Поведение магния и редкоземельных элементов при вакуумной индукционной плавке никелевых сплавов

• Автор: Алексеенко, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 121 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Влияние щелочноземельных и редкоземельных элементов на технологическую пластичность жаропрочных сплавов на никелевой
основе

I 2. Испарение магния из никелевых сплавов в вакуумных печах

1.2.1. Технология ввода магния в металл

1.2.2. Исследования механизма удаления магния в вакууме и атмосфере инертного газа

1.3. Поведение РЗЭ в условиях ВИП

1.4. Выводы о состоянии вопроса и задачи настоящей работы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Оборудование и материалы
2.2. Выдержка расплава в тигле и отбор проб
2.3. Исследование влияния некоторых легирующих элементов на константу скорости испарения магния
2.4. Исследование влияния магния на взаимодействие РЗЭ с магнезитовой футеровкой тигля в расплавах на основе никеля
2.5. Исследование особенностей окисления РЗЭ футеровой, шлаком и гарнисажем при ВИП никелевого сплава ХМБМКТЮ в 6 т лериклазохромитовом тигле
2.5.1. Проведение плавок с длительной выдержкой.
2.5.2. Исследование влияния предшествующих плавок на
полноту усвоения РЗЭ
2.5.3. Исследование футеровки тигля после окончания кампании.
2.6. Химический анализ.
ГЛАВА 3. ИСАРЕНИЕ МАГНИЯ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ РИ ВИП
3.1. Влияние хрома, алюминия, молибдена и железа на константу скорости испарения магния
3.2. Определение лимитирующей стадии испарения магния из
никеля.
3.3. Влияние интенсивности перемешивания на константу скорости испарения магния.
3.4. Обсуждение результатов
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЗЭ С ТИГЛЕМ В УСЛОВИЯХ
ВАКУУМНОЙ ИНДУК1 тонной ПЛАВКИ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ
4.1. Окисление РЗЭ при выдержке никеля и сплава Х1А мае. в
магнезитовом тигле.
4 .2. Определение термодинамически наиболее устойчивых
оксидных фаз в условиях ВИП сплава ХНБМКТЮ.
4.2.1. Вид кривой раскисления.
4.2.2. Раскисление никеля алюминием.
4.2.3.Раскисление никеля магнием
4.2.4.Раскисление никеля лантаном.
4.2.5.Комплексное раскисление.
4.2.6.Проверка адекватности расчета коэффициента активности кислорода по предлагаемому методу.
4.2.7. Определение термодинамически наиболее устойчивых оксидных фаз при ВИП сплава ХНБМКТЮ.
4.3. Взаимодействие РЗЭ с футеровкой, шлаком и гарнисажем при
ВИП сплава XI2БМКТЮ в 6 т периклазохромитовом тигле
4.4. Влияние предшествующих плавок на полноту усвоения РЗЭ
4.5. Обсуждение результатов
ГЛАВА 5. АСУТП ВИП.
5.1.Назначение и цель АСУТП ВИП
5.2.Зависимость скорости изменения температуры расплава от мощности.
5.3.Уточнение коэффициентов репрессии.
5.4.Адаптация модели
5.5.Коррекция расчетной температуры при присадке в расплав легирующих
5.6.Краткое описание технических средств системы
5.7.Описание общей структуры программного обеспечения АСУТП ВИП.
ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ В ВАКУУМНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСГЮЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ВВЕДЕНИЕ


Лучшая горячая деформируемость получена при значениях Д5, близких к нулю. Исследование образцов показало, что при отрицательных отклонениях избыток ЩЗЭ и РЗЭ вызывает образование интер метал ли дных фаз, а положительные значения Д8 соответствуют недостаточному содержанию десульфураторов. В области температур горячей деформации в этом случае наблюдается спад пластичности, а на поверхности границ зерен с помощью Ожеспектроскопии обнаружена сегрегация атомарной серы . Существование сегрегации серы на границах зерна при температурах горячей деформации подтверждается данными ,, где установлено, что, несмотря на некоторое уменьшение зернограничной сегрегации с ростом температуры, она не исчезает даже при достаточно длительных выдержках. Так отношение БМ на поверхности горячего излома и излома, сделанного при комнатной температуре на том же образце, на расстоянии мм, показало сопоставимость величины сегрегации на границах зерен и на поверхности излома при высоких температурах . Уже при небольшом отклонении Д8 от нуля пластичность металла резко ухудшается. Высокие показатели пластичности были получены в узких интервалах ДБ от 0,4 до 0. Для компонентов с высокой упругостью пара эта проблема осложняется интенсивным испарением их в условиях плавки в вакууме. Испарение магния из никелевых сплавов в вакуумных печах Давление насыщенного пара магния при К составляет 2,4 МПа , атм. Известно, что в никелевых сплавах магний усваивается более полно, чем в сталях и сплавах на железо никеле вой основе. Причиной этого является, повидимому. К . В двойном сплаве РсКЧ растворимость магния повышается с увеличением доли никеля, о чем свидетельствует отрицательное значение параметра взаимодействия ем8Ы в железе 7, . Однако, даже из никелевых сплавов, при выплавке их в вакуумных индукционных печах, магний испаряется с высокой скоростью. Эго приходится учитывать при выборе технолог ии ввода магния в расплав. В практике сталеплавильного производства известно много способов ввода в жидкий расплав компонентов с высокой упругостью пара погружение в глубь ванны в защитной оболочке в форме контейнеров или проволоки вдувание в металл в потоке инертного газа через огнеупорную трубку легирование в циркуляционной камере типа 1Н, при обработке расплава в ковше погружение под огнеупорным колоколом и т. Но эти способы не нашли применения в вакуумной металлургии, гак как, вопервых, существуют определенные трудности размещения дополнительного оборудования внутри вакуумной камеры, а, вовторых, они позволяют снизить потери компонентов с высокой упругостью пара лишь в процессе их растворения. В вакуумных же печах, в отличие от открытых агрегатов, отсутствие окислительной атмосферы уже обеспечивает приемлемый уровень первоначального усвоения активных элементов. Исключение стадии испарения магния из тигля путем подачи магниевой лигатуры в струю разливаемого металла, аналогично , или подвешиванием в контейнерах в изложницы до начала разливки , также затруднено. В первом случае изза ухудшения визуального контроля за разливкой, в результате интенсивного испарения магния при растворении его в струе, а во втором изза снижения качества поверхности слитков от подкипания металла. Последнее обстоятельство особенно негативного отражается на выходе годного при производстве основного сортамента ВИН расходуемых электродов, отличающихся относительно малым поперечным сечением по сравнению с длиной. Известен также способ ввода магния в сплавы путем восстановления его из магнезитовой футеровкой тигля . М8с1т ум КМРУ, 1. Р площадь свободной поверхности. Для ряда сплавов, не содержащих в своем составе сильных раскислителей, соотношение скорости поступления магния из футеровки в расплав и коэффициента массопереноса магния в расплаве таково, что концентрация магния, устанавливающаяся при динамическом равновесии между поступлением и удалением, имеет достаточно высокие значения. С целью сокращения времени выдержки, необходимого для достижения равновесия, в работе рекомендовано наводить шлак для снижения скорости испарения магния.