Некоторые особенности легирования сплава ХН60ВТ в ходе его выплавки в открытой дуговой печи

При выплавке сплава XH60BT, предназначенного для глубокой вытяжки, используют металлический вольфрам. Однако результаты легирования металлическим вольфрамом нестабильны и сильно зависят от способа введения вольфрама. Вероятно, это связано с высокой температурой плавления вольфрама. Для определения оптимального способа введения вольфрама в металлический расплав в промышленных условиях были проведены экспериментальные исследования.

Выплавку сплава ХН60ВТ проводили в 6тонной дуговой открытой печи переплавом легированных отходов с добавлением свежих материалов. Сплав разливали в изложницы с внутренним диаметром 345 мм (масса 0,5 т) и 405 мм (масса 0,85 т). Проведены испытания различных способов легирования металла металлическим вольфрамом.

Изначально в ходе выплавки металлический вольфрам разбрасывался по всей ванне печи. Для повышения усвоения вольфрама жидкий металл перемешивался гребками. При расчетном содержании вольфрама 14,0 мае. % по результатам анализа его содержание в ковшевой пробе составило 12,5 мае. %, т. е. ниже нижнего предела. При этом в плавильном шлаке и в газовой фазе вольфрам отсутствовал. Следующая плавка показала такие же результаты.

Для определения того, куда исчезла часть введённого вольфрама, исследована шлако-магнезиальная масса (остатки шлака и неприва-рившегося магнезита, которые счищают с подины печи и сгребают в шлаковую коробку). После дробления и просеивания в образцах этой массы обнаружены корольки металлического вольфрама размером порядка 1 см.

Таким образом, можно предположить, что при использовании этого способа легирования сплава ХН60ВТ часть металлического вольфрама не усваивается металлом, остаётся на подине печи, а после её очистки попадает в шлаковую коробку и в конечном счете на шлаковый отвал.

Другой способ легирования сплава ХН60ВТ металлическим вольфрамом состоял в том, что вольфрам загружали в мульду (800 кг), высыпали в одно место и затем перемешиванием гребками достигали равномерного распределения и полного растворения вольфрама. Используя такой способ, удалось предотвратить потери вольфрама.

Известно [1], что при выплавке сплавов на никелевой основе Х20Н80, ХН78Т, ХН75МБТЮ в качестве раскислителя широко используют металлический кальций. Интересной особенностью сплава ХН60ВТ является то, что эффект от раскисления сплава металлическим кальцием проявляется не сразу, а спустя некоторое время. Это в значительной мере осложняет получение металла с удовлетворительной пластичностью.

В ходе настоящего исследования изучена возможность раскисления сплава ХН60ВТ различными содержащими магний раскислителями. В экспериментах использовали никель-магниевую (содержащую 12-17 % магния) и никель-вольфрам-

Сравнение свойств образцов сплава ХН60ВТ, при выплавке которых использовались различные раскислители

Раскисление Кол-во плавок, шт. Ударная вязкость, кДж/м2 Механические свойства (температура испытания 900 °C) Длительная проч-ность, ч Температура, °C ав, МПа Оу, МПа у, % 1000 1110 1150 1200 Са 15 1380,4 1400,1 2000,3 2375,5 28,8 56,4 66,2 198 Ni-Mg лигатурой 15 1410,3 1575,3 1980,4 2780,3 29,4 60,5 72,0 203 Ni-W-Mg лигатурой 15 1560,5 1720,3 1960,5 3020,3 33,2 62,7 75,3 309 Требования по ТУ 36-271-79 - 22,0 45,0 50,0 - магниевую (содержащую 25-35 % вольфрама и 2-10 % магния [2]) лигатуры.

Свойства образцов сплава, выплавленных различными способами, представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, при всех опробованных способах раскисления свойства выплавленных образцов сплава ХН60ВТ удовлетворяют требованиям технических условий. Однако использование магнийсодержащих лигатур позволяет получать более высокий уровень механических свойств металла.

Помимо этого, использование магнийсодержащих лигатур технологически предпочтительнее. Особенно это относится к использованию никель-вольфрам-магниевой лигатуры. Такая лигатура близка по плотности легируемому сплаву (сплав ХН60ВТ имеет плотность 9500 кг/м3, плотность никель-вольфрам-магниевой лигатуры - 10 500-12 000 кг/м3, а никель-магниевой лигатуры - 4900-5200 кг/м3). Введение этой лигатуры в сплав сопровождается низким пироэффектом, угар магния минимален, а его усвоение сплавом максимально, что особенно благоприятно сказывается на ударной вязкости при высоких температурах и длительной прочности полученного сплава.

Выводы

В работе рассмотрены и испытаны варианты методик легирования сплава ХН60ВТ металлическим вольфрамом, а также процесс и результаты раскисления этого сплава различными раскислителями. Предложен оптимальный способ легирования вольфрамом, позволяющий добиться его максимального усвоения. Показано, что использование для раскисления сплава ХН60ВТ никель-вольфрам-магниевой лигатуры позволяет при прочих равных условиях достигать лучшего уровня механических свойств образцов этого сплава.