RU2630100C1 - Method for steel deoxidation during electroslag remelting - Google Patents
Method for steel deoxidation during electroslag remelting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630100C1 RU2630100C1 RU2016120984A RU2016120984A RU2630100C1 RU 2630100 C1 RU2630100 C1 RU 2630100C1 RU 2016120984 A RU2016120984 A RU 2016120984A RU 2016120984 A RU2016120984 A RU 2016120984A RU 2630100 C1 RU2630100 C1 RU 2630100C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- partial pressure
- remelting
- oxygen
- deoxidizer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/18—Electroslag remelting
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных, полых и фасонных заготовок из высоколегированных сталей с низким содержанием кислорода, в частности роторов среднего и высокого давления, трубопроводов острого пара, изделий запорной и регулирующей арматуры для энергетического и газо-нефтехимического машиностроения и других.The invention relates to electrometallurgy and can be used in electroslag smelting of solid, hollow and shaped billets from high alloy steels with low oxygen content, in particular medium and high pressure rotors, sharp steam pipelines, shutoff and control valves for power and gas and petrochemical engineering and others.
Известен способ раскисления стали при электрошлаковом переплаве, включающий расплавление расходуемого электрода, замер активности кислорода в расплаве металла, расчет количества раскислителя и последующее раскисление металла и шлаковой ванны смесью марганца, кремния и алюминия.A known method of deoxidation of steel during electroslag remelting, including the melting of the consumable electrode, measuring the activity of oxygen in the molten metal, calculating the amount of deoxidizing agent and subsequent deoxidation of the metal and slag bath with a mixture of manganese, silicon and aluminum.
(RU 2371491, С22В 9/18, опубликовано 27.10.2009).(RU 2371491, C22B 9/18, published October 27, 2009).
Недостатком известного способа является то, что количество раскислителя, определенное расчетом с использовании активности кислорода в металле расплава, не обеспечивает достаточного снижения химической неоднородность слитка, а также загрязненности металла неметаллическими включениями, особенно при электрошлаковой выплавке фасонных отливок, представляющих собой сочетание вертикально расположенных осесимметричных фрагментов простого поперечного сечения (цилиндр, квадрат), в некоторых случаях имеющих боковые приливы.The disadvantage of this method is that the amount of deoxidizer, determined by calculation using the activity of oxygen in the metal of the melt, does not provide a sufficient reduction of the chemical heterogeneity of the ingot, as well as the contamination of the metal by non-metallic inclusions, especially during electroslag smelting of shaped castings, which are a combination of vertically located axisymmetric fragments of a simple cross section (cylinder, square), in some cases having lateral tides.
Наиболее близким по достигаемому результату является способ раскисления при выплавке коррозионно-стойкой стали, включающий формирование расплава шлака и металла, замер парциального давления кислорода в шлаке, расчет количества раскислителя и последующую подачу раскислителя в шлак.The closest to the achieved result is a method of deoxidation during the smelting of corrosion-resistant steel, including the formation of a molten slag and metal, measuring the partial pressure of oxygen in the slag, calculating the amount of deoxidizing agent and the subsequent supply of deoxidizing agent to the slag.
(SU 1677080, С21С 7/10, опубликовано 15.09.1991).(SU 1677080, C21C 7/10, published September 15, 1991).
Недостатком известного способа является его ограниченная применимость - использование при выплавке металла на установке внепечного рафинирования и вакуумирования, отличительной особенностью которой является возможность продувки металла кислородом и аргоном с одновременным его вакуумированием. Эти особенности не позволяют применять его для процессов последовательного наплавления металла, например электрошлакового переплава. Кроме того, использование в качестве раскислителей алюминия или ферросилиция не позволяет получать заданные марочным составом низкие содержания кремния (<0,1%) и алюминия (<0,01%) в слитке при обеспечении оптимального парциального давления кислорода в шлаке (10-6 Па) для высокохромистых сталей (8-14% хрома), позволяющего получать содержание кислорода в металле менее 40 ppm и, следовательно, снижать загрязненность металла неметаллическими включениями.A disadvantage of the known method is its limited applicability — the use of out-of-furnace refining and evacuation in the smelting of metal at the plant, a distinctive feature of which is the ability to purge the metal with oxygen and argon while evacuating it. These features do not allow its use for sequential metal deposition processes, for example electroslag remelting. In addition, the use of aluminum or ferrosilicon as deoxidants does not allow obtaining the low content of silicon (<0.1%) and aluminum (<0.01%) in the ingot specified by the brand composition while ensuring the optimal partial pressure of oxygen in the slag (10 -6 Pa) for high-chromium steels (8-14% chromium), which allows to obtain an oxygen content in the metal of less than 40 ppm and, therefore, to reduce the contamination of the metal with non-metallic inclusions.
Целью изобретения и его техническим результатом является снижения содержания кислорода в сочетании с повышением химической однородности слитка и снижением загрязненности металла неметаллическими включениями.The aim of the invention and its technical result is to reduce the oxygen content in combination with an increase in the chemical homogeneity of the ingot and a decrease in the contamination of the metal with non-metallic inclusions.
Технический результат достигается тем, что способ раскисления стали при электрошлаковом переплаве включает формирование металлического слитка в кристаллизаторе и расплава шлака, замеры парциального давления кислорода в шлаке, расчет количества раскислителя и подачу раскислителя в шлаковую ванну, при этом время между замерами парциального давления кислорода составляет 0,1-0,9 времени переплава, время подачи раскислителя составляет 0,005-0,04 времени переплава, а расчет количества раскислителя ведут при величине парциального давления кислорода в шлаке более 10-6 Па по формуле:The technical result is achieved by the fact that the method of steel deoxidation during electroslag remelting involves forming a metal ingot in the mold and slag melt, measuring the partial pressure of oxygen in the slag, calculating the amount of deoxidizing agent and feeding the deoxidizer to the slag bath, while the time between measurements of the partial pressure of oxygen is 0, 1-0.9 remelting time, deoxidizing feed time is 0.005-0.04 remelting time, and the amount of deoxidizing agent is calculated at a partial acid pressure kind in the slag more than 10 -6 Pa according to the formula:
, где where
G - необходимое количество раскислителя, вводимого в процессе переплава, на массу металла, наплавляемого между замерами парциального давления кислорода, кг/т;G is the required amount of deoxidizer introduced during the remelting process, on the mass of metal deposited between the measurements of the partial pressure of oxygen, kg / t;
R=0,5-1,5 – коэффициент, учитывающий расход раскислителя в начальный период переплава и/или перед измерением окисленности шлака, кг/т;R = 0.5-1.5 - coefficient taking into account the deoxidizer consumption in the initial period of remelting and / or before measuring the oxidation of slag, kg / t;
S/s - отношение площади поперечного сечения кристаллизатора к площади поперечного сечения расходуемого электрода в момент замера;S / s is the ratio of the cross-sectional area of the mold to the cross-sectional area of the sacrificial electrode at the time of measurement;
Па - оптимальное парциальное давление кислорода в шлаке; Pa - the optimal partial pressure of oxygen in the slag;
p - измеренное парциальное давление кислорода в шлаке, Па;p is the measured partial pressure of oxygen in the slag, Pa;
А=0,5-1,5 - коэффициент, характеризующий степень усвоения раскислителя.A = 0.5-1.5 - coefficient characterizing the degree of assimilation of the deoxidizer.
Технический результат также достигается тем, что в качестве раскислителя используют смесь, состоящую из феррокальция ФК 40, алюминиевого порошка АПЖ и ферросилиция ФС 65 в соотношении 5:1:1.The technical result is also achieved by the fact that, as a deoxidizing agent, a mixture consisting of ferrocalcium FC 40, aluminum powder APJ and ferrosilicon FS 65 in a ratio of 5: 1: 1 is used.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером.The invention can be illustrated by the following example.
Электрошлаковую выплавку полых слитков проводили в укороченном подвижном кристаллизаторе с установленным на нем дорном, формирующим внутреннюю поверхность слитка.Electroslag smelting of hollow ingots was carried out in a shortened movable mold with a mandrel installed on it, forming the inner surface of the ingot.
Переплавляли расходуемые электроды диаметром 38 мм из высоколегированной хромистые стали 10Х9МФБ в заготовки массой ~300 кг.Smelted consumable electrodes with a diameter of 38 mm from high-alloy chromium steel 10Kh9MFB were remelted into billets weighing ~ 300 kg.
Переплав осуществляли на жидком старте: для начала процесса выплавки полой заготовки в кристаллизатор заливали предварительно расплавленный флюс для формирования шлаковой ванны.Remelting was carried out on a liquid start: to start the process of smelting a hollow billet, a previously molten flux was poured into the mold to form a slag bath.
Расчетное время переплава составило 1,25 часа.Estimated remelting time was 1.25 hours.
Для раскисления расплава использовали смесь раскислителей, состоящую из феррокальция ФК 40, алюминиевого порошка АПЖ и ферросилиция ФС 65 в соотношении 5:1:1. Использованное соотношение раскислителей в смеси является оптимальным и делает возможным осуществить одновременно процессы раскисления стали и управления содержанием (ограничения максимального содержания) кремния и алюминия.For deoxidation of the melt, a mixture of deoxidants was used, consisting of ferrocalcium FC 40, aluminum powder APG and ferrosilicon FS 65 in a ratio of 5: 1: 1. The used ratio of deoxidizers in the mixture is optimal and makes it possible to simultaneously carry out the processes of steel deoxidation and content management (limiting the maximum content) of silicon and aluminum.
Расход раскислителя в начальный период переплава составил 0,8 кг/т.The deoxidizer consumption in the initial remelting period was 0.8 kg / t.
Через 7,5 мин после начала переплава, что составило 0,1 времени переплава, известным методом (с применением электрохимических ячеек твердых электролитов на основе метода э.д.с.) провели замер парциального давления кислорода p в шлаке, которое составило 5,6⋅10-6 Па. Поскольку измеренное парциальное давление кислорода p оказалось больше оптимального парциального давления кислорода в шлаке (10-6 Па), то для определения величины необходимого количества раскислителя, вводимого в процессе переплава, на массу металла, наплавляемого между замерами парциального давления кислорода G (кг/т), использовали формулу:7.5 minutes after the start of the remelting, which amounted to 0.1 remelting time, the partial pressure of oxygen p in the slag, which amounted to 5.6, was measured using the electrochemical cells of solid electrolytes based on the emf method) ⋅10 -6 Pa. Since the measured partial pressure of oxygen p was greater than the optimal partial pressure of oxygen in the slag (10 -6 Pa), then to determine the amount of the required amount of deoxidant introduced during the remelting process, the mass of the metal deposited between the measurements of the partial oxygen pressure G (kg / t) was used the formula:
, где where
R=0,5-1,5 - коэффициент, учитывающий расход раскислителя в начальный период переплава и/или перед измерением парциального давления кислорода в шлаке, кг/т;R = 0.5-1.5 - coefficient taking into account the deoxidizer consumption in the initial period of remelting and / or before measuring the partial pressure of oxygen in the slag, kg / t;
S/s - отношение площади поперечного сечения кристаллизатора к площади поперечного сечения расходуемого электрода в момент замера;S / s is the ratio of the cross-sectional area of the mold to the cross-sectional area of the sacrificial electrode at the time of measurement;
Па - оптимальное парциальное давление кислорода в шлаке; Pa - the optimal partial pressure of oxygen in the slag;
p - измеренное парциальное давление кислорода в шлаке, Па;p is the measured partial pressure of oxygen in the slag, Pa;
А=0,5-1,5 - коэффициент, характеризующий степень усвоения раскислителя.A = 0.5-1.5 - coefficient characterizing the degree of assimilation of the deoxidizer.
Для расчета величины G были использованы значения R=0,8 кг/т, Па, А=0,65. При этом отношение площади поперечного сечения кристаллизатора к площади поперечного сечения расходуемого электрода в момент замера S/s составило 2,55. По расчету G=1,7 кг/т.To calculate the value of G, the values R = 0.8 kg / t were used, Pa, A = 0.65. The ratio of the cross-sectional area of the mold to the cross-sectional area of the consumable electrode at the time of measuring S / s was 2.55. According to the calculation, G = 1.7 kg / t.
С учетом средней весовой скорости наплавления металла (~4 кг/мин) рассчитанное количество смеси раскислителя 0,102 кг (масса выплавленного металла на момент замера составила 0,09 т) в течение 15 мин, что составило 0,2 времени переплава, равномерно подавали в шлаковую ванну.Given the average weight rate of metal deposition (~ 4 kg / min), the calculated amount of deoxidant mixture is 0.102 kg (the mass of metal smelted at the time of measurement was 0.09 t) for 15 minutes, which amounted to 0.2 remelting time, was uniformly fed into the slag a bath.
Через 22,5 мин, что составило 0,3 времени переплава, известным методом провели замер парциального давления кислорода p в шлаке, которое составило 3,2⋅10-7 Па. Поскольку измеренное парциальное давление кислорода p оказалось менее оптимального парциального давления кислорода в шлаке (10-6 Па), то есть шлак более раскислен и существуют лучшие, чем при , условия для удаления кислорода из металла, то определение величины G не проводится и раскислитель в шлак не вводится.After 22.5 minutes, which amounted to 0.3 remelting time, the partial pressure of oxygen p in the slag was measured by the known method, which amounted to 3.2 × 10 -7 Pa. Since the measured partial pressure of oxygen p turned out to be less than the optimal partial pressure of oxygen in the slag (10 -6 Pa), that is, the slag is more deoxidized and there are better than with conditions for the removal of oxygen from the metal, then the determination of the value of G is not carried out and the deoxidizer is not introduced into the slag.
Через 30 мин, что составило 0,4 времени переплава, известным методом провели замер парциального давления кислорода p в шлаке, которое составило 8,6⋅10-4 Па. Поскольку измеренное парциальное давление кислорода p оказалось более оптимального парциального давления кислорода в шлаке (10-6 Па), то величину G рассчитывали по формуле, указанной выше.After 30 min, which amounted to 0.4 remelting time, the partial pressure of oxygen p in the slag was measured by the known method, which amounted to 8.6 × 10 -4 Pa. Since the measured partial pressure of oxygen p turned out to be more than the optimal partial pressure of oxygen in the slag (10 -6 Pa), then the value of G was calculated according to the formula above.
Для расчета величины G были использованы значения R=0,5 кг/т, Па, А=0,65, S/s=2,55. По расчету G=1,56 кг/т. Рассчитанное количество смеси раскислителя 0,094 кг (масса выплавленного металла на момент замера составила 0,12 т) в течение 15 мин, что составило 0,2 времени переплава, равномерно подавали в шлаковую ванну.To calculate the value of G, the values R = 0.5 kg / t were used, Pa, A = 0.65, S / s = 2.55. According to the calculation, G = 1.56 kg / t. The calculated amount of deoxidizing agent mixture was 0.094 kg (the mass of melted metal at the time of measurement was 0.12 t) for 15 min, which amounted to 0.2 remelting time, was uniformly fed into the slag bath.
Через 45 мин, что составило 0,6 времени переплава, известным методом провели замер парциального давления кислорода p в шлаке, которое составило 2⋅10-6 Па. Поскольку измеренное парциальное давление кислорода p оказалось более оптимального парциального давления кислорода в шлаке (10-6 Па), то величину G рассчитывали по формуле, указанной выше.After 45 minutes, which amounted to 0.6 remelting time, the partial pressure of oxygen p in the slag was measured by the known method, which amounted to 2⋅10 -6 Pa. Since the measured partial pressure of oxygen p turned out to be more than the optimal partial pressure of oxygen in the slag (10 -6 Pa), then the value of G was calculated according to the formula above.
Для расчета величины G были использованы значения R=0,5 кг/т, Па, А=0,65, S/s=2,55. По расчету G=0,7 кг/т. Рассчитанное количество смеси раскислителя 0,021 кг (масса выплавленного металла на момент замера составила 0,18 т) в течение 7,5 мин, что составило 0,1 времени переплава, равномерно подавали в шлаковую ванну.To calculate the value of G, the values R = 0.5 kg / t were used, Pa, A = 0.65, S / s = 2.55. According to the calculation, G = 0.7 kg / t. The calculated amount of a deoxidizing agent mixture was 0.021 kg (the mass of melted metal at the time of measurement was 0.18 t) for 7.5 min, which amounted to 0.1 remelting time, was uniformly fed into the slag bath.
В результате переплава с использованием способа раскисления по изобретению было, по сравнению с исходным содержанием в расходуемых электродах, снижено содержание кислорода в 2-2,5 раза, в сочетании с повышением химической однородности слитка и снижением загрязненности металла неметаллическими включениями.As a result of remelting using the deoxidation method according to the invention, the oxygen content was reduced by a factor of 2-2.5 compared to the initial content in the consumable electrodes, in combination with an increase in the chemical uniformity of the ingot and a decrease in the contamination of the metal with non-metallic inclusions.
Способ по изобретению может быть использован при выплавке сплошных, полых и фасонных заготовок методом электрошлакового переплава высоколегированных сталей ответственного назначениях, в том числе высокохромистых (8-14% хрома), наноструктурированных для производства корпусов и внутрикорпусных устройств запорной и регулирующей арматуры, в том числе для нефтегазовых месторождений, а также роторов высокого и среднего давления для турбин ССКП, комплектов трубопроводов острого пара ТЭС и АЭС.The method according to the invention can be used in the smelting of solid, hollow and shaped billets by electroslag remelting of high-alloy steels for critical purposes, including high-chromium (8-14% chromium) nanostructured for the production of cases and internals of shutoff and control valves, including for oil and gas fields, as well as high and medium pressure rotors for gas turbine systems, sets of pipelines of sharp steam TPPs and nuclear power plants.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120984A RU2630100C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method for steel deoxidation during electroslag remelting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120984A RU2630100C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method for steel deoxidation during electroslag remelting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2630100C1 true RU2630100C1 (en) | 2017-09-05 |
Family
ID=59797838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120984A RU2630100C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method for steel deoxidation during electroslag remelting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630100C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1075046A (en) * | 1965-04-29 | 1967-07-12 | Gen Dynamics Corp | Welding flux |
SU1677080A1 (en) * | 1989-03-27 | 1991-09-15 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Method of melting corrosion-resistant steels |
RU2371491C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Method of electroslag remelting |
RU2541333C1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-02-10 | Закрытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии" (ЗАО "АЭМ-технологии") | Method of steel deoxidation in electroslag remelting |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016120984A patent/RU2630100C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1075046A (en) * | 1965-04-29 | 1967-07-12 | Gen Dynamics Corp | Welding flux |
SU1677080A1 (en) * | 1989-03-27 | 1991-09-15 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Method of melting corrosion-resistant steels |
RU2371491C2 (en) * | 2007-11-26 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Method of electroslag remelting |
RU2541333C1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-02-10 | Закрытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии" (ЗАО "АЭМ-технологии") | Method of steel deoxidation in electroslag remelting |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10144057B2 (en) | Method for manufacturing forged steel roll | |
JP5041029B2 (en) | Method for producing high manganese steel | |
Qi et al. | Effect of directional solidification of electroslag remelting on the microstructure and primary carbides in an austenitic hot-work die steel | |
Liu et al. | Cleanliness improvement and microstructure refinement of ingot processed by vacuum electroslag remelting | |
Shi et al. | Characteristics of inclusions in high-Al steel during electroslag remelting process | |
CN110669986B (en) | 310S stainless steel preparation method and 310S stainless steel | |
RU2672651C1 (en) | Method of producing heat-resistant superalloy hn62bmktyu on nickel based | |
KR102386636B1 (en) | Ni-based alloy manufacturing method and Ni-based alloy | |
Pan et al. | Effect of calcium content on inclusions during the ladle furnace refining process of AISI 321 stainless steel | |
CN109252084B (en) | Preparation process of high-purity GH825 alloy fine-grain plate | |
Guo et al. | Enhancement of removing inclusions from liquid melt film during the ESR process assisted by a static magnetic field | |
CN110777281A (en) | Production method of cupronickel alloy round ingot | |
CN105695857B (en) | Reduce the manufacturing method of the two-phase stainless steel plate of field trash | |
RU2630100C1 (en) | Method for steel deoxidation during electroslag remelting | |
Kablov et al. | Resource-saving technologies of making advanced cast and deformable superalloys with allowance for processing all types of wastes | |
Radwitz et al. | Investigation of slag compositions and pressure ranges suitable for electroslag remelting under vacuum conditions | |
RU2541333C1 (en) | Method of steel deoxidation in electroslag remelting | |
RU2371491C2 (en) | Method of electroslag remelting | |
CN112974738A (en) | Continuous casting microalloying production method | |
CN112733465A (en) | Method for acquiring solidification pressure required by pressurized electroslag remelting high-nitrogen austenitic stainless steel and preparation method | |
RU2564205C1 (en) | Method of producing especially-low-carbon steel | |
RU2376389C1 (en) | Method of structural steel production | |
JP2016000409A (en) | Maraging steel manufacturing method | |
RU2583216C1 (en) | Procedure for melting steel in converter | |
Dahle | Grain refinement of high alloyed steel with cerium addition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190927 Effective date: 20190927 |