Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах
Описан процесс получения расходуемых электродов для вакуумно-дуговых литейных печей. Наряду с существующими способами (вакуумно- и плазменно-дуговым) приведена технология изготовления комбинированного электрода, в состав которого входят прессованная штанга и цилиндрические заготовки от литниковой си...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95984 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах / В.С. Константинов, В.А. Шаповалов, С.М. Теслевич, С.И. Давыдов, Л.Я. Шварцман // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 2 (95). — С. 39-42. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859677030248873984 |
|---|---|
| author | Константинов, В.С. Шаповалов, В.А. Теслевич, С.М. Давыдов, С.И. Шварцман, Л.Я. |
| author_facet | Константинов, В.С. Шаповалов, В.А. Теслевич, С.М. Давыдов, С.И. Шварцман, Л.Я. |
| citation_txt | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах / В.С. Константинов, В.А. Шаповалов, С.М. Теслевич, С.И. Давыдов, Л.Я. Шварцман // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 2 (95). — С. 39-42. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Описан процесс получения расходуемых электродов для вакуумно-дуговых литейных печей. Наряду с существующими способами (вакуумно- и плазменно-дуговым) приведена технология изготовления комбинированного электрода, в состав которого входят прессованная штанга и цилиндрические заготовки от литниковой системы. Отмечено, что качество фасонных отливок, полученных из комбинированного электрода, соответствует техническим условиям.
The process of producing consumable electrodes for vacuum-arc foundry furnaces is described. Along with existing methods (vacuum- and plasma-arc) the technology of manufacture of a combined electrode , whose composition includes a pressed rod and cylindrical billets from a tapping system is described. It is outlined that the quality of shaped castings, produced of a combined electrode, is in compliance with technical specifications.
|
| first_indexed | 2025-11-30T16:31:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.526.001.52
ПОЛУЧЕНИЕ РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ
ИЗ ГУБЧАТОГО ТИТАНА ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА
В ГАРНИСАЖНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ПЕЧАХ
В. С. Константинов, В. А. Шаповалов, С. М. Теслевич,
С. И. Давыдов, Л. Я. Шварцман
Описан процесс получения расходуемых электродов для вакуумно-дуговых литейных печей. Наряду с существую-
щими способами (вакуумно- и плазменно-дуговым) приведена технология изготовления комбинированного элект-
рода, в состав которого входят прессованная штанга и цилиндрические заготовки от литниковой системы. Отмечено,
что качество фасонних отливок, полученных из комбинированного электрода, соответствует техническим условиям.
The process of producing consumable electrodes for vacuum-arc foundry furnaces is described. Along with existing
methods (vacuum- and plasma-arc) the technology of manufacture of a combined electrode , whose composition includes
a pressed rod and cylindrical billets from a tapping system is described. It is outlined that the quality of shaped castings,
produced of a combined electrode, is in compliance with technical specifications.
Ключ е вы е с л о в а : вакуум; печь; плазма; дуга; гарни-
саж; электрод; губчатый титан; слиток
Большая активность нагретого до высоких значений
температуры титана требует создания технологичес-
ких процессов, сокращающих пребывание металла
на всех стадиях передела при получении готовых
изделий. Одним из таких способов является фасон-
ное литье, позволяющее получать изделия сложной
конфигурации массой от десятков граммов до нес-
кольких тонн [1].
В современных литейных гарнисажных печах
необходимую массу жидкого металла получают в
основном способом дуговой плавки расходуемого
электрода в вакууме. Диаметры расходуемых элек-
тродов составляют 250…1000 мм.
Стоимость расходуемого электрода существенно
влияет на конечную цену отливки, поэтому постоян-
но ведутся поиски наименее затратной технологии
получения расходуемых электродов необходимых
размеров.
В условиях КП «Запорожский титано-магние-
вый комбинат» расходуемые электроды изготовля-
ют размерами 200 200 400 мм из слитка вакуум-
но-дуговой плавки (ВДП) диаметром 800 мм и вы-
сотой до 3000 мм. Переплаву подвергают губчатый
титан марок ТГ-100 и ТГ-ТВ в определенных соот-
ношениях [2].
После плавки слиток механическим способом
разрезают на диски диаметром 800 мм и высотой
200 мм с последующей газовой резкой диска на за-
готовки 200 200 400 мм. По этой технологии ме-
талл расходуемых электродов в местах реза насы-
щается азотом и кислородом, кроме того, 10 % ме-
талла составляют безвозвратные потери. При пе-
реплаве таких электродов происходит насыщение
жидкого металла в тигле газовыми примесями, в
результате чего ухудшаются пластические характе-
ристики готовых отливок.
Более прогрессивная технология заключается в
получении расходуемых электродов диаметром 270 мм
в двухручьевой шестиплазмотронной плазменно-ду-
говой печи УП-100 [3]. Печь оборудована двумя
рядом расположенными кристаллизаторами диа-
метром 278 мм, что позволяет выплавлять одновре-
менно два слитка длиной до 2500 мм. Слитки ме-
ханическим путем разрезали на мерные шашки дли-
ной до 400 мм. Размеры электродов по диаметру и
длине соответствуют техническим условиям к элек-
тродам для вакуумно-дуговых гарнисажных печей
«Нева», установленных на комбинате.
Применение плазменной технологии позволило
улучшить качество отливок за счет уменьшения со-
держания газовых примесей в жидком титане в свя-
зи с исключением операции газовой резки, присут-
© В. С. КОНСТАНТИНОВ, В. А. ШАПОВАЛОВ, С. М. ТЕСЛЕВИЧ, С. И. ДАВЫДОВ, Л. Я. ШВАРЦМАН, 2009
39
ствующей в технологии получения расходуемых
электродов способом ВДП.
Применение плазменной технологии при полу-
чении расходуемых электродов несколько улучши-
ло технико-экономические показатели производ-
ства фасонного литья, но из-за повышенного рас-
хода электроэнергии, по сравнению с ВДП, и необ-
ходимостью использования аргона в системе газо-
снабжения плазмотронов, они имели относительно
высокую цену.
Проведены эксперименты по получению фасон-
ных отливок с использованием комбинированных
электродов, в состав которых входят спрессованный
в электрод губчатый титан и оборотный металл лит-
никовой системы отливок.
Следует отметить, что неоднократно предприни-
мались попытки получения отливок с использова-
нием прессованного расходуемого электрода. Одна-
ко литой металл отличался повышенной порис-
тостью, и указанная технология не получила широ-
кого развития.
Одной из причин могло быть повышенное содер-
жание водорода и влаги в губчатом титане, полу-
ченном по стандартной технологии, предусматрива-
ющей на первом этапе высокотемпературное восста-
новление титана магнием из четыреххлористого ти-
тана в аппаратах восстановления [4]. Полученная
реакционная масса, состоящая из титана, дихлорида
магния и магния, охлаждалась в течение нескольких
часов и затем в специально обо-греваемом высоко-
вакуумном аппарате осуществлялась очистка титана
от магния и дихлорида магния.
В процессе вакуумной сепарации из губчатого
титана удаляли поверхностно-адсорбированную
влагу, однако в порах оставались кристаллогидрат-
ная влага, дихлорид магния, удаляемые с большим
трудом из глубинных слоев блока губчатого титана.
При переплаве последнего эти примеси в значитель-
ной степени удаляются из зоны плавки, однако
часть их переходит в жидкий металл, тигель, а затем
в отливку. По мере совершенствования оборудова-
ния и технологии получения губчатого титана коли-
чество влаги и газовых примесей сокращается.
В последние годы на КП «ЗТМК» созданы новое
оборудование и технология получения губчатого ти-
тана, устанавливаются большегрузные аппараты
восстановления и вакуумной сепарации ПВС-410 с
расположенным рядом конденсатором цикловой
производительностью 3,8 т губчатого титана [5].
Схема установки представлена на рис. 1. Отличи-
тельная особенность нового оборудования заключа-
ется в отсутствии операции многочасового охлаж-
дения аппарата восстановления.
Рис. 1. Опытно-промышленная установка аппарата вакуумной сепарации губчатого титана со стоящим рядом конденсатором про-
изводительностью 3,8 т/цикл: 1 – электропечь; 2 – реторта—реактор; 3 – крышка реторты—реактора; 4 – электропечь колпаковая
для обогрева крышки реактора и паропровода; 5 – блок титансодержащей реакционной массы; 6 – электропечь колпаковая для
обогрева крышки конденсатора и паропровода; 7 – паропровод; 8 – патрубок для вакуумирования; 9 – крышка реторты—кон-
денсатора; 10 – конденсат; 11 – реторта—конденсатор; 12 – холодильник
40
Это обусловлено тем, что аппарат восстановле-
ния и конденсатор связаны между собой обогрева-
емым паропроводом. Такая конструкция установки
позволяет сократить время между началом и окон-
чанием процесса восстановления титана из тетра-
хлорида титана, а также проводить вакуумную се-
парацию практически без разгерметизации аппара-
та восстановления, что значительно уменьшает сте-
пень насыщения блока губчатого титана газовыми
примесями и влагой.
С учетом высокого качества губчатого титана,
полученного по новой технологии, опробовали тех-
нологию получения отливок с применением прессо-
ванной заготовки. Для изготовления прессованных
электродов использовали установленный на комби-
нате горизонтальный пресс усилием 63 МПа. При
помощи прессования получали брикеты диаметром
150 мм и высотой 150 мм, которые затем способом
аргонодуговой сварки соединяли в цельную заго-
товку высотой 450 мм.
Для уменьшения вероятности образования боль-
шого количества пор и нарушения герметичности
отливки к двум прессованным электродам диамет-
ром 150 мм и высотой 450 мм приваривали способом
аргонодуговой сварки части литниковой системы от
предыдущей плавки с минимальным количеством
газовых примесей. Общий вид комбинированного
расходуемого электрода представлен на рис. 2.
Плавку комбинированных электродов выполня-
ли в вакуумно-дуговой литейной гарнисажной печи,
принципиальная схема и общий вид которой при-
ведены на рис. 3, 4.
Печь включает следующие основные узлы: гер-
метичную плавильную камеру, титановый тигель,
электрододержатель, заливочную камеру и вакуум-
ную систему [6].
Продолжительность дегазации увеличили на
20 %, по сравнению со стандартной технологией,
когда в печь загружали расходуемый электрод, от-
литый в вакуумно-дуговой или плазменной печах.
Режимы плавки также отличались от принятой тех-
нологии. Для удовлетворительной дегазации метал-
ла на торце переплавляемого комбинированного элек-
трода, а также в капле и расплаве металла в тигле
ток поддерживали в пределах 9…10 кА, по сравнению
с 12 кА при переплаве литого электрода. Соответ-
ственно время плавки увеличилось на 10 мин.
Плавка на пониженных режимах способствовала
эффективному удалению газовых примесей. По
окончании сплавления электрода делали кратко-
временную выдержку расплава для дополнительной
дегазации и путем поворота тигля жидкий металл
Рис. 2. Комбинированные расходуемые электроды перед плавкой
в печи «Нева»
Рис. 3. Схема вакуумно-дуговой литейной печи «Нева»: 1, 2 –
соответственно заливочная и плавильная камеры; 3 – расходу-
емый электрод; 4 – тигель
Рис. 4. Общий вид вакуумно-дуговой литейной печи «Нева»
Рис. 5. Отливка заготовки детали запорной арматуры, получен-
ной в вакуумно-дуговой литейной печи «Нева»
41
сливали в металлическую форму. После охлажде-
ния отливки (рис. 5) отправляли на гидравлические
испытания. Получены положительные результаты.
Также осуществляли испытания механических свойств
и определяли содержание газовых примесей.
Испытания показали, что механические свой-
ства соответствуют действующим ТУ 48-10-8—86
(σв – до 500 МПа, δ – более 5 %, КСU – 0,1 МДж/м2,
среднее содержание кислорода в отливках состав-
ляло 0,15, азота – 0,075, водорода – 0,004 и уг-
лерода – 0,09 мас. %), что подтверждает эффек-
тивность предложенной технологии получения рас-
ходуемых электродов.
1. Производство фасонных отливок из титановых сплавов /
Е. Л. Бибиков, С. Г. Глазунов, А. А. Неуструев и др. –
М.: Металлургия, 1983. – 298 с.
2. Анализ технологических схем изготовления прессованной
заготовки из некомпактной шихты для получения слитка
титана первого переплава / Ю. В. Латаш, В. Н. Замков,
В. С. Константинов и др. // Пробл. спец. электрометал-
лургии. – 1998. – № 2. – С. 35—38.
3. Реконструкция плазменно-дуговой печи УП-100 для вы-
плавки титановых слитков из некомпактной титановой
шихты / Ю. В. Латаш, В. С. Константинов, В. В. Тэлин
и др. // Там же. – 1990. – № 1. – С. 72—75.
4. Родякин В. В., Гегер В. Э., Скрыпнюк В. М. Магнийтер-
мическое производство губчатого титана. – М.: Метал-
лургия, 1971. – 216 с.
5. Проблемы надежности аппарата магнийтермического по-
лучения губчатого титана повышенной цикловой произво-
дительности / С. М. Теслевич, В. В. Тэлин, А. Н. Пам-
пушко и др. // Современ. электрометаллургия. –
2004. – № 2. – С. 50—53.
6. Неуструев А. А., Ходорковский Г. Л. Вакуумные гарнис-
сажные печи. – М.: Металлургия, 1967. – 272 с.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
КП «Запорожский титано-магниевый комбинат»
Поступила 24.03.2009
УДК 669.187.2
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ
ИЗ Ti, Ti36Al, Ti/Al, ПОЛУЧЕННЫХ СПОСОБОМ
ВАКУУМНО-ДУГОВОГО ИСПАРЕНИЯ
А. В. Демчишин, В. С. Голтвяница, С. К. Голтвяница,
Л. Д. Кулак, О. А. Токарев, Г. А. Автономов
Получены покрытия из Ti, Ti36Al и Ti/Al толщиной 40… 140 мм на подложках из нержавеющей стали и поликора
с использованием нефильтрованного вакуумно-дугового осаждения. Морфологию поверхности, поперечные изломы,
микроструктуру, микротвердость и плотность конденсатов изучали в зависимости от электрического смещения под-
ложки, температуры катода и и толщины субслоев в многослойных Ti/Al конденсатах. Результаты исследований
показали существенное влияние указанных технологических параметров на структуру и свойства вакуумно-дуговых
конденсатов.
Coatings of Ti, Ti36Al and Ti/Al of 40… 140 mm thickness were produced on substrates of stainless steel and polycor
using a non-filtered vacuum-arc deposition. Morphology of surface, transverse fractures, microstructure, microhardness
and density of condensates were studied depending on electric displacement of substrate, temperature of cathode and
thickness of sublayers in multi-layer Ti/Al condensates. Results of investigations showed the significant effect of the
mentioned technological parameters on structure and properties of vacuum-arc condensates.
Ключ е вы е с л о в а : вакуумно-дуговое осаждение; за-
щитные покрытия; конденсаты; титан; фазовый состав;
структура
Введение. Конденсаты чистого титана, его сплавов
с алюминием и многослойных композиций системы
Ti/Al представляют большой практический инте-
рес благодаря высоким значениям коррозионной
стойкости в агрессивных средах и прочности, а так-
же низкому удельному весу. Указанные материалы
могут быть использованы в качестве защитных пок-
рытий в химической промышленности, авиакосми-
ческой технике, автомобилестроении и медицинс-
кой технике. Например, алюминиды титана явля-
ются перспективными материалами для покрытий,
эксплуатируемых в условиях высоких температур.
Многослойные Ti/Al композиции можно исполь-
зовать для получения новых типов защитных пок-
рытий, а также создания самостоятельных изделий
из интерметаллических и неразъемных соединений
способом диффузионной сварки [1, 2].
Осаждение покрытий с помощью нефильтрован-
ного вакуумно-дугового испарения позволяет в зна-
чительной степени экономить дорогие материалы,
© А. В. ДЕМЧИШИН, В. С. ГОЛТВЯНИЦА, С. К. ГОЛТВЯНИЦА, Л. Д. КУЛАК, О. А. ТОКАРЕВ,
Г. А. АВТОНОМОВ, 2009
42
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-95984 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T16:31:12Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Константинов, В.С. Шаповалов, В.А. Теслевич, С.М. Давыдов, С.И. Шварцман, Л.Я. 2016-03-08T17:47:38Z 2016-03-08T17:47:38Z 2009 Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах / В.С. Константинов, В.А. Шаповалов, С.М. Теслевич, С.И. Давыдов, Л.Я. Шварцман // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 2 (95). — С. 39-42. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95984 669.187.526.001.52 Описан процесс получения расходуемых электродов для вакуумно-дуговых литейных печей. Наряду с существующими способами (вакуумно- и плазменно-дуговым) приведена технология изготовления комбинированного электрода, в состав которого входят прессованная штанга и цилиндрические заготовки от литниковой системы. Отмечено, что качество фасонных отливок, полученных из комбинированного электрода, соответствует техническим условиям. The process of producing consumable electrodes for vacuum-arc foundry furnaces is described. Along with existing methods (vacuum- and plasma-arc) the technology of manufacture of a combined electrode , whose composition includes a pressed rod and cylindrical billets from a tapping system is described. It is outlined that the quality of shaped castings, produced of a combined electrode, is in compliance with technical specifications. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Вакуумно-дуговой переплав Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах Producing of consumable electrodes of spongy titanium for remelting in skull foundry furnaces Article published earlier |
| spellingShingle | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах Константинов, В.С. Шаповалов, В.А. Теслевич, С.М. Давыдов, С.И. Шварцман, Л.Я. Вакуумно-дуговой переплав |
| title | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| title_alt | Producing of consumable electrodes of spongy titanium for remelting in skull foundry furnaces |
| title_full | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| title_fullStr | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| title_full_unstemmed | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| title_short | Получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| title_sort | получение расходуемых электродов из губчатого титана для переплава в гарнисажных литейных печах |
| topic | Вакуумно-дуговой переплав |
| topic_facet | Вакуумно-дуговой переплав |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95984 |
| work_keys_str_mv | AT konstantinovvs polučenierashoduemyhélektrodovizgubčatogotitanadlâpereplavavgarnisažnyhliteinyhpečah AT šapovalovva polučenierashoduemyhélektrodovizgubčatogotitanadlâpereplavavgarnisažnyhliteinyhpečah AT teslevičsm polučenierashoduemyhélektrodovizgubčatogotitanadlâpereplavavgarnisažnyhliteinyhpečah AT davydovsi polučenierashoduemyhélektrodovizgubčatogotitanadlâpereplavavgarnisažnyhliteinyhpečah AT švarcmanlâ polučenierashoduemyhélektrodovizgubčatogotitanadlâpereplavavgarnisažnyhliteinyhpečah AT konstantinovvs producingofconsumableelectrodesofspongytitaniumforremeltinginskullfoundryfurnaces AT šapovalovva producingofconsumableelectrodesofspongytitaniumforremeltinginskullfoundryfurnaces AT teslevičsm producingofconsumableelectrodesofspongytitaniumforremeltinginskullfoundryfurnaces AT davydovsi producingofconsumableelectrodesofspongytitaniumforremeltinginskullfoundryfurnaces AT švarcmanlâ producingofconsumableelectrodesofspongytitaniumforremeltinginskullfoundryfurnaces |