание кислорода с указанными элементами ниже, чем фактическое его содержание в расплаве). 3 результате оксидна , нитридна  и, особенно , сульфидна  неметаллические фазы не модифицируютс , что также отрицательно сказываетс  на гор чей пластичности металла , снижаетс  его ковкость и обуславливает повышение разрушаемое™ слитков при ковке.

Механизм вли ни  алюмини  на ковкость св зывают с составом, и возможно, размерами оксидных и нитридных неметаллических включений. При этом в диапазоне 0,03-0,12 % AI состав и размеры этих включений таковы, что они легко удал ютс  и не оказывают заметного вли ни  на пластичность и ковкость металла.

При содержани х алюмини  ниже 0,03% пластичность металла ухудшаетс , что приводит к снижению ковкости и повышенной отбраковке слитков при ковке.

При содержани х алюмини  свыше 0,12% ковкость металла также ухудшаетс , о чем свидетельствует повышение отбраковки слитков.

При использовании в шихте до 60% ме- таллоотходов в металле перед диффузионным раскислением содержитс  до 0,2% Si, до 0,2% Мл, до 0,05% Mg, Ti, Са, которые в совокупности определ ют ао. Поэтому надежной взаимосв зи между А и ао не обнаружено .

Ввод кускового алюмини  в печь з количестве 0,4-1,5 кг/т при расплавлении 0,1- 0,3 общей массы м таллошихты

обеспечивает дополнительно повышение ковкости металла и, следовательно, еще большее снижение отбраковки слитков при ковке. Этот факт объ сн етс  тем, что образуетс  в печи на начальной стадии плавлени метал .лошихтысильно перенасыщенный алюминием расплав, который обеспечивает более глубокое раскисление ванны, и более крупные размеры

0 неметаллической фазы, чем в случае диффузионного раскислени , когда поглощение алюмини  расплавом происходит постепенно . Причем в первом случае за врем  плавлени  ( 1 ч) образовавша с 

5 неметаллическа  фаза в значительной степени успевает удалитьс  из металлического расплава.

Если кусковой алюминий вводить е печь в количестве менее 0,4 кг/т, пересы0 щени  по алюминию недостаточно, чтобы - обеспечить образование неметаллической фазы увеличенных размеров: в результате за врем  расплавлени  она не успевает ассимилироватьс  шлаком или осесть на футе5 ровке печи. Последнее обсто тельство и обуславливает наблюдаемое на практике некоторое понижение ковкости металла, и, следовательно , уменьшение выхода годного Если кусковой алюминий вводить в печь

0 в количестве более 1,5 кг/т, на-начальной стадии плавлени , которое характеризуетс  плохо сформированным шлаком, происходит интенсивное взаимодействие расплава с кислородом и азотом воздуха (при чрез5 мерно высоком содержании алюмини  в ванне). Образовавша с  в этом случае неметаллическа  фаза не успевает удалитьс  из него к концу плавлени  металлоишхты, что обуславливает повышенное ее содержание

0 в металле, и некоторое ухудшение ковкости а следовательно, и снижение выхода годных слитков.

Если кусковой алюминий присаживать ранее, чем расплавитс  0,10 общей массы

5 металлошихты, в силу недостаточно интенсивного движени  металла в нижней части тигл  печи (уровень металла к моменту расплавлени  0,1 общей массы металлошихты составл ет 10-12 см) и в отсутствии жидко0 подвижного шлака больша  часть алюмини  сгорает на воздухе, не поглоща сь ванной При этом пересыщени  алюминием последней практически не происходит, образуете мелкодисперсна  неметаллическа  фаза,

5 котора  плохо удал етс , что приводит к некоторому снижению ковкости металла и снижению выхода годных слитков.

Если кусковой алюминий присаживать позднее, чем расплавитс  0,3 общей массы металлошихты, оставшегос  времени до

конца периода плавлени  недостаточно, чтобы образовавша с  неметаллическа  фаза в полной мере удалилась из расплава. При этом несколько ухудшаетс  ковкость металла и, следовательно, снижаетс  выход годных слитков.

П р и м е р. В 1-тонной открытой индукционной печи выплавл ли сплав ковар (марка 29НК). В завалку давали металлошихту, состо щую из компактных металлоотходов данной марки (слитки, обрубки при ковке, прокатке, хвосты, стружка или лента) в количестве 500-550 кг, а также железо, никель и кобальт в соотношении, соответствующем марочному составу этих элементов в сплаве. При расплавлении 0,07-0,4 общей массы металлошихты в ванну присаживают 0,2- 1,6 кг кускового алюмини  и 1-2 кг шлакообразующей смеси. После полного расплавлени  шихты скачивают первичный шлак, навод т новый известковый шлак, контролируют температуру металла, активность кислорода в нем определ ют кислородным зондом УКОС 1 и затем отбирают пробу дл  определени  химсостава (Ni, Co, Si, Mn, Tl, AI).

Если ,003-0,0003% и AI 0,03- 0,12%, раскислени  не производ т, легируют металл FeSI и Мп, а затем модифицируют прис адками лигатур NiMg, SiCa, Fell. Перед выпуском отбирают пробу на ковкость.

Если ао и AI не попадают в указанные диапазоны, провод т диффузионное раскисление путем присадки на шлак до 0,4% (4 кг) от массы металла алюминиевого порошка ПА-1. После раскислени  отбирают пробы металла дл  определени  содержани  алюмини  и вновь контролировали ао.

Еслиао 0,003%, в ванну присаживают алюминий в виде прутков массой 100-200 г до тех пор, пока ао не снижалось до 0,0003- 0,003%. Если ао 0,0003%, металл продувают аргоном и дают выдержку в течение 4-6 мин. Как правило, после этого активность кислорода повышалась до 0,0004-0,0006%. Если AI 0,03%, присаживают алюминиевые прутки массой 100-200 г(3-5 шт.). Обычно этого количества хватало, чтобы ,04-0,07%. При AI 0,12% производ т выдержку ванны при повышенной температуре с одновременной продувкой ее инертным газом. Затем провод т легирование и модифицирование металла, как описано выше и отбирают пробу на ковкость.

Далее металл выпускают в ковш и разливают через воронку в четыре 250-килограммовые изложницы. Затем слитки обдирают на токарном станке, нагревают и проковывают на паровоздушном молоте.

Ковкость металла определ ют путем проковки пробы на квадрат с последующим

загибом на 180° по трехбалльной шкале: 3 - очень хороша  ковкость, 2 - хороша  ковкость , 1 - удовлетворительна  ковкость. Результаты, полученные на опытной

серии плавок, приведены в таблице. 8 примере приведены усредненные данные , полученные на 114 плавках текуще- го производства. В среднем отбраковка слитков на ковке дл  этих плавок составл ет 0,1 слитка на плавку (т.е. в 10 плавках в среднем отбраковывалс  1 слиток).

Из- таблицы следует, что при ао в диапазоне 0,0003-0,003% и AI в пределах 0,03-0,12% отбраковка слитков при ковке

составл ет 8% (примеры 1-6). Если же хот  бы один из этих примеров выходил за за вленный диапазон, то повышени  выхода годных слитков не наблюдалось (примеры 13-17),

По отношению к известному (пример 20)

предлагаемый способ обеспечивает повышение выхода годного в среднем на 0,02 слитка на плавку.

При вводе кускового алюмини  в количестве 0,5-1,5 кг/т при расплавлении 0,1- 0,3 общей массы металлошихты (примеры 13-17) наблюдаетс  еще больший выход годных слитков (в среднем 3,93 на плавку вместо 3,9 по известному способу). Кроме

того, за счет исключени  диффузионного раскислени  продолжительность плавки снижена на 15-20 мин.

Изобретение не исключает и другие варианты его реализации, например, с разливкой металла на МНЛЗ,

Предлагаемый способ позвол ет повысить выход годных слитков в среднем на 0,02-0,03 на плавку.

Claims (2)

1.Способ производства прецизионных сплавов в открытой индукционной печи, преимущественно сплавов на основе железо-никель с заданным ТКЛР, включающий

расплавление металлошихты, содержащей до 60% металлоотходов, ввод в печь кускового алюмини  в процессе расплавлени  металлошихты, раскисление и/или легирование , модифицирование металла, выпуск

его из печи, разливку в слитки и ковку слитков , отличающийс  тем, что, с целью повышени  выхода годных слитков за счет улучшени  их ковкости, активность кислорода в металле перед легированием довод т

до 0,0003-0,003 при содержании алюмини  в пределах 0,03-0,12%.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что кусковый алюминий ввод т в печь в количестве 0,4-1,5 кг/т при расплавлении 0,10-0,30 общей массы металлошихты