SU823434A1 - Способ легировани металлов иСплАВОВ B элЕКТРОпЕчАХ - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургии, а конкретно к обработке металла в расплавленном состоянии, и может быть использовано при выплавке металлов и сплавов в электропечах в черной и цветной металлургии. ⁵

Известен способ легирования сталей и сплавов в электропечах тугоплавкими металлами, например вольфрамом и молебденом, включающий введение в печь ферровольфрама или ферромолибдена порциями в начале восстановительного периода при плавке с окислением [1J.

Известен также способ легирования сплавов в электропечах, включающий введение штабиков чистого вольфрама или молибдена после полного расплавления шихты И·

Основными, недостатками известных способов, являются значительные потери дорогостоящих легирующих материалов, затягивание плавки, необходимость дополнительного перемешивания ванны, неоднородность распределения вольфрама и мо— либде.на по объему выплавляемого слитка,. Причинами этих недостатков являются высокая температура плавления как чистого металла, так и его ферросплава по сравнению с максимальной температурой плавки (Т.пл. XV 3410°С; Т.пл. F&W 293О°С; Т.пл. ГАо 2620°С; T.nn.FeMo 17ОО°С; температура плавки З.бОО’С); высокая плотность присаживаемых материалов по сравнению с плотностью расплава ( pW 16,65 кг/м³; pFeW 13,8 кг/м³;

p/Λο⁹»^{1 *} кг/м³;рРвМоЭ,О кг/м?; расплава 8,3 кг/м^э). В результате, легирующие Материалы скапливаются на подине печи, где протекает их растворение.

Недостатком легирования прецизионных сплавов ферросплавами также является неоднородность последних по химическому составу ’и загрязненность вредными примесями.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к изобретению является способ, включающий перегрев расплава на 100-200° С выше тем823434 пературы его плавления и предварительное введение восстановителей в количестве 0,5-5% в расплав, согласно которому в качестве легирующих материалов используют металлосодержащие пыли, которые ₅ присаживают после усвоения восстановителей последовательными порциями. Каждая такая порция не превышает 3% от веса плавки, причем очередную порцию задают после полного расплавления и усвоения ₁₀ предыдущей. Общее количество присаживаемых пылевидных метаппосодержащих материалов может составлять 10-200 кг на 1 т жидкого металла [3]·

Недостатками известного способа яв- ₁₅ ляются:

а) необходимость выдержки расплава после присадки восстановителей и после присадки каждой порции металлосодержащих пылей, что может существенно увели- ₂θ чить время выплавки;

б) выдержка каждой последующей порции приводит к ликвидации элементов по плотности в расплаве, что особенно ярко · может быть выражено для вольфрама; ₂₅

в) выдержка расплава с введенным ле— . гирукхцим элементом обязательно вызывает потерю .части элемента на окисление и на взаимодействие с футеровкой;

г) в состав металлосодержащих пылей, входят вредные минеральные и органические примеси (эмульсии металлообработки), в связи с чем необходимо выдерживать расплав до полного усвоения восстановителей л усвоения предыдущей порции легирующего. 35

Цель изобретения — снижение времени плавки, предотвращение гравитационной ликвидации в расплаве по легирующим элементам с высокой плотностью, повыше40 ние степени усвоения легирующего металла и улучшение общих показателей плавки. Поставленная цель достигается тем, что в способе легирования металлов и сплавов в электропечи, включающем введение легирующего компонента в виде по- ⁴⁵ рошка, в качестве легирующего компонента вводят порошки чистых тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама и молибдена, при этом легирование проводят за 2-5 миц/ до выпуска металла 50 из печи.

Введение всего объема порошка тугоплавкого легирующего металла за 2—5 мин до выпуска расплава из печи обеспечивает полное усвоение присадки всем обь-55 емом плавки. За это время полностью проходит процесс взаимодействия легирующего компонента с основой сплава, а по этому не происходит оседания присадки на подину. В результате из печи выпускается однородный по легирующему элементу металл.

Кроме того, устраняется возможность затягивания плавки из-за выдержек, необходимых для полного усвоения порций металлосодержащего порошка, так как весь порошок усваивается за время, протекающее от загрузки порошка в печь до выпуска металла из печи.

Сокращение времени взаимодействия легирующего компонента с расплавом при полном растворении порошка ведет к повышению степени усвоения, так как не успевают проходить процессы, приводящие к угару легирующего элемента.

Трудности выплавки, связанные с тугоплавкостью легирующих присадок, устраняются путем увеличения скорости растворения дисперсных частиц, порошка, обладающих повышенной поверхностной энергией. Это делает возможным в ряде случаев замену ферромплавов на порошки чистых металлов. Такая замена предотвращает попадание в металл вредных примесей, содержащихся даже в ферросплавах высших марок.

Пример 1. Выплавка вольфрам— содержащего сплава на никелевой основе. В четырех килограммовую дуговую \д£чь загружается шихта без воль- 1 фрама. По расплавлении шихты в печь вводится порошок вольфрама (ПВП-1). Через 2 мин после введения порошка в расплав металл заливается в изложницу. Из полученного слитка вырезается пять :образцов: один из донной части, один из головной и три на разных расстояниях от головы слитка. Производят химический анализ образцов. По приводимой методике выплавляется сплав ЭИ-868. Температура расплава после введения порошка остается в пределах 1570-1600°С. Химический анализ получаемых образцов показывает усвоение вольфрама (практически 100%) и высокую однородность металла по распределению вольфрама.

Пример 2. Выплавка молибденсодержащего сплава на никелевой основе.

В четырехкилограмовую цуговую печь загружается шихта без молибдена. По расплавлении шихты в печь вводится порошок молибдена. Через 2 мин после введения порошка в расплав металл запивается в изложницу. Из полученного слитка вырезается пять образцов: один из донной части, один из головной и три на разных расстояниях от головы слитка. Производят химический анализ образцов.

По приводимой методике выплавляется сплав ЭИ-868. Температура расплава после введения порошка остается в пределах 1570-1600°С. Химический анализ показывает усвоение молибдена 99% и высокую однородность металла по распределению молибдена.

Предлагаемый способ обеспечивает еле- 10 дующие преимущества по сравнению с известным':

а) время плавки сокращается в услови-, ях одного и того же плавильного агрегата’ на 15-10 мин; 15

б) экономятся дорогостоящие тугоплавкие металлы за счет повышения степени усвоения практически до 100% для вольфрама и до 99% для молибдена, что составляет 80 кг чистого вольфрама или 20 20 кг чистого молибдена на 1 ϊ легирующих;

в) экономятся восстановители за счет отсутствия вредных примесей в легирующем материале; 25

г) улучшается качество металла за счет достижения полной однородности распределения легирующего элемента в спит- ’ ке;

д) существенно снижается количество вредных примесей, попадающих в металл вместе с легирующим материалом при замене ферросплавов тугоплавких металлов на порошки этих металлов (это необходимо при выплавке прецизионных сплавов); 35

е) уменьшаются энергетические затраты в плавке, что связано с сокращением времени плавки.

Экономический эффект при выплавке 1000 т сплава (что возможно в условиях одной пятитонной печи) составит > 1056 тыс.руб. в год.

Claims (3)

1. 3S23 перагуры его плавлени  и предварительное введение восстановителей в количестве 0,5-5% в расплав, согласно которому в качестве легирующих материалов исполь зуют металлосодержащие пыли, которые присаживают после усвоени  восстановителей последовательными порци ми. Каж аа  така  порци  не превышает 3% эт веса плавки, причем очередную порцию задают после полного расплавлени  и усвоени  предыдущей. Общее количество присаживаемых пылевидных металлосодержащих материалов может составл ть 10-200 кг на 1 т жидкого металла {З J. Недостатками известного способа  вл ютс : а)необходимость выдержки расплава после присадки восстановителей и после присадки каждой порции металлосодержащих пылей, что может существенно увеличить врем  выплавки; б)выдержка каждой последующей порции приводит к ликвидации элементов ло плотности в расплаве, что особенно  рко может быть выражено дл  вольфрама; в)выдержка расплава с введенным легирующим элементом об зательно в,ызыва- ет потерю .части элемента на окисление и на взаимодействие с футеровкой; г)в состав металлосодержащих пылей, вход т вредные минеральные и органические примеси (эмульсии металлообработки ), в св зи с чем необходимо выдерживать расплав до полного усвоени  восстановителей iH усвоени  предыдущей порции легирующего. Цель изобретени  - снижение времени плавки, предотвращение гравитационной ликвидации в расплаве по легирующим элементам с высокой плотностью, повыше ние степени усвоени  легирующего металла и улучшение общих показателей плавки Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе легировани  металлов и сплавов в электропечи, включающем введе ние легирующего крмпонента в виде по- рощка, ,в качестве легирующего компонента ввод т порощки ч-истых тугоплавких .металлов, преимущественно вольфрама и молибдена, при этом легирование прово д т за 2-5 миц до выпуска металла из лечи. Введение всего объема порощка тугоплавкого легирующего металла за 2-5 мин до выпуска расплава из печи обеспечивает полное усвоение присадки всем объ емом плавки. За это врем  полностью про ходит процесс вЪаимодействи  легируюшего компонента с основой сплава, а поэтому не происходит оседани  присадки на подину. В результате из печи выпускаетс  однородный по легирующему элементу металл. Кроме того, устран етс  возможность зат гивани  плавки из-за выдержек, необходимых дл  полного усвоени  порций металлосодержащего порошка, так как весь порощок усваиваетс  за врем , протекающее от загрузки порощка в лечь до выпуска металла из печи. Сокращение времени взаимодействи  легируюцего компонента с расплавом при полном растворении порошка ведет к повышению степени усвоени , так как не успевают проходить процессы, привод щие к угару легирующего элемента. Трудности выплавки, св занные с тугоплавкостью легирующих присадок, устран ютс  путем увеличени  скорости растворени  дисперсных частиц, иорощка, обладающих повыщенной поверхностной энергией . Это делает возможным в р де случаев замену ферромплавов на порощки чистых металлов. Така  замена предотвращает попадание в металл вредных примесей , содержащихс  даже в ферросплавах высщйх марок. Пример 1. Выплавка вольфрам- содержащего сплава на никелевой основе. В четырех килограммовую дуговую чь загружаетс  щихта без вс ь- J фрама. По расплавлении щихты в печь вводитс  порощок вольфрама (ПВП-1). Через 2 мин после введени  порощка в расплав металл заливаетс  в изложницу. Из полученного слитка вырезаетс  п ть :образцов: один из донной части, один из головной и три на разных -рассто ни х от головы слитка. Производ т химический анализ образцов. По приводимой методике выплавл етс  сплав ЭИ-868. Температура расплава после введени  порощка остаетс  в пределах 157О-16ОО°С. Химический анализ получаемых образцов показывает усвоерше вольфрама (практически 100%) и высокую однородность металла по распределению вольфрама. Пример 2. Выплавка молибденсодержащего сплава на никелевой основе. В четырехкилограмовую дуговую печь загружаетс  щихта без молибдена. По расплавлении щихты в печь вводитс  по- рощок молибдена. Через 2 мин поспе введени  порощка в расплав металл заливаетс  в изложницу. Из полученного спитка вырезаетс  п ть образцов: один из донной части, один из головной и три на разных рассто ни х от головы спигка. Производ т химический анализ образцов. По приводимой методике выплав/шетс  сплав ЭИ-868. Температура расплава пос ле введени  порошка остаетс  в пределах 1570-leOO G. Химический анализ показывает усвоение молибдена 99% и высокую однородность металла по распределению молибдена. Предлагаемый способ обеспечивает еле дующие преимущества по сравнению с известным: а)врем  плавки сокращаетс  в услови  х одного и того же плавильного агрегата на 15-10 мин; б)эконом тс  дорогосто щие тугоплав кие металлы за счет повышени  степени усвоени  практически до 100% дл  вольфрама и до 99% дл  молибдена, что составл ет 80 кг чистого вольфрама или 2О кг чистого молибдена на 1 i легирукдцих; в)эконом тс  восстановители за счет отсутстви  вредных примесей в легирующем материале; г)улучшаетс  качество металла за счет достижени  полной однородности распределени  легирующего элемента в слитке; . д)существенно снижаетс  количество вредных примесей, попадающих в металл вместе с легирующим материалом при замене ферросплавов тугоплавких металлов на порощки этих металлов (это необходимо при выплавке прецизионных сплавов ); е) уменьшаютс  энергетические затраты в плавке, что св зано с сокращением времени .плавки. Экономический эффект при выплавке 1000 т сплава (что возможно в услови х одной п титонной печи) составит 1056 тыс,руб. в год. Формула изобретени  Способ легировани  металлов и сплавов в электропечах, включающий введение легирующего компонента в виде порошка, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени усвое ни  легиру- Юцего элемента и снижени  времени выплавки , повышени  однородности выплавл емого металла по легирующему элементу и снижени  энергетических затрат при выплавке сплавов, в качестве легирующего компонента ввод т порошки чистых тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама и молибдена, при этом легирование начинают за 2-5 мин до выпуска расплава из печи. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Хан Б. X. и Ищук К. Я. Раскисление , дегазаци , легирование сталей, М,, Металлурги , 1965, с. 324.
2. 2.Технологическа  инструкци  завода Электросталь. Л-67-73,
3. 3.Авторское свидетельство СССР N9 417484, кл. С 21 С 7/00, 1974.