Способ производства титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом

Авторы патента:

Павлова Наталья Петровна (RU)

Демидов Владимир Александрович (RU)

H05B7/07 - предназначенные для плавления

C22C38/50 - с титаном или цирконием

C22B9/18 - электрошлаковая переплавка

Владельцы патента RU 2578879:

ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства титансодержащих коррозионно-стойких марок стали методом электрошлакового переплава. В способе осуществляют электрошлаковый переплав расходуемого электрода в кристаллизаторе с соотношением содержания титана к алюминию в электроде в пределах 6,0-9,0, при этом содержание титана в электроде превышает требуемое содержание титана в готовой стали на величину его угара при переплаве, который определяют по зависимости: ΔTi=37Ti_г+35·Ti_г D²/(63+35D²), где ΔTi - средний угар титана, полученный при проведении плавок в кристаллизаторы различного профилеразмера с одинаковым коэффициентом заполнения, %; Ti_г - содержание титана в готовом металле, %; D - диаметр кристаллизатора, м. Изобретение позволяет получить качественный металл с гарантированным содержанием титана и с равномерным его распределением по объёму выплавляемого слитка. 5 табл.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, конкретно к производству слитков нержавеющих титансодержащих марок стали методом ЭШП, и может быть использовано для получения титансодержащих высоколегированных коррозионно-стойких марок стали методом электрошлакового переплава.

Известен электрод для ЭШП титансодержащих коррозионно-стойких марок стали, содержащий титан в количестве, равном его содержанию в готовом металле, при переплаве которого, для сохранения нормированного содержания титана в готовом металле, переплав производится на флюсе, содержащем ТiO_2, или в защитной атмосфере аргона или в процессе переплава производится раскисление флюса порошками раскислителей через дозатор. [1]

Недостатками расходуемого электрода являются необходимость дополнительного оборудования для переплава, неравномерное по высоте и сечению слитка и негарантированное содержание титана.

В качестве прототипа принят расходуемый электрод для ЭШП коррозионно-стойких титансодержащих марок стали, содержащий в своем составе титан ближе к верхнему пределу или выше его на 0,15%, для переплава которого в качестве рабочего флюса используется флюс АНФ-6 с 1% титановой губки, и дополнительно в процессе переплава производится раскисление флюса порошком алюминия в количестве 0,5 кг/т. [2, 3]

Недостатками применения данного электрода для ЭШП являются необходимость дополнительного оборудования при переплаве, опасность перехода алюминия в металл, что повышает хрупкость и снижает стойкость металла против коррозии, негарантированное и неравномерное содержание титана по высоте и сечению слитка, что не обеспечивает надежное качество металла.

Задачей изобретения является получение расходуемого электрода, обеспечивающего получение качественного металла с гарантированным содержанием титана и равномерным его распределением по объему слитка ЭШП.

Сущность изобретения состоит в том, что расходуемый электрод содержит титан выше требуемого в готовой стали на величину его угара при переплаве, определяемого по формуле

ΔTi=37Ti_г+35·Ti_г D²/(63+35D²),

где ΔTi - средний угар титана, %,

Ti_г - содержание титана в готовом металле, %,

D - диаметр кристаллизатора, м,

при этом соотношение содержания титана к алюминию должно быть в пределах 6,0-9,0.

Известно, что в процессе переплава титан частично окисляется, переходя во флюс. Угар титана зависит от многих факторов.

В исследованиях, проведенных на Златоустовском электрометаллургическом заводе, рассмотрена зависимость угара титана от соотношения содержания титана и алюминия в электроде, от его содержания в готовом металле и от площади контакта жидкого флюса с газовой фазой (от площади зазора между кристаллизатором и расходуемым электродом) в процессе переплава.

Получена зависимость угара титана от соотношения титана к алюминию в исходном металле (электроде) при одинаковом содержании титана в металле электрода. Опытные данные для электрода кр.445 мм при переплаве в кристаллизаторе кр.630 мм приведены в таблице 1.

При соотношении Ti/Аl в металле электрода более 9,0 угар титана значительно увеличивается.

При соотношении Ti/Аl менее 6,0 увеличивается расход алюминия, а угар титана уменьшается незначительно.

Соотношение Ti/Аl от 6,0 до 9,0 является оптимальным

По результатам исследований, полученных при проведении опытных плавок ЭШП в кристаллизаторы различного профилеразмера, но с одинаковым коэффициентом заполнения кристаллизатора (отношение площади сечения электрода и кристаллизатора, таблица 2), на флюсе АНФ-6 и с соотношением титана к алюминию 6,0-9,0, получена эмпирическая формула зависимости угара титана от его содержания в готовом металле и от диаметра кристаллизатора.

ΔTi=37Ti_г+35·Ti_г D²/(63+35D²),

где ΔTi - средний угар титана, %,

Ti_г - содержание титана в готовом металле, %,

D - диаметр кристаллизатора, м.

Рассчитан средний угар титана при переплаве стали марки 08Х18Н10Т на электрошлаковой печи в кристаллизаторах кр.630, кр.500, кв.390 (ему соответствует круглый кристаллизатор кр.440 мм).

Опытные и расчетные данные по угару титана в процессе переплава стали марки 08Х18Н10Т-Ш приведены в таблице 3.

Для расчета пределов содержания титана в исходном металле принимаем требования нижнего предела для металла ЭШП на 0,1% больше, а верхнего - на 0,1% меньше для гарантированного попадания в нормированные пределы, т.к. угар титана считался средний.

Результаты расчетов приведены в таблице 4.

Расчетные данные хорошо согласуются с требованиями, полученными из практики работы на Златоустовском электрометаллургическом заводе.

При содержании титана в исходном металле (электроде) выше расчетного в слитках ЭШП оно будет выше верхнего предела его нормированного содержания.

При содержании титана в исходном металле ниже расчетного в слитках ЭШП оно будет ниже нижнего предела его нормированного содержания.

По расчетным данным выплавлено по 10 плавок исходного металла каждой марки стали, которые были переплавлены на ЭШП. Содержание титана на всех плавках соответствует требованиям для готового металла и одинаково по высоте и сечению слитков (таблица 5).

Использование предлагаемого расходуемого электрода для ЭШП позволяет получить качественный металл с гарантированным содержанием титана и с равномерным его распределением по объему слитка.

Источники информации

1. А.Г. Глебов, Е.И. Мошкевич. Электрошлаковый переплав. - М.: Металлургия, стр. 246, 247.

2. С.А. Лейбензон, А.Ф. Трегубенко. Производство стали методом электрошлакового переплава. Металлургиздат, 1962, гл. 13.

3. Сборник технологических инструкций по электрошлаковому и вакуумно-дуговому переплаву. Завод Днепроспецсталь.

Способ производства титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом расходуемого электрода в кристаллизаторе, отличающийся тем, что осуществляют переплав расходуемого электрода с соотношением содержания титана к алюминию в нем в пределах 6,0-9,0, при этом содержание титана в электроде превышает требуемое содержание титана в готовой стали на величину его угара при переплаве, который определяют по зависимости: ΔTi=37Ti_г+35·Ti_г D²/(63+35D²),
где ΔTi - средний угар титана, полученный при проведении плавок в кристаллизаторы различного профилеразмера с одинаковым коэффициентом заполнения, %;
Ti_г - содержание титана в готовом металле, %;
D - диаметр кристаллизатора, м.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к производству слитков бор- и титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом для изготовления деталей атомного оборудования с высокой нейтронной поглощаемостью.

Графитовый электрод // 2559832

Изобретение относится к графитовому электроду дуговой электропечи. Графитовый электрод проявляет стойкость к окислению в результате модификации внешних характеристик цилиндрической поверхности (14).

Расходуемый электрод для выплавки слитков из инструментальной трещиночувствительной стали методом электрошлакового переплава // 2549024

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для получения методом электрошлакового переплава (ЭШП) слитков из трещиночувствительной стали. Расходуемый электрод содержит инвентарную головку и сплавляемую часть, состоящую из верхней и нижней стальных частей разного состава.

Способ изготовления расходуемого электрода // 2382826

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении расходуемого электрода для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, в вакуумной дуговой электропечи.

Способ подготовки расходуемого электрода // 2374338

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых.

Расходуемый электрод вакуумной дуговой печи и способ его изготовления // 2359432

Изобретение относится к области электротехники, в частности к расходуемым электродам для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава, а также к способу изготовления указанных электродов.

Расходуемый электрод дуговой электропечи // 2356188

Изобретение относится к специальной области электротехники и может быть использовано при вакуумном дуговом переплаве высокореакционных металлов и сплавов, например титановых.

Расходуемый электрод для получения высокотитанового ферросплава электрошлаковым плавлением // 2335553

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к конструкции расходуемого электрода, используемого при электрошлаковом переплаве титаносодержащей шихты.

Способ получения расходуемого электрода // 2331679

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к изготовлению прессованных расходуемых электродов из высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, для последующего переплава.

Электрод для электрошлакового переплава // 2319753

Изобретение относится к специальной металлургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве высоколегированных сталей, имеющих температуру плавления меньше температуры плавления флюса.

Способ производства полос из низколегированной свариваемой стали // 2578618

Изобретение относится к металлургии, а именно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводов, металлоконструкций, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера, для строительства морских сооружений и конструкций, работающих в агрессивных средах.

Жаропрочный сплав // 2578277

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, используемым при изготовлении труб, листов, поковок и др. металлопроката для теплообменного оборудования, работающего в коррозионных средах, а также для сосудов и аппаратов, работающих при высоком давлении в диапазоне температур от минус 196°С до плюс 450°С.

Жаропрочный сплав // 2577643

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочного сплава, используемого для изготовления реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими режимами при температуре 700÷1050°C и давлении до 46 атмосфер.

Ферритная коррозионностойкая сталь // 2571241

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам ферритных коррозионно-стойких сталей, применяемых в машиностроении для изделий, к которым предъявляются требования обеспечения высокой твердости и коррозионной стойкости при достаточной пластичности.

Металлический материал, устойчивый к карбюризации // 2553136

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу металлического материала, используемого на нефтеперерабатывающих, газоперерабатывающих и химических производствах в качестве материала для крекинговых, реформинговых и нагревательных печей, теплообменников.

Аустенитная коррозионно-стойкая сталь // 2551340

Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке состава легированной аустенитной коррозионно-стойкой стали для атомных энергетических установок. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03-0,08, кремний 0,4-0,6, марганец 1,0-1,8, хром 17,5-19, никель 8,0-9,5, ниобий 0,05-0,07, ванадий 0,05-0,07, титан 0,08-0,12, сера ≤0,015, фосфор ≤0,015, азот от 0,04 до менее 0,07, кальций 0,004-0,015, церий 0,005-0,05, железо - остальное.

Способ производства толстолистового проката классов прочности к65, х80, l555 для изготовления электросварных труб магистральных трубопроводов // 2549023

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству на реверсивном толстолистовом стане листового проката толщиной 15-34 мм для изготовления труб магистральных трубопроводов диаметром до 1420 мм.

Способ производства сверхнизкоуглеродистой холоднокатаной стали для глубокой вытяжки и последующего однослойного эмалирования // 2547976

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству cверхнизкоуглеродистых холоднокатаных сталей для глубокой вытяжки изделий и последующего однослойного эмалирования и может быть использовано при изготовлении деталей бытовой техники, посуды, санитарно-гигиенических приборов, в химической промышленности, в строительстве и др.

Износостойкая сталь и изделие, выполненное из нее // 2546262

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым для изготовления износостойких деталей. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, ванадий, кальций, алюминий, ниобий, титан, редкоземельные металлы (РЗМ), железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,25-0,60, кремний 0,10-1,50, марганец 0,20-1,30, хром 0,30-1,90, никель 0,70-2,0, медь не более 0,45, молибден 0,10-0,90, ванадий 0,001-0,40, кальций 0,0001-0,01, алюминий 0,005-0,1, ниобий 0,001-0,20, титан 0,001-0,20, РЗМ 0,0001-0,005, железо и неизбежные примеси остальное.

Способ производства высокопрочной толстолистовой стали // 2533244

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали толщиной 8,0-40,0 мм для изготовления платформ грузовых автомобилей, работающих в условиях Крайнего Севера.

Расходуемый электрод для производства стали марки чс82-ш // 2571021