Спосіб отримання злитків
Використання: металургія сталей та сплавів. Сутність винаходу: спосіб отримання злитків подвійним переплавом з використанням зворотного недогарка. 1 з.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до металургії сплавів чорних і кольорових металів, а саме до способів отримання злитків шляхом переплаву електродів, що витрачаються, у вакуумних дугових печах.
Відомий спосіб отримання злитків титанових сплавів подвійним переплавом, що містить приварювання пресованого плавлення на мідь, підплавлення [1] Прототип.
Відомий спосіб отримання злитків містить ряд високовитратних технологічних операцій, що супроводжуються забрудненням злитків, непродуктивною роботою та простоями печей.
Зона приварювання витрачається електрода до недогарка або перехідника характеризується хімічною неоднорідністю з основним металом і є джерелом забруднення зливка, що виплавляється.
На натіках, що утворилися при приварюванні, на бічних і торцевих поверхнях електрода, недогарка, перехідника під час плавлення накопичуються конденсат, корольки затверділого металу, утворюючи нарости.
Щоб уникнути попадання дефектного металу із зони приварювання в злиток плавильники залишають недоплавленим значну ділянку електрода, практично 50 100 мм. Однак це не є гарантією частоти зливка, оскільки під час плавлення скупчення, що не прикріпилися, з зони приварювання подають у розплав і забруднюють його. Ці хімічно неоднорідні включення виявляються надалі в злитках, кінцевих виробах авіаційної та космічної техніки і є потенційнимиджерелами руйнування виробів під час експлуатації.
З технологічної точки зору операції приварювання витрачається електрода недосконала і недостатньо надійна, оскільки значною мірою здійснюється за рахунок особистих навичок та кмітливості плавильника, а якість приварювання контролюється візуально, що призводить до неоднозначних суб'єктивних оцінок.
Нетехнологічність операції приварювання призводить до зниження продуктивності печі і до виникнення аварійних ситуацій, оскільки при недостатньо надійному приварюванні плавлення електрода вимушено ведуть на знижених струмових режимах, а при явно ненадійному приварюванні електрод разом з недогарком вивантажують з печі для усунення дефектів і перепідготовки це на практиці під час плавки трапляються обриви електрода за місцем приварювання.
Втрати продуктивності печі та подовження технологічного циклу відбуваються також через вимушене неповне сплавлення електрода, так як після вивантаження зливка піч черговий раз вакуумують, сплавляють залишок електрода на спеціальний піддон і після охолодження вивантажують. Потім оплавищ відправляють у відходи на переробку, що призводить до втрат металу та зниження виходу придатного.
Ще однією причиною забруднення одержуваного зливка є плавлення електрода на мідний піддон: при розпалюванні електричної дуги та наведенні ванни рідкого металу відбувається забруднення донної частини зливка міддю від піддону.
У свою чергу робоча поверхня піддону, піддаючись впливу рідкого металу, швидко зношується, і піддон виходить із ладу.
Технічна задача винаходу підвищення якості зливка, що виплавляється шляхом виключення можливості утворення тугоплавких газонасичених включень і адсорбції міді при одночасному підвищенні виходу придатногометалу.
Пропонований спосіб отримання злитків сталей і сплавів містить перший переплав пресованого з компонентів шихти електрода, що витрачається, і другий переплав отриманого литого витрачається електрода в злиток. Відповідно до винаходу перший переплав ведуть на оборотний огарок і формують литий електрод з конічною донною частиною. При другому переплаві литий електрод закріплюють за оборотний огарок донної частини, а плавку закінчують або при переході з циліндричного на конічний ділянку електрода, або при розплавленні конічної ділянки до діаметра, що дорівнює діаметру пресованого витрачається електрода. На поверхні оборотного недогарка, що при цьому відстається, формують сферичне поглиблення.
Перед другим переплавом на конічну поверхню литого електрода, що витрачається, надягають знімну обичайку.
При виплавці складнолегованих сталей і сплавів другий переплав повторює необхідну кількість разів.
Плавлення пресованого витрачається електрода на оборотний огарок, встановлений у гнізді піддона, дозволяє отримати монолітний злиток першого переплаву, донна частина якого являє собою конічний огарок, і одночасно запобігти забрудненню зливка міддю піддону.
При наступній операції другий переплав отриманий злиток, закріплений за огарок, є готовим литим витрачається електродом, незабрудненим дефектним металом зварної зони.
Конічна форма верхньої частини литого витрачається електрода не дозволяє накопичуватися конденсату під час плавки: конденсат металів і затверділі корольки скочуються у ванну рідкого металу зливка, що виплавляється і встигають розплавитися.
Використання знімної обічайки, що вільно надівається на конічну поверхню литого витрачається електрода, додатковозахищає її від осідання відгонів та конденсату, налипання крапель металу та полегшує візуальний контроль за закінченням плавки.
Отримання на першому переплаві хімічно чистого від сторонніх включень зливка пропонованої форми обумовлює високу якість і хімічну однорідність злитка другого переплаву і дозволяє вести другий переплав до повного сплавлення витрачається частини литого електрода, фіксуючи закінчення плавки і виведення усадкової раковини по переходу з циліндр по сплавленню конічної частини до діаметра, що дорівнює діаметру пресованого витрачається електрода.
Висока якість злитків першого та другого переплавів при повному сплавленні витрачається частини литого витрачається електрода підвищують вихід придатного металу.
Формування при другому переплаві сферичного поглиблення на оплавлюваному торці залишається оборотного недогарка, багаторазового вводиться потім в технологічний цикл, забезпечує на початку нового технологічного циклу зручність центрування витрачається електрода, більш рівномірний розподіл ванни рідкого металу і теплових навантажень і стабілізує горіння якість сплавлення недогарка з зливком, що наплавляється і, отже, підвищує вихід придатного металу.
Повторення другого переплаву двічі або більше разів при багаторазовому використанні оборотного недогарка підвищує хімічну однорідність та мікроструктуру складнолегованих злитків.
Крім підвищення якості зливків, що виплавляються, і виходу придатного металу пропонований спосіб забезпечує високопродуктивну роботу вакуумних дугових печей, зниження рівня забруднення навколишнього середовища, підвищення терміну служби піддонів печей.
На фіг. 1 показано початок плавлення пресованого витрачаєтьсяелектрода перший переплав; на фіг. 2 показано закінчення плавлення литого витрачається електрода другий переплав.
Приклад 1. Випробовано спосіб отримання зливка титанового сплаву ВІД-4 діаметром 570 мм шляхом подвійного переплаву у вакуумних дугових печах.
У гніздо піддону 1 кристалізатора 2 діаметром 485 мм печі першого переплаву щільно, без зазорів встановили попередньо обточений оборотний огарок 4 зі сплаву ВТ-1 державкою 4 вниз (фіг. 1).
У кристалізатор завантажили пресований електрод, що витрачається 5 діаметром 390 мм сплаву ВІД-4 після вакуумування печі приварили його до недогарка 6, закріпленому на електродотримачі.
Після огляду приварювання і повторного вакуумування печі, піднімаючи електрод 5, запалили електричну дугу між нижнім торцем і оборотним недогарком 3 і почали розплавлення електрода і наплавлення зливка на оборотний огарок.
Перший переплав вели за відомою технологією при струмі дуги 15 кА.
В результаті отримали монолітний злиток першого переплаву, він же литий електрод, що витрачається, складної форми, що складається з циліндричної витрачається частини діаметром 485 мм і спаяної з нею конічної донної частиною з державкою.
Після вивантаження зливка його перевернули на 180 o на конічну поверхню вільно надягли обечайку 6 зі сплаву ВТ-1. Литий витрачається електрод готовий для переплаву.
Далі його завантажили в піч другого переплаву ДВС-5 і закріпили на електродотримачі за державку 4 оборотного недогарка 3 (фіг. 2) співвісно кристалізатору 7.
Другий переплав вели на відомий піддон 8 за відомою технологією при струмі дуги від 7 до 24 кА. На завершальній стадії плавлення струм знизили до 2 кА і перейшли на режим виведення усадкової раковини злитка 9. Одночасно за допомогою соленоїда (на кресленні не показаний) наоплавлюваної торцевої поверхні оборотного недогарка, що залишається, формували сферичне поглиблення 10.
При сплаві циліндричної частини електрода плавку автоматично відключили.
Після остигання зливка в піч напустили атмосферу. Оборотний агарок від'єднали від електродотримача, вивантажили з печі одночасно зі зливком. Зняли знімну обічайку і після зачистки від відгонів оборотний огарок встановили в гніздо піддону кристалізатора печі першого переплаву для повторення технологічного циклу. Огарок ліг у гніздо піддону врівень з верхніми краями піддону.
Отриманий злиток немає включень, хімічно однорідний. Плавка пройшла без аварійних зупинок печі.
Приклад 2. Опробований спосіб отримання зливка титанового сплаву ВТЗ-1 діаметром 870 мм шляхом подвійного переплаву у вакуумних дугових печах типу ДТВ 8,7-Г10 В гніздо піддону кристалізатора діаметром 705 мм печі першого переплаву встановили оборотний огарок зі сплаву ВТЗ- пресований електрод діаметром 560 мм, який після вакуумування печі приварили до перехідного недогарка, закріпленого на електродотримачі печі.
Плавку вели за відомою технологією при струмі дуги 22-25 кА і напрузі на дузі 36-44 наплавленням на зворотний огарок.
Отримали злиток першого переплаву з циліндричною частиною, що витрачається діаметром 705 мм і конічною донною частиною.
Після вивантаження зливка його перевернули, на конічну поверхню тижня вільно знімну обічайку зі сплаву ВТ-1, завантажили в піч другого переплаву та закріпили на електродотримачі за державку.
Другий переплав вели за відомою технологією при струмі 35-37 кА і напрузі дуги 48-52 В. На завершальній стадії плавлення струм знизили до 15 кА, потім до 10 кА, потім до 3 кА. Процес вели вгелії. Одночасно формували сферичне поглиблення на торці оборотного недогарка, що залишається, глибиною 15 мм.
Плавку закінчили при сплаві конічної частини діаметра до 560 мм. Відключення дуги контролювали візуально по зростаючому світінню видимої кільцевої кромки електрода навколо відносно холодної темної знімної обічайки: з початком зменшення ширини кільцевої кромки, що світиться, дугу вимкнули.
Вивантажений одночасно зі зливком оборотний огарок після звільнення від обічайки та зачистки встановили із заглибленням у гніздо піддону кристалізатора печі першого переплаву для повторення технологічного циклу.
Отриманий злиток немає включень, хімічно однорідний. Процес пройшов стабільно, без затримок.
Джерела інформації: Зливки титанових сплавів. В.І. Добаткін та ін. М. Металургія, 1966, УДК 669.295. с. 51-52.
1. Спосіб отримання злитків, що включає перший переплав пресованого витрачається електрода і наступний переплав отриманого витрачається електрода в злиток, який відрізняється тим, що перший переплав ведуть на оборотний огарок, що має конічний ділянку і державку, і формують литий витрачається електрод з конічною донною частиною, а наступний переплав ведуть в один або кілька стадій, при цьому литий витрачається електрод закріплюють за державку зворотного недогарка, переплав закінчують або при переході з циліндричного на конічний ділянку електрода, або при розплавленні конічної ділянки до діаметра, рівного діаметру пресованого електрода, що витрачається, а на поверхні оборотного недогарка після наступного переплаву литого витрачається електрода формують сферичне заглиблення.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що перед наступним переплавом на конічну поверхню литоговитрачається електрода надягають знімну обичайку.