[go: up one dir, main page]

RU2398905C1 - Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов - Google Patents

Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов Download PDF

Info

Publication number
RU2398905C1
RU2398905C1 RU2009139015A RU2009139015A RU2398905C1 RU 2398905 C1 RU2398905 C1 RU 2398905C1 RU 2009139015 A RU2009139015 A RU 2009139015A RU 2009139015 A RU2009139015 A RU 2009139015A RU 2398905 C1 RU2398905 C1 RU 2398905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
waste
metal
refining
nickel alloys
Prior art date
Application number
RU2009139015A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Васильевич Сидоров (RU)
Виктор Васильевич Сидоров
Вадим Евгеньевич Ригин (RU)
Вадим Евгеньевич Ригин
Лидия Александровна Подкопаева (RU)
Лидия Александровна Подкопаева
Александр Валерьевич Горюнов (RU)
Александр Валерьевич Горюнов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России), Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2009139015A priority Critical patent/RU2398905C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2398905C1 publication Critical patent/RU2398905C1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к производству жаропрочных сплавов на никелевой основе путем переработки металлических отходов и может быть использовано при получении шихтовых заготовок для литья, преимущественно, деталей газотурбинного двигателя. Способ включает загрузку металлических отходов и их расплавление. В качестве металлических отходов используют 100% некондиционных отходов в виде стружки, скрапины, настылей с тигля, корольков металла, металлокерамики. Затем проводят их рафинирование в вакууме 3·10-2-10-3 мм рт.ст. при температуре 1500-1700°С с введением в расплав рафинирующей добавки. В качестве рафинирующей добавки используют кальций, который вводят не менее чем в три приема в течение 5-20 минут в количестве, составляющем 0,01-0,09% от массы отходов. После рафинирования расплав фильтруют через пенокерамический фильтр, повторно расплавляют и доводят химический состав расплава до оптимального. Технический результат заключается в экономии дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов и снижении стоимости готовой продукции из жаропрочных никелевых сплавов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на никелевой основе путем переработки металлических отходов, и может быть использовано при получении шихтовых заготовок для литья, преимущественно, деталей газотурбинного двигателя (рабочие лопатки, сопловый аппарат, створки сопла и др.)
Известен способ переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов, который включает их расплавление в вакуумной индукционной печи с получением слитка и его последующий переплав в установках электрошлакового кокильного литья с получением шихтовых заготовок (патент РФ №2302473).
Недостатком способа является повышенное содержание в металле неметаллических включений в виде оксидов и нитридов, так как электрошлаковое литье осуществляется на воздухе; в результате снижается качество отливок.
Известен способ получения литейных жаропрочных никелевых сплавов, содержащих свежие шихтовые материалы и кондиционные отходы в количестве до 80 мас.% от металлошихты, в котором рафинирование расплава проводят в вакууме при повышенных температурах, а перед сливом металла вводят РЗМ (патент РФ №1709738).
Недостатком способа является невозможность обеспечения в металле, низких содержаний вредных примесей и неметаллических включений, а также ограничение по количеству и виду вводимых отходов.
Известен способ получения литейных жаропрочных никелевых сплавов, включающий расплавление в вакууме шихтовых материалов, проведение обезуглероживающего рафинирования расплава в две стадии в атмосфере инертного газа, введение хрома и активных легирующих элементов, нагрев расплава до температуры, превышающей температуру ликвидус сплава не менее, чем на 250°С с последующей выдержкой при этой температуре, рафинирование расплава кальцием и редкоземельными металлами в вакууме, в котором шихтовые материалы содержат до 70% отходов литейных жаропрочных никелевых сплавов, которые присаживают после введения хрома. Выдержка после нагрева расплава составляет не менее 10 минут. В качестве редкоземельных металлов используют по меньшей мере один из элементов группы: церий, лантан, иттрий и скандий в количестве 0,01-0,5% от массы сплава. Отходы безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе подвергают предварительной очистке (патент РФ №2274671).
Недостатком способа является недостаточно полная очистка сплавов от неметаллических включений (оксидов и нитридов), керамики и шлаковых включений и ограничение по сортаменту выплавляемых сплавов.
Наиболее близким к предлагаемому способу, взятым за прототип, является способ получения жаропрочных никелевых сплавов, включающий загрузку и расплавление 100% кондиционных металлических отходов, рафинирование их в вакууме 3·10-2-10-3 мм рт.ст. при температуре расплава 1500-1700°С в течение 2-8 минут и введение редкоземельных металлов в количестве 0,015-0,20% от массы отходов (патент РФ №2190680).
Недостатками способа-прототипа является ограничение по виду отходов - можно применять только кондиционные отходы литейного производства, недостаточно полная очистка сплавов от неметаллических включений (оксидов и нитридов), керамики и шлаковых включений, невысокие механические свойства и выход годного.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов, который обеспечивает снижение в сплавах содержания керамики, неметаллических и шлаковых включений, повышение механических свойств и выхода годного при литье деталей, позволяющий использовать 100% некондиционных отходов.
Техническая задача достигается тем, что предложен способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов, включающий загрузку металлических отходов, расплавление и рафинирование их в вакууме 3·10-2-10-3 мм рт.ст. при температуре 1500-1700°С, введение в расплав рафинирующих добавок, в котором в качестве металлических отходов используют 100% некондиционных отходов, а в качестве рафинирующей добавки используют кальций, который вводят не менее чем в три приема в течение 5-20 минут, а после рафинирования расплав фильтруют, повторно расплавляют и доводят химический состав расплава до оптимального.
Некондиционные отходы жаропрочных никелевых сплавов используют в виде стружки, скрапины, настылей с тигля, корольков металла, металлокерамики.
Количество вводимого кальция составляет 0,01-0,09% от массы отходов.
Фильтрацию расплава осуществляют через пенокерамический фильтр.
Установлено, что соблюдение предлагаемых температурно-временных параметров плавки, обеспечение необходимого вакуума, использование в качестве рафинирующей добавки кальция и введение его в несколько (не менее 3-х) приемов, фильтрация расплава и его последующий переплав с доводкой химического состава до оптимального обеспечивает рафинирование металла от примесей газов и неметаллических включений и позволяет использовать 100% некондиционных отходов в виде стружки, скрапины, настылей, корольков металла, металлокерамики и получать жаропрочные никелевые сплавы с повышенной чистотой по оксидным пленам, нитридным кластерам, шлаковым включениям. При этом, также обеспечивается высокий выход годного отливок и повышенные механические свойства.
Примеры осуществления способа
Пример 1
По предлагаемому способу проводили плавку 100% некондиционных отходов в виде скрапины и настылей с тигля литейного жаропрочного сплава системы Ni-Co-Cr-Al-Mo-W-Nb-Ti-C в вакуумной индукционной печи в керамическом тигле 20 кг. Расплав рафинировали при остаточном давлении 10-3 мм рт.ст., температуре 1650°С и выдержке в течение 12 минут, затем вводили кальций в количестве 0,01% от массы отходов в 3 приема в течение 5 минут.
После рафинирования расплав отфильтровали через пенокерамический фильтр и залили вкокиль. После проведения химического анализа полученный слиток переплавили в той же вауумной индукционной печи с введением алюминия, титана и хрома до их оптимального содержания в сплаве.
Пример 2, аналогичен примеру 1, но в качестве некондиционных отходов использовали стружку литейного жаропрочного сплава системы Ni-Co-Cr-Al-Mo-W-Nb-Ti-C.
Пример 3, аналогичен примеру 1, но в качестве некондиционных отходов использовали корольки металла и металлокерамику литейного жаропрочного сплава системы Ni-Co-Cr-Al-Mo-W-Nb-V-Ti-C.
Технологические параметры плавок и полученные результаты по чистоте металла, механическим свойствам и выходу годного по предлагаемому способу и прототипу приведены в таблице.
Из таблицы видно, что на плавках по примерам 1, 2, 3 получены низкие содержания в металле неметаллических и шлаковых включений: балл по оксидным пленам 0,15-0,25, по нитридным кластерам 1,0-1,5, по шлаковым включениям - 0. В металле, выплавленном по способу-прототипу (плавка 4), содержится повышенное количество неметаллических и шлаковых включений: балл по оксидным пленам и шлаковым включениям составляет 1,0, по нитридным кластерам - 10,0.
Сплав, выплавленный по предлагаемому способу, обладает более высокими механическими свойствами, чем выплавленный по способу-прототипу: предел прочности повысился в 1,2 раза, относительное удлинение - в 3 раза. Также повысился выход годного в отливках в 1,5 раза.
Использование предлагаемого способа позволит получать высококачественные, чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки литейных жаропрочных сплавов из 100% металлических некондиционных отходов для изготовления лопаток, створок сопла и других деталей газотурбинных двигателей с высокими механическими свойствами и высоким выходом годного.
Применение предлагаемого способа позволяет сэкономить дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (кобальт, никель, ниобий, вольфрам и др.) и снизить стоимость готовой продукции из литейных жаропрочных сплавов на 20-30%.
Figure 00000001

Claims (4)

1. Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов, включающий загрузку металлических отходов, расплавление и рафинирование их в вакууме 3·10-2-10-3 мм рт.ст. при температуре 1500-1700°С с введением в расплав рафинирующей добавки, в котором в качестве металлических отходов используют 100% некондиционных отходов, а рафинирование ведут с использованием в качестве рафинирующей добавки кальция, который вводят не менее чем в три приема в течение 5-20 мин, а после рафинирования расплав фильтруют, повторно расплавляют и доводят химический состав расплава до оптимального.
2. Способ по п.1, в котором некондиционные отходы жаропрочных никелевых сплавов используют в виде стружки, скрапины, настылей с тигля, корольков металла, металлокерамики.
3. Способ по п.1, в котором количество вводимого кальция составляет 0,01-0,09% от массы отходов.
4. Способ по п.1, в котором фильтрацию расплава осуществляют через пенокерамический фильтр.
RU2009139015A 2009-10-22 2009-10-22 Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов RU2398905C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009139015A RU2398905C1 (ru) 2009-10-22 2009-10-22 Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009139015A RU2398905C1 (ru) 2009-10-22 2009-10-22 Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2398905C1 true RU2398905C1 (ru) 2010-09-10

Family

ID=42800531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009139015A RU2398905C1 (ru) 2009-10-22 2009-10-22 Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398905C1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470081C1 (ru) * 2011-05-05 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
RU2572117C1 (ru) * 2014-10-07 2015-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ получения суперсплавов на основе никеля, легированных редкоземельными металлами
RU2672651C1 (ru) * 2017-12-29 2018-11-16 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе
RU2672609C1 (ru) * 2017-12-29 2018-11-16 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе
RU2699887C1 (ru) * 2018-07-31 2019-09-11 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе
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

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3741754A (en) * 1971-04-29 1973-06-26 States Smelting Refining & Min Method for making metal alloys
EP0302803A2 (en) * 1987-08-07 1989-02-08 Howmet Corporation Method of making high melting point alloys
SU888578A1 (ru) * 1980-02-15 1995-01-27 Г.Б. Строганов Способ выплавки литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
RU2190680C1 (ru) * 2001-07-12 2002-10-10 Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
RU2336972C1 (ru) * 2006-12-28 2008-10-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ электрошлакового литья шихтовых прутковых заготовок из отходов жаропрочных никелевых сплавов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3741754A (en) * 1971-04-29 1973-06-26 States Smelting Refining & Min Method for making metal alloys
SU888578A1 (ru) * 1980-02-15 1995-01-27 Г.Б. Строганов Способ выплавки литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
EP0302803A2 (en) * 1987-08-07 1989-02-08 Howmet Corporation Method of making high melting point alloys
RU2190680C1 (ru) * 2001-07-12 2002-10-10 Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
RU2336972C1 (ru) * 2006-12-28 2008-10-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") Способ электрошлакового литья шихтовых прутковых заготовок из отходов жаропрочных никелевых сплавов

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470081C1 (ru) * 2011-05-05 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
RU2572117C1 (ru) * 2014-10-07 2015-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ получения суперсплавов на основе никеля, легированных редкоземельными металлами
RU2672651C1 (ru) * 2017-12-29 2018-11-16 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе
RU2672609C1 (ru) * 2017-12-29 2018-11-16 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе
RU2699887C1 (ru) * 2018-07-31 2019-09-11 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Способ получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102616983B1 (ko) 저질소, 본질적으로 질화물을 함유하지 않는 크롬 및 크롬과 니오븀-함유 니켈계 합금의 제조 방법 및 수득된 크롬 및 니켈계 합금
RU2398905C1 (ru) Способ получения жаропрочных никелевых сплавов путем переработки металлических отходов
RU2672651C1 (ru) Способ получения высоколегированного жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ на никелевой основе
CN110760718A (zh) 一种高钨高钴的镍合金高纯净度细晶棒料的制备方法
CN109778053A (zh) 一种高锰高铝高钛钢的真空冶炼工艺
CN114231802A (zh) 锻造铝合金轮毂用稀土铝合金棒材及其制备方法
CN113862520A (zh) 一种航空发动机锻造叶片用GH4720Li高温合金及制备方法及应用、合金铸锭
CN114635077A (zh) 一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法
WO1997000978A1 (en) Process for the manufacture of a high carbon cobalt-chromium-molybdenum alloy
CN118563052A (zh) 一种提高轴承钢真空自耗重熔铸锭洁净度的方法
CN110592312B (zh) 一种高速车轴用钢的制备方法
RU2274671C1 (ru) Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля
RU2699887C1 (ru) Способ получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе
CN108950273B (zh) 一种中间合金及其制备方法和应用
AU2006218029B2 (en) Method for casting titanium alloy
Sidorov et al. Removal of a sulfur impurity from complex nickel melts in vacuum
RU2541330C1 (ru) Способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля (варианты)
RU2392338C1 (ru) Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
CN118639055A (zh) 一种高温合金用镍硼铝中间合金及其制备方法
CN115449683B (zh) 一种镁合金及其制备方法
CN113930644B (zh) 一种耐热Al-Fe-Si铝合金及其制备方法
RU2749409C1 (ru) Способ выплавки высокохромистого никелевого сплава марки ЭП648-ВИ
JPWO2023182413A5 (ru)
JP3604035B2 (ja) マルエージング鋼の製造方法
RU2672609C1 (ru) Способ восстановления и активации некондиционных отходов для сплавов на никелевой основе