ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИТЕЙНЫХ ОТХОДОВ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА

Abstract

В настоящее время при производстве металлургических сплавов все больше используются металлургические отходы. Накапливание объема и повышение возраста возврата влияет на загрязненность шихты нежелательными элементами и неметаллическими включениями, что неизбежно приводит к резкому ухудшению структуры и свойств отливки. Данное обстоятельство сказывается на характере политерм физических свойств расплава и, соответственно, необходимых температурно-временных параметрах плавки жаропрочного сплава. В данной работе изучены температурные зависимости удельного электросопротивления, кинематической вязкости и поверхностного натяжения жидких жаропрочных композиций на основе системы Ni-Nb-Cr-Mo. Для сплава ЭП902 установлены критические температуры, нагрев до которых приводит к необратимым интенсивным изменениям в направлении улучшения состояния расплава. Обнаружена взаимосвязь между количеством литейных отходов в шихте с видом и особенностями температурных зависимостей физико-химических свойств расплава. Показано, что увеличение количества литейных отходов при переплаве приводит к повышению критических температур. Изучено влияние состояния расплава на процесс кристаллизации и структуру твердого металла. Процесс затвердевания сплава ЭП902 исследован методом дифференциального термического анализа. Показано, что процесс кристаллизации начинается с выделения твердого раствора на основе γ-фазы, а завершается формированием эвтектики на основе интерметаллида Ni₃Nb. Нагрев расплава выше критических температур приводит к увеличению переохлаждения и практически не влияет на эвтектическую температуру. На основании результатов изучения физико-химических свойств жидкого металла и процесса его кристаллизации предложены режимы высокотемпературной обработки расплава, которые позволяют существенно улучшить качество отливок из жаропрочных сплавов типа ЭП902, содержащих значительное количество литейных техногенных отходов в шихте. Осуществлены механические испытания образцов опытных плавок, проведенных по оптимальному режиму высокотемпературной обработки расплава (ВТОР). Применение ВТОР для плавок с 50 % содержанием литейных отходов в шихте, позволило получить у отливок уровень прочностных и пластических свойств, превосходящий ТУ (технические условия), а также стабилизировать их значения от плавки к плавке.