Способ получения крупногабаритных слитков из сплавов на основе титана, никеля и других тугоплавких металлов

 

Сущность изобретния: способ получения крупногабаритных слитков из сплавов на основе никеля. титана и других тугоплавких металлов включает вакуумную плавку расходуемых электродов, подаваемых вертикально в кристаллизатор, и охлаждение полученного слитка. В кристаллизаторе электроды закрепляют параллельно друг другу с возможностью чередования литниковых и донных торцов, плавку ведут во вращающимся кристаллизаторе с частотой вращения 0,1-15,0 об/мин в течение всего периода плавки и охлаждения слитка, при этом одновременно подогревают периферийный слой слитка для выравнивания температуры по всему объему в пределах 500° С.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4952089/02 (22) 28,06.91 (46) 1511.93 Бюп. Ив 41-42 (71) Всероссийский институт легких сплавов (72) Кононов ИА (73) Всероссийский институт легких сплавов (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, НИКЕЛЯ И ДРУГИХ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛ ОВ (57) Сущность изобретния: способ получения круп— ногабаритных слитков из сплавов на основе никеля, (в) RRU U(и) 2002834 Cl (51) титана и других тугоплавких метаппов вкпючает вакуумную плавку расходуемых электродов. подаваемых вертикально в кристалпизатор, и охлаждение полученного слитка. В кристаллизаторе электроды закрепляют параллельно друг другу с возможностью чередования питниковых и донных торцов, плавку ведут во вращающимся кристаплизаторе с частотой вращения 0,1 — 15,0 об/мин в течение всего периода плавки и охпаждения слитка, при этом одновременно подогревают периферийный спой слитка для выравнивания температуры по всему объему в пределах 500 С.

2002834 метру

Изобретение относится к вакуумной металлургии, в частности к способам получения вакуумной дуговой плавкой из расходуемых электродов малого сечения крупногабаритных слитков из сплавов на основе титана. никеля и других тугоплавких металлов.

Известен способ получения крупногабаритных электродов-слитков (авт. св. М

420701, кл, С 22 D 7/00, С 22 В 53/00, 1973), согласно которому в вакуумной дуговой печи сплавляют последовательно несколько расходуемых электродов в стационарный кристаллизатор, в котором слиток остывает в вакууме без дополнительных приемов.

Недостатком известного способа является низкий выход годного из-за неравномерного химического состава слитка по сечению и длине, что ведет к браку металла или затрате дополнительного труда на его переплав также с потерей металла.

Известен способ получения крупногабаритных слитков сплавов на основе титана диаметром 650 — 950 мм, согласно которому для получения слитков диаметром 650 — 950 мм требуются химически однородные расходуемые электроды, для усреднения химического состава в которых расходуемые электроды два раза переплавляются в вакуумных дуговых печах, что требует наличия специальных печей, или в случае использования одних и тех же печей — тройной перестановки — перемонта>ка кристаллизатарэ, а эта снижает производительность вакуумных плавильных агрегатов.

Недостатком является низкий выход годного при переплаве первичных расходуемых электродов малого сечения, Кроме того, переплав однородного крупногабаритного расходуемого электрода в один крупногабаритный слиток необеспечивает получения слитка с плоским фронтом кристаллизации металла, а полученный слиток с неплоской формой требует удаления литниковой части в отходы, что также снижает выход годного.

Аналогичные недостатки характеризуют процесс получения крупногабаритных слитков сплавов на основе никеля. Выход .годного этих металлов в виде слитков, подготовленных к деформации, составляет

50 %, Способ получения крупногабаритных слитков из сплава на основе титана, никеля и других тугоплэвких металлов, включающий вакуумную плавку расходуемых электродов, подаваемых вертикально в кристаллизатор, и охлаждение полученного слитка, состоит в том, что электроды закрепляют параллельно друг другу с возможно5

50 стью чередования литниковых и донных торцов, плавку ведут во вращающемся кристаллизаторе с частотой вращения 0,1 — 15,0 об/мин в течение всего периода плавки и охлаждения слитка, при этом одновременно подогревают периферийный слой слитка да выравнивания температуры по всему объему в пределах.до 500 С.

В случае переплава комплекта расходуемых электродов в кристаллизаторе, вращающемся с частотой меньше 0,1 об/мин, цилиндрическая поверхность слитка будет иметь следы непроплаеа, В случае вращения кристаллизатора с частотой более 15 об/мин е никелевых сплавах появляются ликвационные процессы, Предлагаемый способ позволяет получать крупногабаритные слитки сложнолегированных сплавов равномерного химического состава по сечению и длине из электродов, диаметр которых более чем в два раза меньше диаметра выплавляемого слитка, а химсостав которых изменяется в направлении от донных к литниковым торцам, Кроме тога, уменьшается глубина лунки расплава е кристаллизаторе, приближая фронт кристаллизации металла к горизонтальной плоскости, что уменьшает усадочную раковину и кэк следствие повышает выход годного, а также снижает температурный градиент ат центра к периферии.

Пример 1. Получают слитки из опытного титанового сплава ВТ-6 диаметром 400 мм, В качестве расходуемых электродов используют электроды диаметром 180 мм с изменяющимся в одинаковой степени химсоставом по длине в каждом расходуемом электроде. Электроды чередуют литниковыми и донными торцами. Плавку ведут электрической дугой в вакууме на токе 9 кА и напряжении 28 В. Кристаллизатор вращают с частотой 0,5-0,7 об/мин. После окончания плавки кристаллизатар продолжает вращать с тем же числам оборотов. Периферийные слои слитка подогревают плазменной струей, направляемой в зазор между слитком и кристаллизэтором, Полученный слиток сплава ВТ-6 и по длине и по сечению имеет одинаковый химсостав. Металл оказывается практически с плоским фронтом кристаллизации. Усадочнай раковины нет.

Праплав цилиндрической поверхности слитка удовлетворительный по всему периПример 2. Получают слитки из никелевого сплава ЭИ 698 диаметром 400 мм. В качестве расходуемых электродов использу-. ют по четыре слитка диаметром 180 мм, отлитых из сплава ЭИ 698 в вакуумной индукционной печи. При загрузке вакуум2002834

Составитель И. Кононов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Обручар

Редактор Е.Полионова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Заказ 32 18

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ной дуговой печи электроды чередуют литниковыми и донными торцами и сплавляют их в кристаллиэаторе диаметром 400 мм, вращающемся с частотой 0,3-0,7 об/мин, а второй слиток — при частоте 0,6 — 1,2 об/мин.

Плавку ведут со скоростью 2,7-3,1 кг/мин.

После окончания плавки кристаллизатор продолжают вращать с той же частотой. Периферийные слои слитка подогревают индукционным методом, поддерживая температуру на поверхности слитка 500ОС в течение 90 мин. Полученный слиток не имеет трещин, фронт кристаллизации металла приближается к плоской форме. Химсостав металла распределяют равномерно по сече нию и длине, Пример 3. Для сравнения выхода годного при получении крупногабаритных слитков по известному способу и по предлагаемому способу получают по два слитка-заготовки для деформации диаметром в обточенном состоянии равным 380 мм, высотой 300 мм. Выход годного по предлагаемому способу от загрузки шихты в печь превышает выход годного по известному по

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, НИКЕЛЯ И ДРУГИХ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ, включающий вакуумную плавку расходуемых электродов, подаваемых вертикально в кристаллизатор, и охлаждение полученного слитка, отличающийся тем, что электроды закреп.титановому сплаву на 17 о, а по никелевому сплаву — 15,5 .

Предлагаемый способ получения крупногабаритных слитков сплавов на основе

5 никеля, титана и других тугоплавких металлов по сравнению с известными позволяет: повысить выход годного на 15 — 17 за счет уменьшения усадочной раковины на

10-12 и за счет исключения потерь метал10 ла от брака по неоднородности химического состава сплава на 5 — 7 ; свести к минимуму трудозатраты на получение расходуемых электродов и потери металла при их первичной механической

15 обработке; получить крупногабаритные слитки из расходуемых электродов, диаметры которых в два и более раза меньше выплавляемых слитков, что резко, в 3 — 5 раз сокращает

20 трудозатраты на их получение и подготовку. (56) Плавка и литье титановых сплавов. Под ред. В.И.Добаткина, М.: Металлургия, 1978, с. 271-273.

25 ляют параллельно друг другу с возможностью чередования литниковых и донных торцов, плавку ведут во вращающийся кристаллизатор с частотой вращения 0,1-15,0 об/мин в течение всего периода плавки и охлаждения слитка, при этом одновременно подогревают периферийный слой слит5 ка до выравнивания температуры по всему обьему s пределах 500 С,