SU964018A1

SU964018A1 - Method for heating top portion of ingots of nitrogen-containing steels and alloys

Info

Publication number: SU964018A1
Application number: SU803007505A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Летников; Георгий Николаевич Окороков; Надежда Николаевна Булычева; Игорь Андреевич Савостьянов; Всеволод Федорович Тужиков; Анатолий Борисович Гарчев; Владимир Васильевич Чернышев; Владимир Сергеевич Лактионов; Виктор Михайлович Губин; Михаил Маркович Клюев
Priority date: 1980-11-24
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1982-10-07

Description

Изобретение относитс к области металлургии, а именно к методам по-, лучени слитков из азотсодержащих сталей и сплавов, получаемых разливкой в изложницу или кристаллизатор.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods for producing ingots of nitrogen-containing steels and alloys, obtained by casting into a mold or mold.

Обогрев верхней части слитков при их затвердевании в изложнице исполь .зуют дл предотвращени дефектов, вызванных усадкой металла при его кристаллизации.The heating of the upper part of the ingots during their hardening in the mold is used to prevent defects caused by the shrinkage of the metal during its crystallization.

Известен способ обогрева верхней части слитков, включающий подачу флюса на расплавленную поверхность слитка, подогрев флюса нерасходуемым электродом или плазматроном и снижение мощности подогрева до затвердевани слитка 1.There is a method of heating the upper part of the ingot, which includes supplying the flux to the molten surface of the ingot, heating the flux with a non-consumable electrode or plasmatron and reducing the heating power before the ingot 1 solidifies.

В случае обогрева слитков из азотсодержащих сталей и сплавов данным способом происходит взаимодействие флюса с азотом в сплаве, что приводит к отклонению содержани азота в верхней части слитка от заданного.In the case of heating of ingots of nitrogen-containing steels and alloys by this method, the flux interacts with nitrogen in the alloy, which leads to a deviation of the nitrogen content in the upper part of the ingot from the desired one.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ обогрева слитков из азотсодержащих сталей и сплавов плазменной дугой, включающий подачу плазмообразующего газа азота и аргона и снижение тока плазменной дуги до затвердеванн слитка 2j.The closest in technical essence and the achieved result is a method of heating ingots of nitrogen-containing steels and alloys with a plasma arc, which includes supplying a plasma-forming gas of nitrogen and argon and reducing the current of the plasma arc to a solidified ingot 2j.

Однако в данном способе наблюдаетс снижение содержани азота в верхней обогреваемой части слитка, вследствие постепенной дегазации сплава в процессе обогрева. Это вл етс причиной брака верхней части слитка по химическому составу, что приводит However, in this method a decrease in the nitrogen content in the upper heated part of the ingot is observed, due to the gradual degassing of the alloy during the heating process. This is the reason for the chemical composition of the upper part of the ingot, which leads to

10 к потер м металла.10 to metal loss.

Целью изобретени вл етс повышение выхода годного металла.The aim of the invention is to increase the yield of the metal.

Указанна цель достигаетс тем, This goal is achieved by

15 что в способе обогрева верхней части слитков из азотсодержащих сталей и сплавов плазменной дугой, включающем подачу плазмообразующего газа азота и аргона и снижение тока плазменной 15 that in the method of heating the upper part of ingots of nitrogen-containing steels and alloys with a plasma arc, including the supply of plasma-forming gas of nitrogen and argon and a decrease in plasma current

20 дуги до затвердевани слитка, соглас но изобретению обогрев ведут в три периода с уменьшением содержани азота в плаэмообразующем газе одновременно со снижением тока плазменной 20 of the arc before the ingot solidifies, according to the invention, heating is conducted in three periods with a decrease in the nitrogen content in the plasma-forming gas simultaneously with a decrease in the plasma current.

25 дуги, причем в первый период, составл ющий 20-30% времени обогрева, подают 100% азотаt во второй период составл ющий 50-60% времени обогрева, подают 70% азота, в последний пери30 од подают 20-30% азота. Стабильность химического состава верхней части слитка достигаетс регулируемым вводом азота в металл, причём количество вводимого азота, соответствует изменению его раствори мости в азотсодержащих стал х указаннфго состава. С понижением температуры расплава сталей типа .20Х17НЗМ2Й77ГС2 и начало кристаллизации металла растворимость азота в металле понижаетс . Следовательно , чтобы иметь однбродную (беспузырчатую ) структуру слитка, необходимо вести процесс обогрева прибыл таким образом, чтобы поступление азота с плазмообразующим газом в услови х плазменно-дугового разр да не превышало предела растворимости азота в расплаве при обычных усло -ВИЯХ (без плазменно-дугового обогрева ). Такое поступление азота достигаетс тем, что в ходе обогрева (по периодам) содержание азота в плазмообразующем газе измен етс :.во второй период со 100% до 70% при этом дл стабильности знергетичес;:ких параметров плазменного разр да в плазмообразующий газ ввод т аргон в последний период содержание азота снижаетс до 20-30% (остальное аргон ). Ступенчатое снижение содержани азота в плазмообразук цем газе в сочетании с уменьшением тока плазменной дуги приводит к ступенчатому изменению мощности, вводимой на ванну металла в верхней части слитка. Это сопровождаетс быстрым затвердеванием металла с фиксацией содержани азота в двухфазной области формирующейс корочки слитка. Тем самым достигаетс высока однородность верх ней части слитка как по химическому составу, так и по структуре. Изобретение опробовано в заводских услови х на стенде дл плазменнодугового обогрева верхней части слитков . Обогревали слитки развесом 1200 кг ток дуги 1000-2000 А. Диаметр изложницы (по верхнему сечению) 300 мм. Ё таблице приведены результаты экспериментов по обогреву верхней части слитков при изменении тока дуги на 1 см обогреваемой поверхности в первый период обогрева 5 10 - , во второй период Ю -а-Ю А/мин, в третий 2,10 - 3 Ю А/мин. Первый период составл л 25% всего времени обработки, второй 50%, третий 25%. Начальный ток дуги 1200 А,25 arc, and in the first period, which constitutes 20-30% of the heating time, 100% of nitrogen is fed, in the second period, 50-60% of the heating time, 70% of nitrogen are fed, and 20-30% of nitrogen is fed in the last period. The stability of the chemical composition of the upper part of the ingot is achieved by the controlled introduction of nitrogen into the metal, and the amount of introduced nitrogen corresponds to a change in its solubility in the nitrogen-containing compounds of this composition. With a decrease in the temperature of the molten steel of the .20Х17НЗМ2Й77ГС2 type and the onset of crystallization of the metal, the solubility of nitrogen in the metal decreases. Therefore, in order to have a single (no bubbly) ingot structure, it is necessary to conduct the heating process in such a way that the supply of nitrogen with plasma-forming gas in a plasma arc discharge does not exceed the solubility limit of nitrogen in the melt under ordinary conditions heating). This supply of nitrogen is achieved by the fact that during heating (by period) the nitrogen content in the plasma-forming gas changes: in the second period, from 100% to 70%, for energy stability,: argon is introduced into the plasma-forming gas in the last period, the nitrogen content is reduced to 20-30% (the rest is argon). A stepwise decrease in the nitrogen content of the plasma gas, combined with a decrease in the plasma arc current, leads to a stepwise change in the power introduced to the metal bath in the upper part of the ingot. This is accompanied by rapid solidification of the metal with fixation of the nitrogen content in the two-phase region of the forming ingot crust. Thereby, a high uniformity of the upper part of the ingot is achieved, both in chemical composition and in structure. The invention was tested in the factory at the stand for plasma arc heating of the upper part of the ingots. The ingots were heated with a weight of 1200 kg. The arc current was 1000-2000 A. The diameter of the mold (over the upper section) was 300 mm. The table shows the results of experiments on heating the upper part of the ingots when the arc current changes by 1 cm of the heated surface in the first heating period 5 10 -, in the second period Yu-A Yu A / min, in the third 2.10 - 3 Yu A / min . The first period was 25% of the total processing time, the second 50%, the third 25%. Initial arc current 1200 A,

100100

7070

2-302-30

9090

80 30-4080 30-40

IIIIII

80 9080 90

I III ii

40-5040-50

IIIIII

70 60 70 60

И HI 10-20And HI 10-20

Структура одноЛиквации нет роднаThe structure of oneLequations is not native

Обнаружено отклонение по содержанию азота в верхней части и в середине слиткаFound a deviation in nitrogen content in the upper part and in the middle of the ingot

то жеalso

Использование изобретени o6efcпечивает повышение выхода годного металла на 4-6% и достижение экономнк до 300 руб. на 1 т слитков.The use of the invention o6efcrun increases the yield of the metal by 4-6% and the achievement of an economy of up to 300 rubles. per 1 ton of ingots.

Claims

1. Patent IT 3916978, cl. 164-52, publ. 1975.

2.Letnikov N.V. et al. Industrial Technical Bulletin, 1974, No. 7-9.