СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА Российский патент 1997 года по МПК B22F3/02 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении расходуемых электродов для выплавки крупно габаритных слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава.

Известен способ получения расходуемого электрода, включающий прессование блоков трапециевидного сечения в закрытом штампе с последующим соединением их аргоно-дуговой сваркой в электроды шестиугольного сечения.

Известный способ низкопроизводителен с многочисленными сварными швами, которые являются дополнительными источниками попадания в электрод нежелательных газовых примесей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления расходуемых электродов для вакуумной дуговой плавки - полунепрерывное прессование через конусную проходную матрицу.

Известный способ позволяет получать длинный и однородный в поперечном сечении электрод, который состоит из отдельных порций шихты весом 120 140 кг. В каждой порции перемещены все необходимые компоненты: губчатый титан, литые отходы и лигатура. Вакуумно-дуговой переплав расходуемого электрода изготовленного известным способом позволяет получить слиток с удовлетворительным качеством структуры металла и химического состава.

Химическая неоднородность возрастает при плавлении низколегированных сплавов с узким требуемым интервалом содержания кислорода.

Проведение опытно-промышленных плавлений сплавов с требуемым содержанием кислорода от 0,05% до 0,2% показывает, что нижние торцы слитков первого переплава имеет повышенное содержание кислорода.

Это связано с насыщением литого металла кислородом в начальный период плавления.

Изобретение направлено на снижение химической неоднородности выплавляемых сплавов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения расходуемого электрода, включающем засыпку шихтовых материалов порциями в матрицу и прессование, в первую порцию шихтовых материалов кослородосодержащие лигатуры не вносят, или вносят частично в количестве 30 70%
При плавлении прессованного электрода, имеющего высокую теплопроводность, процессы газовыделения начинают протекать в расходуемом электроде до начала плавления с момента создания вакуума. В этот период из прессованного электрода испаряется вода и выделяется остаточный воздух. С повышением температуры металла скорость газовыделения усиливается. Процесс разведения жидкой ванны достаточно длительный и часть газов частично вакуумной системой, а частично диффундирует в зону плавления, где поглощается жидким металлом.

Важным фактором процесса плавки является натекание атмосферных газов в печь вследствие недостаточной ее герметичности.

При натекании воздуха или паров в зоне поддона, когда жидкий металл отсутствует, часть газов поглощается торцем электрода, а при появлении жидкой ванны попадает в расплавленный металл. В процессе плавления, когда уровень жидкой ванны превышает уровень натекания в зоне поддона, практически весь объем газов натекания попадает в жидкую ванну расплавленного металла. А так как процесс плавления и кристаллизация проходят при вакуумном дуговом переплаве практически одновременно наиболее загазованной частью слитка является его донная часть. И, как правило, в брак по химическому составу выпадают слитки с повышенным содержанием кислорода в донной части слитка. Поэтому при прессовании расходуемого электрода в первую порцию шихтовых материалов не вводят кислородсодержащие лигатуры, если выплавляют низколегированные сплавы и вводят в количестве 30 70% при получении высоколегированных сплавов.

Предлагаемый способ опробован в промышленных условиях при прессовании расходуемых электродов диаметром 515 мм развесом 2900 кгс сплавов Т1, Т2 на вертикальном гидравлическом прессе мод. Д6150М усилием 10 тыс.тс. Вес одной порции шихты 131,8 кг, количество порций 22.

Конкретные технологические режимы осуществления предлагаемого способа и полученные при этом результаты приведены в таблице. Для получения сравнительных данных параллельно проводилось прессование однотипных электродов по известному способу-прототипу.

Расчетный состав сплавов
T1 O₂, остальное титан
T2 O₂ 0,07% остальное титан
В состав шихты входили отходы сплава Bt1-0,5% стружки и 10% обрези.

Вес рутила (кислородсодержащей лигатуры) на порцию шихты составил, (кгс):
T1 0,065
T2 0,23
Допустимые пределы кислорода в сплаве:
T1 0,05 0,10%
T2 0,07 0,15%
Использование предлагаемого способа получения расходуемого электрода обеспечивает более высокую стабильность химического состава низколегированных титановых сплавов, снижает разнородность структуры металла, т.к. кислород при кристаллизации расплавленного металла активно влияет на формирование зернистости структуры. Обеспечивается стабильность физикомеханических свойств металла за счет однородности структуры. Кроме того, улучшаются условия труда за счет устранения операции засыпки вручную в контейнер пресса порции рутила.

Использование: прессование расходуемых электродов для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, методом вакуумного дугового переплава. Сущность изобретения: при прессовании расходуемого электрода в первую порцию шихтовых материалов лигатурные добавки не вносят. При прессовании электродов высоколегированных сплавов лигатурные добавки в первую порцию шихты вносят в количестве 30^oC70%. Изобретение обеспечивает стабильность химического состава выплавляемых сплавов, снижает разнородность структуры металла, обеспечивает стабильность физико-механических свойств. 1 табл.

Способ получения расходуемого электрода, включающий засыпку шихтовых материалов порциями в матрицу и прессование, отличающийся тем, что в первую порцию шихтовых материалов вносят лигатурные добавки в количестве 30 70%