Обеспечение оптимального микросостава никелевых сплавов при их выплавке в вакуумных индукционных печахА. Алексеенко, Ф. Швед (ООО «ЛАСМЕТ»)
Сложнолегированные жаропрочные сплавы на никелевой основе являются труднодеформируемыми материалами. Повысить технологическую пластичность сплавов позволяет использование магния и редкоземельных элементов (РЗЭ), связывающих серу в металле. Однако уменьшение содержания серы не всегда сопровождается положительным эффектом, при избыточном введении магния и РЗЭ пластичность резко падает. Причина этого – интерметаллидные фазы, образующиеся при кристаллизации из-за низкой растворимости этих элементов в основе сплава.
Экспериментально установлено, что для получения пластичного металла необходимо обеспечить оптимальное соотношение в нем остаточных концентраций серы, магния и РЗЭ. Даже при выплавке сплавов в вакуумных индукционных печах это является сложной технологической задачей. Регулирование содержания магния в металле затруднено его испарением в течение выдержки расплава в тигле и разливки, а РЗЭ – взаимодействием с футеровкой, гарнисажем и шлаком. При снижении концентрации РЗЭ из-за окисления равновесие с серой сдвигается в область более высоких ее концентраций, и создаются условия для перехода серы в металл из уже образовавшихся сульфидов РЗЭ.
На практике наблюдается большой разброс остаточных концентраций магния и РЗЭ в слитках ВИП, из-за чего не всегда удается получить высокие свойства металла.
Причиной нестабильности является непостоянство от плавки к плавке кинетических и термодинамических условий процесса испарения магния и реакций, протекающих в системе металл – футеровка – шлак – газ с участием РЗЭ и магния. Эти условия определяются технологическими факторами плавки: порядком ввода магния и РЗЭ, интенсивностью перемешивания расплава, длительностью технологических операций в течение рафинировочного периода, составом шлака, гарнисажа и т.д. Имеющиеся в литературе материалы недостаточны для оценки влияния указанных факторов на протекающие процессы и совершенствования технологии.
Поэтому были проведены исследования особенностей испарения магния из сплавов на никелевой основе и взаимодействия РЗЭ с тиглем, гарнисажем, шлаком в условиях ВИП.
Влияние хрома, алюминия, молибдена и железа на испарение магния в среде аргона и в вакууме изучали на опытных плавках в лабораторной вакуумной индукционной печи.
Влияние интенсивности перемешивания расплава на скорость испарения магния исследовали при выдержке сплава ХН62БМКТЮ в 6-т тигле промышленной печи на ОАО «Мечел».
Взаимодействие РЗЭ с материалом тигля, гарнисажем и шлаком изучали на опытных плавках в лабораторной и промышленной печах.
На основании полученных результатов установили, что:
- алюминий уменьшает, а хром, молибден и железо увеличивают скорость испарения магния из никелевых сплавов;
- скорость испарения магния в значительной мере определяется интенсивностью перемешивания расплава в тигле;
- при содержании магния и лантана в никеле 0,01 – 0,02 %, характерном для никелевых сплавов, РЗЭ практически не взаимодействуют с периклазовой футеровкой, так как в этих условиях оксиды лантана и магния одинаково устойчивы;
- потери РЗЭ на «паразитные» реакции окисления при ВИП никелевых сплавов в основном определяется составом гарнисажа и шлака в тигле; обнаруженные в них оксидные фазы, содержащие хром, кремний и железо, служат основным источником кислорода для окисления РЗЭ.
Разработаны рекомендации по технологии обработки никелевых сплавов магнием и редкоземельными элементами в вакуумных индукционных печах для обеспечения высокого качества получаемого металла.
Перепечатка или иное использование материалов сайта допускается только с разрешения автора. Ссылка на источник обязательна.
|
