СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ТУГОПЛАВКИЕ КОМПОНЕНТЫ Российский патент 2002 года по МПК C22B9/20 

Описание патента на изобретение RU2184161C1

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при получении высококачественных слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, отличающихся высокой химической однородностью и отсутствием дефектов усадочного происхождения, путем вакуумного дугового переплава (ВДП) в сочетании с вакуумной дуговой гарнисажной плавкой (ВДГП).

Известен способ получения слитков из сплавов на основе титана путем ВДГП с разливкой накопленного в тигле расплава в изложницу, при котором весь металл перед разливкой находится в жидком состоянии одновременно[1].

Недостатками данного способа является наличие в головной части слитка дефектов усадочного происхождения, поражающих до 40% массы слитка, а также наличие локальной химической неоднородности в теле слитка в виде участков, обогащенных тугоплавким компонентом при наличии таковых в составе сплава.

Известен способ получения слитков из сплавов на основе титана, не содержащих дефекты усадочного происхождения, при котором слиток ВДГП подвергают переплаву, например, в вакуумной дуговой печи [2].

Недостатком данного способа является наличие в теле слитков, полученных из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, локальной химической неоднородности в виде участков, обогащенных тугоплавкими компонентами.

Наиболее близким по технической сущности способом, выбранным в качестве прототипа, является получение слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, например, на основе титана с ниобием, двойным ВДП, при котором в качестве расходуемого электрода второго ВДП используют слиток первого ВДП, подвергнутый деформации со степенью вытяжки, определяемой выражением n= D2/d2≥d2, где n - степень вытяжки; D - диаметр слитка первого ВДП; d - диаметр слитка первого ВДП после вытяжки, что обеспечивает отсутствие локальной химической неоднородности в теле слитка второго ВДП, связанной с неполным растворением частиц тугоплавких компонентов сплава [3] - прототип.

Недостатками данного способа являются:
- высокие трудозатраты при изготовлении расходуемого электрода первого ВДП с возможно более равномерным распределением легирующих компонентов, особенно при использовании разнородной по фракционному составу шихты;
- возможность проявления химической неоднородности в слитке второго ВДП, связанная с тем, что при ВДП весь переплавляемый металл никогда не находится в жидком состоянии единовременно, что в свою очередь приводит к наследованию химической неоднородности, заложенной при формировании расходуемого электрода первого ВДП;
- высокая степень вытяжки слитка первого ВДП, необходимая для устранения локальной химической неоднородности в слитке второго ВДП, особенно при наличии в сплаве тугоплавких компонентов, температура плавления которых значительно превосходит температуру плавления сплава, что приводит к увеличению трудозатрат и снижению выхода в годное.

Технической задачей, решаемой с помощью данного изобретения, является получение слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, характеризующихся высокой химической однородностью и отсутствием дефектов усадочного происхождения.

Решение поставленной задачи достигают тем, что прутки изготавливают путем деформирования слитков первого переплава, полученных вакуумной дуговой гарнисажной плавкой, со степенью вытяжки, определяемой выражением
n=D2≥(19.7 ТkTc-18.6)/(ТkTc+2.86),
где n - степень вытяжки;
D - диаметр слитка ВДГП;
d - диаметр прутка, полученного из слитка ВДГП;
Тk - температура плавления тугоплавкого компонента сплава;
Тc - температура плавления сплава.

Проведенные заявителем эксперименты, результаты которых представлены в таблице, показывают, что при применении технологии ВДГП+ВДП необходимость применения вытяжки слитка ВДГП для исключения наличия участков локального обогащения тугоплавким компонентом в слитке ВДП возникает со значений Тk/Tс>1.15. Так для сплава Ti - 1 мас.% V(Tk/Tc=1.15) в слитке ВДП, полученного из слитка ВДГП без вытяжки, участки, обогащенные тугоплавким компонентом (V), отсутствуют, тогда как в сплаве Ti - 52 мac.% Nb (Tk/Tc=1.23), в слитке ВДП, полученном из слитка ВДГП без вытяжки, отмечено наличие участков размером до 0.5 см, обогащенных Nb (до 67 мас.%).

Кроме того, эксперименты, проведенные с различными сплавами на основе Ti с Nb, Mo, Ta, W, позволили уточнить минимальную степень вытяжки в зависимости от Tk/Tс, обеспечивающую отсутствие локальной химической неоднородности в слитках, полученных ВДГП+ВДП.

Показано также, что применение в качестве первого переплава ВДГП вместо ВДП позволило снизить степень вытяжки в 2.5 раза (с 3.5 до 1.4).

Примером осуществления предлагаемого способа является получение слитка сплава Nb - 48 мac.% Ti, используемого при производстве сверхпроводников, путем ВДГП+ВДП, при котором расходуемый электрод ВДГП формировали из Nb-прутка диаметром 13х50 см, обложенного по образующей титановыми прутками диаметром 5х50 см и скрепленных с Nb-прутком аргонно-дуговой сваркой, а часть титана помещали в медный водоохлаждаемый тигель ВДГП с гарнисажем из сплава Nb - 48%Ti внутренним диаметром 30 см. Электрод сплавляли при мощности дуги 690 КВт с последующей разливкой накопленного в тигле расплава в изложницу, где формировался слиток диаметром 14.9х88 см массой 95 кг, который после обточки на токарном станке и проведения химического анализа, подвергали горячей прокате (деформация) со степенью вытяжки: n=1.4. Полученный после прокатки пруток диаметром 12,5 см обтачивали на токарном станке и переплавляли в ВДП в медный водоохлаждаемый кристаллизатор диаметром 18 см при мощности дуги 250 кВт с выведением усадочной раковины по специальному режиму, в результате чего был сформирован слиток диаметром 17.8х58 см массой 88 кг при выходе в годное 92.5%. Из головной части слитка ВДП длиной 20 см изготавливали продольный шлиф с целью выявления дефектов усадочного происхождения и участков, обогащенных тугоплавким компонентом (Nb).

Результаты исследований показали, что слиток сплава Мb - 48 мас.% Тi, полученный по предлагаемому способу, не содержит дефекты усадочного происхождения и участки с повышенным содержанием ниобия.

Применение предлагаемого способа позволило получить высококачественный слиток из сплава Nb - 48 мac.% Ti при снижении степени вытяжки слитка первого переплава в 2.5 раза и, соответственно, повысить выход в годное на 4.4% и снизить трудозатраты на 11% по сравнению с прототипом.

Приведенные результаты свидетельствуют о решении поставленной технической задачи и получении нового технического результата: создании способа получения высококачественных слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, путем ВДГП+ВДП, обеспечивающего повышение технико-экономических показателей процесса.

Предложенный способ может быть применен в промышленном производстве высококачественных слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, в том числе для изготовления сверхпроводников.

Источники информации
1. Неуструев А.А., Ходоровский Г.Л. Вакуумные гарнисажные печи. М., Металлургия, 1967 г. с.81.

2. Курдюмов А. В. , Пикунов М.В. и др. Производство отливок из сплавов цветных металлов. М., Металлургия, 1986 г., с.403.

3. Авт.св. СССР 382724, кл. С 22 С 1/02 - прототип.

Похожие патенты RU2184161C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ 2002
  • Дробышев В.А.
  • Зурабов В.С.
  • Дубиков А.А.
  • Ведерников Г.П.
  • Золотарев А.Б.
  • Панцырный В.И.
  • Чистов Ю.И.
  • Шиков А.К.
  • Ахтонов С.Г.
  • Безуглов А.Ю.
  • Ильенко Е.В.
  • Клюпа Е.А.
  • Лосицкий А.Ф.
  • Рождественский В.В.
  • Скрябин Е.А.
  • Черемных Г.С.
RU2217515C1
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
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКОЙ 1999
  • Дробышев В.А.
  • Зиновьев В.Г.
  • Золотарев А.Б.
  • Зурабов В.С.
  • Чистов Ю.И.
  • Кораблев В.И.
  • Дубиков А.А.
  • Шиков А.К.
  • Панцырный В.И.
  • Ведерников Г.П.
RU2154683C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ, СОДЕРЖАЩИХ ОЛОВО 2001
  • Дробышев В.А.
  • Зиновьев В.Г.
  • Зурабов В.С.
  • Комендант Л.К.
  • Чистов Ю.И.
  • Кораблев В.И.
  • Дубиков А.А.
  • Шиков А.К.
  • Панцырный В.И.
  • Воробьева А.Е.
RU2180359C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКОЙ 1999
  • Дробышев В.А.
  • Золотарев А.Б.
  • Зурабов В.С.
  • Чистов Ю.И.
  • Дубиков А.А.
  • Шиков А.К.
  • Панцырный В.И.
  • Ведерников Г.П.
RU2156316C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКОЙ 2005
  • Штуца Михаил Георгиевич
  • Грабко Александр Иванович
  • Кропоткин Владимир Владимирович
  • Ильенко Евгений Владимирович
  • Кулешов Сергей Юрьевич
  • Веселков Михаил Михайлович
  • Шиков Александр Константинович
  • Дробышев Валерий Андреевич
  • Зурабов Владимир Сергеевич
  • Изотов Анатолий Васильевич
  • Шалашов Алексей Иванович
  • Фадеев Михаил Иванович
RU2302475C2
Способ получения слитков сплава на основе титана 2017
  • Нестерова Нина Васильевна
  • Осипов Сергей Юрьевич
  • Орлов Владислав Константинович
  • Юрьев Александр Андреевич
RU2675010C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ТАНТАЛА 2002
  • Дробышев В.А.
  • Зурабов В.С.
  • Дубиков А.А.
  • Ведерников Г.П.
  • Золотарев А.Б.
  • Панцырный В.И.
  • Чистов Ю.И.
  • Шиков А.К.
  • Ахтонов С.Г.
  • Безуглов А.Ю.
  • Ильенко Е.В.
  • Клюпа Е.А.
  • Лосицкий А.Ф.
  • Рождественский В.В.
  • Скрябин Е.А.
  • Черемных Г.С.
RU2204618C1
Способ получения лигатуры цирконий-ниобий 2022
  • Новиков Владимир Владимирович
  • Кабанов Александр Анатольевич
  • Филатова Надежда Константиновна
  • Головин Антон Владимирович
  • Мартынов Андрей Алексеевич
  • Зиганшин Александр Гусманович
  • Бекмансуров Рустам Фанильевич
RU2796507C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ГАФНИЯ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ ПЕРЕПЛАВОМ 2014
  • Новиков Владимир Владимирович
  • Кабанов Александр Анатольевич
  • Аржакова Валентина Михайловна
  • Филатова Надежда Константиновна
  • Штуца Михаил Георгиевич
  • Зиганшин Александр Гусманович
  • Андреев Андрей Владиславович
  • Александров Александр Владимирович
  • Худяков Дмитрий Аркадьевич
  • Токарев Константин Александрович
  • Бекмансуров Рустам Фанильевич
RU2593807C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 184 161 C1

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ТУГОПЛАВКИЕ КОМПОНЕНТЫ

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для получения высококачественных слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, в том числе при производстве сверхпроводников, путем сочетания вакуумного дугового переплава (ВДП) с вакуумной дуговой гарнисажной плавкой (ВДГП). Способ включает формирование расходуемого электрода из одного или нескольких прутков, вакуумный дуговой переплав расходуемого электрода в кристаллизатор. Прутки изготавливают путем деформирования слитков первого переплава, полученных вакуумной дуговой гарнисажной плавкой, со степенью вытяжки, определяемой выражением n= D2/d2≥(19.7Tkc-18.6) / (Тkс+2.86), где n - степень вытяжки; D - диаметр слитка ВДГП; d - диаметр прутка, полученного из слитка ВДГП; Тk - температура плавления тугоплавкого компонента; Тc - температура плавления сплава. Изобретение позволяет повысить выход годного на 4,4% за счет снижения степени вытяжки слитка первого переплава, а также снизить трудозатраты при изготовлении расходуемого электрода первого переплава на 11% по сравнению с ранее известными способами. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 184 161 C1

Способ получения слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, включающий формирование расходуемого электрода из одного или нескольких прутков, полученных из слитков первого переплава, вакуумный дуговой переплав расходуемого электрода в кристаллизатор, отличающийся тем, что прутки изготавливают путем деформирования слитков первого переплава, полученных вакуумной дуговой гарнисажной плавкой, со степенью вытяжки, определяемой выражением:
n= D2/d2 ≥ (19,7 Тk/Tc-18,6)/(Tk/Tc+2,86),
где n - степень вытяжки;
D - диаметр слитка вакуумной дуговой гарнисажной плавки;
d - диаметр прутка, полученного из слитка вакуумной дуговой гарнисажной плавки;
Тk - температура плавления тугоплавкого компонента сплава;
Тc - температура плавления сплава.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2184161C1

0
  • Э. М. Волин, Н. Я. Волина, И. Н. Чижов, Л. В. Теслицкий А. Е. Калашников
SU382724A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ 1995
  • Иванов А.В.
  • Тетюхин В.В.
RU2082789C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ 1999
  • Тетюхин В.В.
  • Мусатов М.И.
  • Альтман П.С.
  • Бычков А.П.
  • Крашенинин А.И.
RU2158772C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВОВ ИЗ ФИЗАЛИСА 2005
  • Квасенков Олег Иванович
  • Пенто Владимир Борисович
RU2300221C1
КУРДЮМОВ А.В
и др
Производство отливок из сплавов цветных металлов
- М.: Металлургия, 1986, с.403
НЕУСТРОЕВ А.А
Вакуумные гарнисажные печи
- М.: Металлургия, 1967, с.81.

RU 2 184 161 C1

Авторы

Дробышев В.А.

Зурабов В.С.

Дубиков А.А.

Ведерников Г.П.

Золотарев А.Б.

Панцырный В.И.

Чистов Ю.И.

Шиков А.К.

Даты

2002-06-27Публикация

2001-05-28Подача