RU2699887C1 - Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis - Google Patents
Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699887C1 RU2699887C1 RU2018127999A RU2018127999A RU2699887C1 RU 2699887 C1 RU2699887 C1 RU 2699887C1 RU 2018127999 A RU2018127999 A RU 2018127999A RU 2018127999 A RU2018127999 A RU 2018127999A RU 2699887 C1 RU2699887 C1 RU 2699887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- waste
- furnace
- metal
- alloy
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
1. Область техники1. The technical field
Изобретение относится к области специальной металлургии, конкретно к способам получения прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе, предназначенного для изделий специального назначения; особо тонкостенных труб применяемых для изготовления деталей в реакторостроении, оболочек ТВЭЛов, СВП и РИН (рабочих источников нейтронов), элементов активной зоны ядерных реакторов, с использованием рециклирования отходов, а также может быть применено для получения иных сплавов.The invention relates to the field of special metallurgy, specifically to methods for producing a precision alloy 42XHM (EP630U) on a nickel basis, intended for products for special purposes; especially thin-walled pipes used for the manufacture of parts in reactor engineering, cladding of fuel elements, SVP and RIN (working sources of neutrons), elements of the active zone of nuclear reactors, using waste recycling, and can also be used to produce other alloys.
2. Предшествующий уровень техники2. The prior art
Известен «Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе с применением отходов» (Патент RU №2190680 (С22С 1/02) 2001), путем рафинирования отходов в вакууме. Недостатком технического решения является узкий диапазон технологических режимов для локальных составов не учитывающий разнородность отходов и возможность корректировки состава.The well-known "Method for producing casting heat-resistant nickel-based alloys using waste" (Patent RU No. 2190680 (С22С 1/02) 2001), by refining waste in vacuum. The disadvantage of the technical solution is a narrow range of technological modes for local compositions that does not take into account the heterogeneity of the waste and the possibility of adjusting the composition.
Известен «Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе» (Патент RU №2310004 (С22С 1/03, С22С 19/05, С22С 1/06) 2005), в котором переплавленные в вакууме шихтовые материалы рафинируют в две стадии путем введения в расплав окислителя в атмосфере инертного газа и последующем введением в вакууме хрома, активных легирующих элементов, РЗМ и рафинирование кальцием. Недостатком технического решения является то, что он не позволяет выплавлять сплавы с высоким содержанием хрома из-за большого угара и окисления, а также невозможность получения в сплаве низких содержаний вредных примесей.The well-known "Method for the production of carbon-free casting heat-resistant nickel-based alloys" (Patent RU No. 2310004 (С22С 1/03, С22С 19/05, С22С 1/06) 2005), in which charge materials melted in vacuum are refined in two stages by introduction into the oxidizer melt in an inert gas atmosphere and the subsequent introduction of chromium, active alloying elements, rare-earth metals and calcium refining in a vacuum. The disadvantage of the technical solution is that it does not allow smelting alloys with a high chromium content due to high fumes and oxidation, as well as the inability to obtain low levels of harmful impurities in the alloy.
Известен «Способ получения жаропрочных никелевых сплавов переработкой металлических отходов» (Патент RU2398905 (С22С 19/03, С22В 7/00) 2009), включающий загрузку металлических отходов, их расплавление и последующее рафинирование. Недостатком способа является отсутствие возможности корректировки состава при подготовке к основной выплавке.The well-known "Method for producing heat-resistant nickel alloys by processing metal waste" (Patent RU2398905 (C22C 19/03, C22B 7/00) 2009), including the loading of metal waste, its melting and subsequent refining. The disadvantage of this method is the inability to adjust the composition in preparation for the main smelting.
Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог, «Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе» (Патент RU №2470081, (С22С 1/02, С22В 9/02), 2011).Also known, adopted by the applicant for the closest analogue, “Method for producing casting heat-resistant nickel-based alloys” (Patent RU No. 2470081, (С22С 1/02, С22В 9/02), 2011).
Способ включает подготовку шихтовых материалов при получении сплавов на никелевой основе, включающий очистку от технических механических примесей некондиционных отходов, введение состава из очищенных некондиционных отходов идентичных сплаву в состав шихтовых материалов, и их последующий переплав в вакууме.The method includes the preparation of charge materials in the preparation of nickel-based alloys, including cleaning of technical mechanical impurities of substandard waste, introducing a composition of purified substandard waste identical to the alloy into the composition of charge materials, and their subsequent re-melting in vacuum.
Недостатком известного способа является отсутствие эффективных операций химико-физической корректировки некондиционных отходов на стадии подготовки шихтовых материалов.The disadvantage of this method is the lack of effective operations of chemical-physical adjustment of substandard waste at the stage of preparation of the charge materials.
3. Сущность изобретения3. The invention
3.1. Постановка технической задачи3.1. Statement of the technical problem
Обеспечение ресурсосбережения в том числе экономии дорогостоящих и дефицитных шихтовых материалов при выплавке прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе с использованием рециклирования отходов путем активации их не реализованных резервов.Resource-saving, including saving expensive and scarce charge materials during smelting of the precision alloy 42KHNM (EP630U) on a nickel basis using waste recycling by activating their unrealized reserves.
Результат решения технической задачиThe result of solving a technical problem
Задача ресурсосбережения решена путем вовлечения в производство прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) вторичных кондиционных отходов, полученных путем подготовки и рафинирования кондиционных и некондиционных отходов собственной марки. При этом во вторичных кондиционных отходах обеспечивается получение идентичного химического состава основной шихтовой загрузки.The resource-saving task was solved by involving in the production of the precision alloy 42KHNM (EP630U) secondary conditioned waste obtained by the preparation and refining of our own brand of conditioned and substandard waste. At the same time, in secondary conditioned waste, the identical chemical composition of the main charge charge is obtained.
3.2. Отличительные признаки3.2. Features
В отличии от известного технического решения при получении сплавов на никелевой основе включающее подготовку шихтовых материалов, очистку от технических механических примесей некондиционных отходов, введение состава, из очищенных некондиционных отходов идентичного марочному сплаву в состав шихтовых материалов, и их последующий переплав в вакууме; в заявленном техническом решении на стадии подготовки шихтовых материалов из кондиционных и некондиционных отходов, для их рециклирования и получения вторичных активированных кондиционных отходов, последовательно осуществляют выплавку в вакуумной индукционной печи на высоком вакууме (не выше 25×10-3 мм рт.ст.) с использованием электромагнитного перемешивания (ЭМП), после чего выполняют разливку через разливочный желоб с установленными двумя перегородками и пенокерамическим фильтром, что обеспечивает физико-химическую очистку и получение продукта с идентичным химическим составом основной шихтовой загрузки, который вводят в состав шихты открытой индукционный выплавки марочного металла в количестве до 40%.In contrast to the known technical solution for the production of nickel-based alloys, it includes the preparation of charge materials, purification of technical mechanical impurities of substandard waste, the introduction of a composition of purified substandard waste identical to the grade alloy into the composition of charge materials, and their subsequent re-melting in vacuum; in the claimed technical solution at the stage of preparation of charge materials from conditioned and substandard waste, for their recycling and receipt of secondary activated conditioned waste, they are sequentially smelted in a vacuum induction furnace under high vacuum (not higher than 25 × 10 -3 mm Hg) s using electromagnetic stirring (EMF), after which casting is performed through a pouring trough with two baffles and a foam-ceramic filter installed, which ensures physico-chemical cleaning and a product with an identical chemical composition of the main charge load, which is introduced into the composition of the charge of open induction smelting of grade metal in an amount of up to 40%.
Завалку вакуумной индукционной печи формируют с использованием кондиционных и некондиционных отходов собственной марки, в том числе стружки в количестве до 40% от веса завалки. При этом стружку предварительно прокаливают в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более (600÷800)мм при температуре (500÷800)°С в течение 2÷3 часов. Охлаждение стружки производится с печью в течение 7÷8 часов до температуры 20÷50°С.The filling of the vacuum induction furnace is formed using standard and non-standard waste of its own brand, including shavings in an amount of up to 40% of the weight of the filling. In this case, the chips are preliminarily calcined in an annealing furnace in a cast-iron brazier with a bulk layer of not more than (600–800) mm at a temperature of (500–800) ° C for 2–3 hours. Chip cooling is carried out with the furnace for 7 ÷ 8 hours to a temperature of 20 ÷ 50 ° C.
Шихту сплава 42ХНМ (ЭП630У) выплавляют в вакуумной индукционной печи на высоком вакууме (не выше 25×10-3 мм рт.ст.). После расплавления завалки при температуре расплава (1480÷1520)°С металл выдерживают под вакуумом в течение 10÷15 минут с подключением электромагнитного перемешивания на 5÷7 минут в середине выдержки.The alloy mixture 42XHM (EP630U) is smelted in a vacuum induction furnace under high vacuum (not higher than 25 × 10 -3 mm Hg). After the filling is melted at the melt temperature (1480 ÷ 1520) ° С, the metal is kept under vacuum for 10-15 minutes with the electromagnetic stirring connected for 5-7 minutes in the middle of the exposure.
Разливку металла производят в вакууме при температуре (1540÷1560)°С в стальные трубы ∅80÷100 мм или в изложницы ∅200÷250 мм с теплоизоляционными вкладышами через разливочный желоб с установленными в нем двумя перегородками, для отсечки шлака, и специально подготовленным пенокерамическим фильтром.Metal is cast in a vacuum at a temperature of (1540 ÷ 1560) ° C in steel pipes ∅80 ÷ 100 mm or in molds ∅200 ÷ 250 mm with heat-insulating inserts through a casting trough with two baffles installed in it, for cutting off slag, and specially prepared ceramic foam filter.
Кроме того, боковую поверхность выплавленных заготовок, перед дальнейшем использованием на выплавку марочного металла, подвергают сплошной абразивной чистке поверхности на глубину 5÷7% от диаметра заготовки и удаляют технологическую обрезь с обоих сторон.In addition, the lateral surface of the melted billets, before further use for smelting of branded metal, is subjected to continuous abrasive cleaning of the surface to a depth of 5-7% of the diameter of the billet and the technological trim on both sides is removed.
3.3. Перечень фигур чертежей3.3. List of drawings
На фиг. 1 представлена структурная блок-схема способа производства прецизионного сплава 42ХНМ (ЭП630У) на никелевой основе, где 1. - Формирование завалки открытой индукционной печи; 1а. - «Свежие» (штатные) компоненты шихты; 1б. - Корректирующие компоненты шихты (легирующие добавки); 2. - Открытая индукционная (ОИ) выплавка марочного металла; 3. - Разливка электродов ОИ выплавки; 4. - Обработка электродов ОИ выплавки; 5. - Производство металлопродукции; 6. - Некондиционные отходы (6-1. - Недоливки, скрап; 6-2. - Прибыльные части; 6-3. - Стружка); 7 - Кондиционные технологические отходы (7-1. -Технологическая обрезь; 7-2. - Остатки от раскроя); 8. - Формирование завалки вакуумной индукционной (ВИ) печи; 9. - Механическая чистка и обработка отходов; 10.In FIG. 1 is a structural block diagram of a method for producing a precision alloy 42KHNM (EP630U) on a nickel basis, where 1. - Formation of filling an open induction furnace; 1a. - “Fresh” (standard) charge components; 1b. - Corrective components of the mixture (alloying additives); 2. - Open induction (OI) smelting of grade metal; 3. - Casting electrodes OI smelting; 4. - Processing of electrodes OI smelting; 5. - Production of metal products; 6. - Substandard waste (6-1. - Underfilling, scrap; 6-2. - Profitable parts; 6-3. - Chips); 7 - Conditioned technological waste (7-1. -Technological trimmings; 7-2. - Residues from cutting); 8. - The formation of filling the vacuum induction (VI) furnace; 9. - Mechanical cleaning and waste treatment; 10.
- Выплавка в вакуумной индукционной (ВИ) печи; 10а. - «Высокий» вакуум и электромагнитное перемешивание; 11. - Разливка электродов через систему отсечки шлака и фильтрации металла; 12. - Обработка электродов ВИ выплавки; 13. - Вторичные активированные кондиционные отходы.- Smelting in a vacuum induction (VI) furnace; 10a. - "High" vacuum and electromagnetic stirring; 11. - Casting of electrodes through a slag cut-off system and metal filtration; 12. - Processing of electrodes of VI smelting; 13. - Secondary activated conditioned waste.
ОИ выплавка - открытая индукционная выплавка на фиг. 1 блок 2; ВИ выплавкаSI smelting - open induction smelting in FIG. 1 block 2; VI smelting
- вакуумная индукционная выплавка на фиг. 1 блок 10.- vacuum induction smelting in FIG. 1 block 10.
4. Описание изобретения4. Description of the invention
В заявленном техническом решении на стадии подготовки шихтовых материалов осуществляют операции химико-физической корректировки отходов собственной марки, при этом последовательно выполняют следующие действия получения прецизионного сплава на никелевой основе (Фиг. 1.):In the claimed technical solution, at the stage of preparation of the charge materials, operations of chemical-physical adjustment of the waste of its own brand are carried out, while the following steps are sequentially performed to obtain a precision nickel-based alloy (Fig. 1.):
- предварительная выплавка в вакуумной индукционной печи отходов собственной марки, в том числе стружки в количестве до 40% от веса завалки, на высоком вакууме (не выше 25×10-3 мм рт.ст.) (Фиг. 1, блок 8, 10);- preliminary smelting in a vacuum induction furnace of own brand waste, including shavings in an amount up to 40% of the filling weight, at high vacuum (not higher than 25 × 10 -3 mm Hg) (Fig. 1, block 8, 10 );
- после расплавления завалки при температуре расплава (1480÷1520)°С металл выдерживают под вакуумом в течение 10÷15 минут с подключением электромагнитного перемешивания на 5÷7 минут в середине выдержки с использованием электромагнитного перемешивания (Фиг. 1, блок 10 и 10а);- after filling the melt at the melt temperature (1480 ÷ 1520) ° С, the metal is kept under vacuum for 10-15 minutes with the electromagnetic stirring connected for 5-7 minutes in the middle of exposure using electromagnetic stirring (Fig. 1, block 10 and 10a) ;
- разливка металла в вакууме через разливочный желоб с установленными двумя перегородками, для отсечки шлака, и специально подготовленный пенокерамический фильтр при температуре (1540÷1560)°С в стальные трубы ∅80÷100 мм или в изложницы ∅200÷250 мм с теплоизоляционными вкладышами (Фиг. 1, блок 11) предназначенными для получения укороченной прибыльной части слитков, электродов, литой прутковой заготовки, исключающей проникновение усадочной раковины в тело слитка и предотвращающей образование поперечных трещин;- casting of metal in vacuum through a casting chute with two baffles installed, for slag cut-off, and a specially prepared foam ceramic filter at a temperature of (1540 ÷ 1560) ° С in steel pipes ∅80 ÷ 100 mm or in molds ∅200 ÷ 250 mm with heat-insulating inserts (Fig. 1, block 11) designed to obtain a shortened profitable part of the ingots, electrodes, cast bar stock, which excludes the penetration of the shrink shell into the body of the ingot and prevents the formation of transverse cracks;
- выплавка марочного металла в открытой индукционной печи с защитной крышкой с использованием полученных вторичных активированных кондиционных отходов (Фиг. 1, блок 1 и 2), при этом:- smelting of grade metal in an open induction furnace with a protective cover using the resulting secondary activated conditioned waste (Fig. 1, block 1 and 2), while:
- завалку вакуумной индукционной печи формируют с использованием стружки (до 40% от веса завалки) и кусковых отходов собственной марки (Фиг. 1, блок 8);- filling the vacuum induction furnace is formed using chips (up to 40% of the weight of the filling) and lump waste of its own brand (Fig. 1, block 8);
- стружка предварительно прокаливается в отжигательной печи в чугунной жаровне насыпным слоем не более (600÷800)мм при температуре (500÷800)°С в течение 2÷3 часов;- the chips are preliminarily calcined in an annealing furnace in a cast-iron brazier with a bulk layer of not more than (600–800) mm at a temperature of (500–800) ° C for 2–3 hours;
- охлаждение стружки производится с печью в течение 7÷8 часов до температуры 20÷50°С;- the chips are cooled with the furnace for 7 ÷ 8 hours to a temperature of 20 ÷ 50 ° C;
- выплавку в вакуумной индукционной печи производят на высоком вакууме (не выше 25×10-3 мм рт.ст.) с подключением электромагнитного перемешивания на 5÷7 минут в середине выдержки металла под вакуумом в течение 10÷15 минут после расплавления завалки при температуре расплава (1480÷1520)°С (Фиг. 1, блок 10 и 10а);- smelting in a vacuum induction furnace is carried out at high vacuum (not higher than 25 × 10 -3 mm RT.article) with the connection of electromagnetic stirring for 5 ÷ 7 minutes in the middle of exposure to metal under vacuum for 10 ÷ 15 minutes after the filling is melted at a temperature melt (1480 ÷ 1520) ° C (Fig. 1, block 10 and 10a);
- разливку металла производят в вакууме при температуре (1540÷1560)°С в стальные трубы ∅80÷100 мм или в изложницы ∅200÷250 мм с теплоизоляционными вкладышами через разливочный желоб с установленными в нем двумя перегородками, для отсечки шлака, и специально подготовленным пенокерамическим фильтром (Фиг. 1, блок 11);- metal is cast in a vacuum at a temperature of (1540 ÷ 1560) ° C in steel pipes ∅80 ÷ 100 mm or in molds ∅200 ÷ 250 mm with heat-insulating inserts through a casting trough with two baffles installed in it, to cut off the slag, and specially prepared ceramic foam filter (Fig. 1, block 11);
- боковую поверхность выплавленных шихтовых заготовок перед использованием на выплавку марочного металла подвергают сплошной абразивной чистке на глубину 5÷7% от диаметра электрода и удаляют технологическую обрезь с обоих сторон (Фиг. 1, блок 12);- the side surface of the melted charge preforms is subjected to continuous abrasive cleaning to a depth of 5–7% of the electrode diameter before being used for smelting grade metal and the technological trim on both sides is removed (Fig. 1, block 12);
- подготовленные шихтовые заготовки используют на выплавку марочного металла в количестве до 40% от веса плавки (Фиг. 1, блок 13).- prepared charge billets are used for smelting grade metal in an amount up to 40% of the weight of the heat (Fig. 1, block 13).
Разработанная прогрессивная технология выплавки шихтовых заготовок сплава 42ХНМ (ЭП630У) включает:The developed progressive technology for the smelting of billets of alloy 42KHNM (EP630U) includes:
- возврат в производство дефицитных и дорогостоящих материалов (рециклирование отходов - литники, скрап, настыли с тигля, прибыльные части открытых слитков, стружка, технологическая обрезь, остатки от раскроя) (Фиг. 1, блок 6 и 7);- return to production of scarce and expensive materials (waste recycling - gates, scrap, treads from the crucible, profitable parts of open ingots, shavings, technological trimmings, residues from cutting) (Fig. 1, block 6 and 7);
- полное использование всех видов отходов без ухудшения свойств сплава и обеспечение суженного химического состава, а также обеспечение низкого содержания азота в марочном металле в рекомендованных пределах (0,03-0,15%)(Фиг. 1, блок 10 и 10а);- full use of all types of waste without compromising the properties of the alloy and ensuring a narrowed chemical composition, as well as ensuring a low nitrogen content in the grade metal within the recommended ranges (0.03-0.15%) (Fig. 1, block 10 and 10a);
- быстрое заведение жидкой ванны в начальный период ОИ плавки, сокращение времени расплавления металла и обеспечение присадки хрома металлического непосредственно в жидкий металл.- quick establishment of a liquid bath in the initial period of the OI smelting, reducing the time of melting of the metal and ensuring the addition of metallic chromium directly into the liquid metal.
Использование предлагаемого способа позволяет осуществить очистку от технических (прокалка стружки, абразивные чистки) и физико-химических примесей (возможность корректировки химического состава) материалов.Using the proposed method allows for the cleaning of technical (calcining chips, abrasive cleaning) and physico-chemical impurities (the ability to adjust the chemical composition) of materials.
Использование предлагаемого способа позволяет получать чистые по неметаллическим и шлаковым включениям шихтовые заготовки, а также позволяет сэкономить при выплавке марочного металла дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (никель, хром, молибден, вольфрам).Using the proposed method allows to obtain charge blanks clean with respect to non-metallic and slag inclusions, and also saves expensive and scarce charge materials (nickel, chromium, molybdenum, tungsten) when smelting grade metal.
5. Пример конкретного выполнения (реализация способа)5. An example of a specific implementation (implementation of the method)
Способ может быть реализован на комплексной установке стандартного оборудования:The method can be implemented on the integrated installation of standard equipment:
а. отжиг стружки производится в однокамерной газовой печи с выкатным подом;but. chip annealing is carried out in a single-chamber gas hearth furnace;
б. выплавка шихтовых заготовок (вторичные активированные кондиционные отходы) осуществляется в 1,5-тонной вакуумной индукционной печи, оборудованной системой отсечки шлака и фильтрации металла;b. smelting of billets (secondary activated conditioned waste) is carried out in a 1.5-ton vacuum induction furnace equipped with a system for slag cut-off and metal filtration;
в. сплошная абразивная чистка шихтовых заготовок производится на обдирочно-шлифовальном станке;at. continuous abrasive cleaning of charge billets is carried out on a peeling-grinding machine;
г. удаление технологической обрези с обоих сторон заготовок производится на абразивно-отрезном станке;d. the removal of technological trim on both sides of the workpieces is carried out on an abrasive cutting machine;
г. выплавка марочного металла с использованием вторичных активированных отходов производится в открытой индукционной печи емкостью 1,0 т с защитной крышкой.d. smelting of grade metal using secondary activated waste is carried out in an open induction furnace with a capacity of 1.0 t with a protective cover.
В состав завалки для выплавки активированных кондиционных отходов входит 60% собственных кондиционных (технологических) отходов и 40% стружки (возврат собственного производства), предварительно очищенной следующим образом:The filling for smelting activated conditioned waste includes 60% of our own conditioned (technological) waste and 40% of shavings (return of our own production), previously cleaned as follows:
- прокалка в отжигательной однокамерной газовой печи с выкатным подом в чугунной жаровне насыпным слоем не более (600÷800)мм при температуре (500÷800)°С в течение 2÷3 часов;- calcination in an annealing single-chamber gas furnace with a roll-out hearth in a cast-iron brazier with a bulk layer of not more than (600 ÷ 800) mm at a temperature of (500 ÷ 800) ° C for 2 ÷ 3 hours;
- далее произвели ее охлаждение с печью в течение 7÷8 часов до температуры 20÷50°С.- then it was cooled with the furnace for 7 ÷ 8 hours to a temperature of 20 ÷ 50 ° C.
Затем выполнена выплавка в 1,5-тонной вакуумной индукционной печи на высоком вакууме (не выше 25×10-3 мм рт.ст.). После расплавления завалки при температуре расплава (1480÷1520)°С металл выдержали под вакуумом в течение (10÷15) минут и подключили электромагнитное перемешивание на 5÷7 минут в середине выдержки.Then, smelting was performed in a 1.5-ton vacuum induction furnace under high vacuum (not higher than 25 × 10 -3 mm Hg). After the filling was melted at the melt temperature (1480 ÷ 1520) ° С, the metal was kept under vacuum for (10 ÷ 15) minutes and the electromagnetic stirring was connected for 5-7 minutes in the middle of the exposure.
Разливку металла осуществили в вакууме при температуре (1540÷1560)°С в стальные трубы ∅80÷100 мм и в изложницы ∅200÷250 мм с теплоизоляционными вкладышами через разливочный желоб с установленными в нем двумя перегородками, для отсечки шлака, и специально подготовленным пенокерамическим фильтром. В таблице 1 приведен химический состав выплавленной шихтовой заготовки (активированный кондиционный отход).The metal was cast in vacuum at a temperature of (1540 ÷ 1560) ° С in steel pipes ∅80 ÷ 100 mm and in molds ∅200 ÷ 250 mm with heat-insulating inserts through a casting trough with two baffles installed in it, for cutting off the slag, and specially prepared ceramic foam filter. Table 1 shows the chemical composition of the smelted charge stock (activated conditioned waste).
Далее боковую поверхность выплавленных шихтовых заготовок перед использованием на выплавку марочного металла подвергли сплошной абразивной чистке на обдирочно-шлифовальном станке на глубину 5-7% от диаметра электрода и удалили технологическую обрезь с обоих сторон на отрезном станке.Next, the lateral surface of the melted charge preforms was subjected to continuous abrasive cleaning on a rough grinding machine to a depth of 5-7% of the electrode diameter before being used for smelting grade metal and the technological cut was removed from both sides on a cutting machine.
Подготовленные шихтовые заготовки использовали на выплавку в открытой индукционной печи марочного металла сплава 42ХНМ (ЭП630У) в качестве активированных (вторичных кондиционных) отходов в количестве до 40% от веса плавки. Это позволило завести жидкую ванну в начальный период плавки, сократить время расплавления металла, обеспечить присадку хрома металлического непосредственно в жидкий металл и, как следствие, снизить расход «свежих» компонентов шихты до 40%.Prepared billets were used for smelting in an open induction furnace of branded metal alloy 42XHM (EP630U) as activated (secondary conditioned) waste in an amount of up to 40% of the weight of the heat. This made it possible to start a liquid bath in the initial melting period, to reduce the time of metal melting, to ensure the addition of metallic chromium directly to liquid metal, and, as a result, to reduce the consumption of “fresh” charge components by up to 40%.
В таблице 2 приведены результаты контрольно-сдаточных испытаний трубной заготовки ∅60 мм сплава 42ХНМ (ЭП630У), выплавленного с применением активированных кондиционных отходов.Table 2 shows the results of acceptance tests of a ∅60 mm pipe billet of alloy 42KHNM (EP630U) smelted using activated conditioned waste.
Из таблицы 2 видно, что свойства металла, выплавленного с применением активированных отходов, соответствуют предъявляемым требованиям и имеют запас по всем характеристикам.Table 2 shows that the properties of the metal smelted using activated waste meet the requirements and have a margin of all characteristics.
Заявленное техническое решение опробовано в производственных условиях на АО «Металлургический завод «Электросталь» с положительным результатом.The claimed technical solution was tested in a production environment at JSC Metallurgical Plant Elektrostal with a positive result.
Данная технология позволяет сэкономить дорогостоящие и дефицитные шихтовые материалы (никель, хром, молибден, вольфрам), и снизить стоимость производства электродов сплава 42ХНМ (ЭП630У) для дальнейшего передела на 10%.This technology allows to save expensive and scarce charge materials (nickel, chromium, molybdenum, tungsten), and reduce the cost of production of 42KHNM alloy electrodes (EP630U) for further redistribution by 10%.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127999A RU2699887C1 (en) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127999A RU2699887C1 (en) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2699887C1 true RU2699887C1 (en) | 2019-09-11 |
Family
ID=67989508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127999A RU2699887C1 (en) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2699887C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749409C1 (en) * | 2020-09-25 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Method for smelting high-chromium nickel alloy of ep648-vi grade |
| RU210595U1 (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-21 | Николай Джемалович Кикнадзе | Electric storage battery |
| CN116536535A (en) * | 2023-04-28 | 2023-08-04 | 江苏奇纳新材料科技有限公司 | Nickel-based superalloy turning scraps recycling method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1749245A1 (en) * | 1990-09-21 | 1992-07-23 | Электрометаллургический завод "Электросталь" им.И.Ф.Тевосяна | Method of nickel-chrome alloys melt |
| RU2398905C1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing |
| RU2470081C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of making castable refractory nickel-based alloys |
| US8501086B2 (en) * | 2008-03-25 | 2013-08-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Nickel based alloy |
| US8858875B2 (en) * | 2009-09-18 | 2014-10-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Nickel based alloy material |
-
2018
- 2018-07-31 RU RU2018127999A patent/RU2699887C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1749245A1 (en) * | 1990-09-21 | 1992-07-23 | Электрометаллургический завод "Электросталь" им.И.Ф.Тевосяна | Method of nickel-chrome alloys melt |
| US8501086B2 (en) * | 2008-03-25 | 2013-08-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Nickel based alloy |
| US8858875B2 (en) * | 2009-09-18 | 2014-10-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Nickel based alloy material |
| RU2398905C1 (en) * | 2009-10-22 | 2010-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing |
| RU2470081C1 (en) * | 2011-05-05 | 2012-12-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of making castable refractory nickel-based alloys |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749409C1 (en) * | 2020-09-25 | 2021-06-09 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Method for smelting high-chromium nickel alloy of ep648-vi grade |
| RU210595U1 (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-21 | Николай Джемалович Кикнадзе | Electric storage battery |
| CN116536535A (en) * | 2023-04-28 | 2023-08-04 | 江苏奇纳新材料科技有限公司 | Nickel-based superalloy turning scraps recycling method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672651C1 (en) | Method of producing heat-resistant superalloy hn62bmktyu on nickel based | |
| KR102616983B1 (en) | Processes for producing low nitrogen, essentially nitride-free chromium and chromium plus niobium-containing nickel-based alloys and the resulting chromium and nickel-based alloys | |
| RU2699887C1 (en) | Method of producing high-precision alloy 42hnm (ep630y) on nickel basis | |
| CN112430767A (en) | Large-size hollow ingot casting and ingot casting method | |
| CN110230005A (en) | A kind of high carbon chromium cold roll blank steel and preparation method thereof | |
| CN112359284A (en) | High-strength low-temperature-toughness wear-resistant steel plate HY550NME and production method thereof | |
| CN111004937A (en) | Purifying smelting process for hot corrosion resistant cast nickel-based high-temperature alloy | |
| CN104651662B (en) | The vacuum induction melting method of titanium-aluminium alloy target material | |
| RU2398905C1 (en) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing | |
| WO1997000978A1 (en) | Process for the manufacture of a high carbon cobalt-chromium-molybdenum alloy | |
| CN115156495A (en) | Method for controlling corner cracks of medium-carbon high-silicon steel continuous casting square billet | |
| RU2749409C1 (en) | Method for smelting high-chromium nickel alloy of ep648-vi grade | |
| CN106381441B (en) | A kind of 10Cr11Co3W3NiMoVNbNB low carbon low silicons low-aluminium high boron steel smelting process | |
| CN118639055A (en) | Nickel-boron-aluminum intermediate alloy for high-temperature alloy and preparation method thereof | |
| RU2716326C1 (en) | Method of obtaining high-alloy heat resistant alloys on nickel base with titanium and aluminium content in narrow range | |
| CN117888008A (en) | High-strength and high-toughness 6-series aluminum alloy plate strip and cast rolling method thereof | |
| RU2672609C1 (en) | Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys | |
| RU2392338C1 (en) | Method of heat-resistant nickel-based cast alloy obtainment | |
| CN104646955A (en) | Method for preparing 20CrNi4 piercing plug | |
| RU2373297C1 (en) | Manufacturing method of forges from austenite steels stabilised with titanium | |
| Popov et al. | Influence of heat treatment modes on the formation of structure and physical and mechanical properties of cast blanks from the aluminothermic alloys | |
| RU2782193C1 (en) | Method for smelting khn33kv alloy | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| JP4652537B2 (en) | Method for melting titanium or titanium alloy scrap | |
| RU2749406C1 (en) | Method for production of corrosion-resistant nickel-based hn63mb alloy with carbon content below 0.005% |