СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 1997 года по МПК B22D27/00 B22D21/06 

Описание патента на изобретение RU2081727C1

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к производству слитков и слябов для изделий, получаемых деформацией и фасонных отливок в вакуумных электропечах и печах иного типа, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известен способ производства расходуемых электродов, получаемых из дорогостоящих первичных материалов титановой губки с добавлением легирующих элементов [1]
Во всех случаях электроды из первичных материалов столь дороги, что не могут обеспечить конкурентоспособности конечного товарного продукта, например фасонных отливок.

Способ получения расходуемых электродов прессованием ограничивает вовлечение в шихту вторичного металла в виде отходов 30 35% в том числе до 10 15% стружки [1] и требует больших последующих энергозатрат на полный переплав в электродуговых печах с кристаллизатором для получения расходуемых электродов (слитков первого переплава), используемых для изготовления фасонного литья или слитков второго переплава для проката, ковки. В промышленных масштабах такого рода производство является монополией одной-двух фирм.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления расходуемых электродов заливкой кусковых отходов в стальных изложницах, предварительно производят очистку отходов галтовкой [2]
В известном способе заливку жидкого металла производят сверху на шихту, и предварительный нагрев шихты и изложницы не производят, что делает непредсказуемой плотность получаемого электрода и его прочность, которые в ряде случаев разрушаются не только при транспортировке, но и плавке, создавая аварийные ситуации.

С целью удаления поверхностных загрязненных слоев отходов, а также остатков материала литейной формы с их поверхности, применяют галтовку.

Однако независимо от продолжительности галтовки практически не очищаются закрытые и труднодоступные поверхности и незаконченные резы.

Галтовка не обеспечивает удаление пригара даже с открытых поверхностей, что отрицательно сказывается на прочность получаемого расходуемого электрода.

Целью изобретения является получение расходуемых электродов из титановых отходов, в виде металлического скрепа, обрези, стружки и т.д. более высокой плотности и прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения расходуемых электродов из титана и его сплавов, включающем активирующую обработку шихты, укладку в изложницы с определенной плотностью и в определенном порядке и заливку жидкого титана на шихту. Металлическую шихту из титановых отходов в виде кусков, обрези, стружки и т.д. подвергают активирующей обработке в течение 90 120 мин, нагревают изложницы с шихтой до T 300 350oC и заливают подобным по химическому составу основным сплавом, в который входят от 0,001 0,005% (по массе) поверхностно-активного вещества, например бора.

Другое отличие состоит в том, что в случае использования шихты, обеспечивающей объемную плотность загрузки изложницы 40 55% (от плотности металла), ее укладывают с образованием одного или нескольких литниковых каналов, формируемых на всю высоту изложницы, и через них производят заливку жидкого металла.

Кроме того, в случае использования шихты, обеспечивающей объемную плотность загрузки изложницы 56 70% заливку жидкого металла в изложницу осуществляют принудительно, например центробежным методом, а также в случае использования шихты, обеспечивающей объемную плотность загрузки изложницы более 70% ее предварительно формируют в пакеты или брикеты, которые загружают в изложницы с зазором, обеспечивающим заполнение всего объема изложницы.

Поверхность кусков скрепа активируется дробеметной или пескоструйной обработкой в течение 90 120 минут для улучшения смачиваемости отходов и появления прочности расходуемых электродов за счет сил адгезии.

Процесс активации сопровождается удалением на глубину 0,08 0,10 мм тугоплавкой составляющей поверхностного слоя компонентов шихты титановых сплавов в зонах из окисления, а также формовочной смеси.

При обработке поверхности компонентов титановой шихты в дробеметных или пескоструйных установках менее 90 мин увеличивается тугоплавкая составляющая окисленного слоя металла, эффективность активации снижается и ослабляется металлическая связь на границе контакта поверхности компонентов шихты с залитым металлом.

Обработка свыше 120 мин не дает повышения достигнутой прочности.

При содержании бора в жидком металле менее 0,001% эффективность его действия исчезает, а выше 0,005% приводит к охрупчиванию сплавов титана.

Объемная плотность укладки шихты менее 40% экономически не целесообразна, а выше 55% затрудняет заполнение пустот между компонентами шихты жидким металлом при стационарной заливке и плотность расходуемых электродов падает.

При центробежной заливки изложниц интенсивное понижение заполняемости пустот начинается при объемной плотности укладки шихты выше 70% Подогрев изложниц с шихтой более 350oC приводит к нежелательному ее окислению, а ниже 300oC к ухудшению заполнения пустот жидким металлом.

Размер зазора между пакетами, брикетами, емкостями с сыпучей шихтой и стенками изложниц определяется их габаритами и возможностью заполнения жидким металлом. Для изложниц с внутренним диаметром менее 300 мм достаточен зазор 10 мм, а 400 мм и более 25 мм.

Расчет величины зазора может быть выполнен по методике [2] При длине зазора, например l3 300 мм, перегреве жидкого металла ΔT 100 K, скорость движения металла в канале v 50 мм/с и коэффициенте, характеризующем аккумуляцию тепла титановой шихты 2,5 ширина зазора а при скорости 120 мм/с зазор составит 10 мм.

Пример. Для заливки титановых расходуемых электродов в зависимости от габаритов изложниц, скрап разрезали на куски размером не более, мм:

где l1, l2, l3 длина кусков или других компонентов шихты, зависящие от высоты, расходуемых электродов.

Пример конкретного изготовления расходуемого электрода из отходов литья сплава ТЛЗ.

Литники, прибыля очистили в пескоструйной камере в течение 120 мин, уложили в стальную изложницу диаметром 270 мм с образованием одного литникового канала длинной 300 мм и шириной 24 мм. Объемная плотность загрузки составила 45% Изложницу вместе с шихтой нагрели до температуры 350oC. Затем в гарнисажной печи залили изложницу сплавом ТЛЗ с добавлением 0,002% (по массе) бора со скоростью 50 мм/с.

При этом прочность слитка составила 465 кгс/см2, а плотность 94% (от плотности металла).

Параметры, определяющие плотность и прочность расходуемых электродов, полученных способом компактования шихты заливкой обобщены в табл. 1 и 2.

Данные таблицы показывают, что предлагаемый способ компактования шихты в расходуемые электроды управляем и имеет преимущества перед известным. Способ дает возможность изготовлять расходуемые электроды или их части различной конфигурации и массы в небольших литейных цехах и обеспечивает вовлечение в производство больших масс вторичных ресурсов.

Регулирование объемной плотности загрузки изложниц и методов их заливки с применением литейных каналов гарантирует получение расходуемых электродов плотностью до 91 95%
Активация поверхности пусковой шихты титановых сплавов в сочетании с подогревом и введением поверхностно активного вещества-бора в жидкий металл обеспечивают сравнительно высокую прочность расходуемых электродов (слитков) и гарантируют их целостность при транспортировке и плавке.

Похожие патенты RU2081727C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУЖКИ 2001
  • Гиршов В.Л.
  • Подпалкин А.М.
  • Трещевский А.Н.
  • Абрамов А.А.
RU2197548C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ ОТЛИВКИ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ 2018
  • Белов Евгений Петрович
  • Панина Наталья Викторовна
  • Карпов Александр Николаевич
  • Силахин Александр Геннадьевич
  • Саубанов Марат Нинарович
RU2691828C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА 2006
  • Тетюхин Владислав Валентинович
  • Левин Игорь Васильевич
  • Пузаков Игорь Юрьевич
  • Федотов Олег Германович
RU2313590C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУЖКИ 1993
  • Вихман В.Б.
  • Косилов А.А.
  • Лопухин Б.И.
  • Подпалкин А.М.
  • Трещевский А.Н.
RU2040367C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ВАНАДИЯ С ТИТАНОМ И ХРОМОМ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКОЙ 2000
  • Дробышев В.А.
  • Зурабов В.С.
  • Дубиков А.А.
  • Ведерников Г.П.
  • Золотарев А.Б.
  • Потапенко М.М.
  • Панцырный В.И.
  • Чистов Ю.И.
  • Чернов В.М.
  • Шиков А.К.
RU2167949C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ 1992
  • Игнатов В.А.
  • Белов В.П.
  • Рыбин В.В.
  • Микерин Б.И.
  • Винокуров В.Ф.
  • Уткин Ю.А.
  • Одинцов Н.Б.
  • Уткин И.А.
  • Рагозян И.В.
  • Стариков В.Г.
RU2026401C1
Способ получения титансодержащих сплавов и устройство для его осуществления 1990
  • Сенопальников Валерий Михайлович
  • Вдовин Валентин Васильевич
  • Кильдюшев Валерий Алексеевич
  • Кривов Вадим Николаевич
  • Орлов Лев Павлович
SU1710584A1
Способ получения слитков сплава на основе титана 2017
  • Нестерова Нина Васильевна
  • Осипов Сергей Юрьевич
  • Орлов Владислав Константинович
  • Юрьев Александр Андреевич
RU2675010C1
СПОСОБ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКИ МЕТАЛЛОВ И ГАРНИСАЖНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Мусатов М.И.
  • Тетюхин В.В.
  • Фридман А.Ш.
  • Альтман П.С.
  • Фомичев В.С.
  • Сухоросов Б.Н.
  • Шалаев М.Н.
RU2246547C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ В ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ 2003
  • Рыбин В.В.
  • Орыщенко А.С.
  • Слепнев В.Н.
  • Одинцов Н.Б.
  • Тихомиров А.В.
  • Удовиков С.П.
  • Баранцев А.С.
  • Попов О.Г.
  • Исаков М.П.
RU2243280C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 081 727 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к производству слитков и слябов для изделий, получаемых деформацией и фасонных отливок в вакуумных электропечах и печах иного типа, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Целью изобретения является получение расходуемых электродов из титановых отходов в виде металлического скрапа, обрези, стружки и т.д., более высокой плотности и прочности. Предлагается способ изготовления прочных плотных электродов, включающий активирующую обработку отходов в течение 90 - 120 мин, нагрев изложницы с шихтой до температуры 300 - 350oC и заливкой отходов уложенных в изложнице подобным по химическому составу основы сплавом, в который входят от 0,001 - 0,005% (по массе) поверхностно-активного вещества, например бора, при этом плотность загрузки изложницы колеблется от 40 до 70%. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 081 727 C1

1. Способ получения расходуемых электродов из титана или его сплавов, включающий активирующую обработку шихты из титановых отходов, укладку ее в изложницы и заливку расплавленного титана или его сплава на шихту, отличающийся тем, что шихту используют в виде кусков скрапа, обрези или стружки, активирующую обработку ведут в пескоструйных или дробеметных установках в течение 90 120 мин, после укладки шихты в изложницы их нагревают до 300 350oС, причем в заливаемый в изложницу расплавленный титан или его сплав вводят 0,001 0,005 (по массе) поверхностно-активного вещества. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества вводят бор. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае использования шихты, обеспечивающей 40 55% объемной плотности загрузки изложницы (от плотности металла), ее укладывают с образованием одного или нескольких литниковых каналов, формируемых на всю высоту изложницы. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае использования шихты, обеспечивающей 56 70 объемной плотности загрузки изложницы, заливку расплавленного титана или его сплава в изложницу осуществляют принудительно. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что принудительную заливку в изложницу ведут центробежным методом. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае использования шихты, обеспечивающей более 70% объемной плотности укладки изложницы, ее предварительно формируют в пакеты или брикеты, которые загружают в изложницы с зазором, обеспечивающим заполнение всего объема изложницы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2081727C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Андреев А.Л
и др
Плавка и литье титановых сплавов, М.: Металлургия, 1970, с
САННЫЙ ВЕЛОСИПЕД С ВЕДУЩИМ КОЛЕСОМ, СНАБЖЕННЫМ ШИПАМИ 1921
  • Аркадьев К.И.
SU265A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Филин Ю.А., Исаев А.С
Литейное производство новых судостроительных сплавов
Л.: Судостроение, 1971, с
Переносный кухонный очаг 1919
  • Вейсбрут Н.Г.
SU180A1

RU 2 081 727 C1

Авторы

Филин Ю.А.

Баранцев А.С.

Жильцов А.В.

Ефимов В.А.

Даты

1997-06-20Публикация

1994-12-05Подача