Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве
Показаны возможности камерного электрошлакового переплава в переработке титановой губки и отходов титанового производства (счистки реакционной массы с крышек реакционных реторт) в кондиционные слитки. Введение в процессе переплава в шлак металлического кальция обеспечивает рафинирование титана от ки...
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/123456789/96030 |
| 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: | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве / А.Д. Рябцев, А.А. Троянский, С.И. Давыдов // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 5-7. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859607916870369280 |
|---|---|
| author | Рябцев, А.Д. Троянский, А.А. Давыдов, С.И. |
| author_facet | Рябцев, А.Д. Троянский, А.А. Давыдов, С.И. |
| citation_txt | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве / А.Д. Рябцев, А.А. Троянский, С.И. Давыдов // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 5-7. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Показаны возможности камерного электрошлакового переплава в переработке титановой губки и отходов титанового производства (счистки реакционной массы с крышек реакционных реторт) в кондиционные слитки. Введение в процессе переплава в шлак металлического кальция обеспечивает рафинирование титана от кислорода и азота.
The capabilities of a chamber-type electroslag remelting in recycling of titanium sponge and wastes of titanium production (refining of reaction mass from covers of reaction retorts) into standard ingots are shown. Adding of metal calcium into slag during the remelting process provides the titanium refining from oxygen and nitrogen.
|
| first_indexed | 2025-11-28T07:18:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.56.002.2
РАФИНИРОВАНИЕ ТИТАНА
ОТ КИСЛОРОДА И АЗОТА
ПРИ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОМ ПЕРЕПЛАВЕ
А. Д. Рябцев, А. А. Троянский, С. И. Давыдов
Показаны возможности камерного электрошлакового переплава в переработке титановой губки и отходов титанового
производства (счистки реакционной массы с крышек реакционных реторт) в кондиционные слитки. Введение в
процессе переплава в шлак металлического кальция обеспечивает рафинирование титана от кислорода и азота.
The capabilities of a chamber-type electroslag remelting in recycling of titanium sponge and wastes of titanium production
(refining of reaction mass from covers of reaction retorts) into standard ingots are shown. Adding of metal calcium into
slag during the remelting process provides the titanium refining from oxygen and nitrogen.
Ключ е вы е с л о в а : титан; рафинирование; кислород;
электрошлаковый переплав; металлический кальций
Рафинированию титана от кислорода и азота при
металлургической переработке титановой губки в
слитки традиционными способами спецэлектроме-
таллургии (вакуумно-дуговым, плазменно-дуговым
и электронно-лучевым переплавами) посвящено до-
вольно много работ как у нас в стране, так и за
рубежом [1—5], что позволяет сделать вывод о том,
что данные процессы дают возможность получать в
слитке содержание кислорода на уровне исходной
шихты, т. е. не загрязнять титан при переплаве. То
же касается и «классического» электрошлакового
переплава [6—9]. Существенно рафинировать титан
от кислорода и азота позволяют йодидный и элек-
тролитический способы. Однако они малопроизво-
дительны, весьма затратны и по объему производ-
ства не могут составлять реальной конкуренции ме-
таллургическим процессам.
В Донецком национальном техническом универ-
ситете получены интересные данные о выплавке ти-
тановых слитков способом электрошлакового пе-
реплава под флюсами системы CаF2—Cа в печах ка-
мерного типа [10—13]. Для камерного электрошла-
кового переплава (КЭШП) характерны все досто-
инства «классического» электрошлакового пере-
плава – рафинирующая шлаковая среда, направ-
ленная кристаллизация и хорошая поверхность
слитка. Наличие камеры печи позволяет вести пе-
реплав высокореакционных металлов и сплавов,
включая титановые, в контролируемой атмосфере.
Кроме того, металлический кальций в шлаковой
системе обеспечивает низкие значения парциально-
го давления кислорода и азота в шлаке и газовой
фазе, что создает благоприятные условия для ра-
финирования титана, в том числе от обогащенных
азотом включений [14—16], и кислорода.
Следует отметить, что действие кислорода в ти-
тане и его сплавах можно оценивать двояко: с одной
стороны, в небольших количествах он является эко-
номнолегирующим элементом, способствующим по-
вышению прочностных характеристик материала, а
с другой, – вредной примесью.
© А. Д. РЯБЦЕВ, А. А. ТРОЯНСКИЙ, С. И. ДАВЫДОВ, 2009
Рис. 1. Реакционная масса на крышке аппарата восстановления
5
Так, кислород эффективно упрочняет титан. В
области малых концентраций (до 0,02 мас. %) каж-
дая сотая доля процента кислорода повышает вре-
менное сопротивление и предел текучести йодидно-
го титана примерно на 1,00…1,25 МПа. Наиболее
заметное влияние на механические свойства титана
кислород оказывает при содержании его в металле
до 0,6 мас. % [17, 18]. В данном случае зафикси-
ровано значительное повышение прочностных ха-
рактеристик при относительно небольшом ухуд-
шении пластических свойств. Вместе с тем при кон-
центрациях кислорода более 0,7 мас. % титан пол-
ностью теряет способность к пластическому дефор-
мированию.
В работе [19] показано, что камерный электро-
шлаковый переплав в качестве металлургического
процесса позволяет путем долегирования кислород-
содержащей лигатурой вводить необходимые кон-
центрации кислорода в титан и обеспечивать хими-
ческую однородность металла слитков.
В настоящей работе рассматривается возмож-
ность рафинирования загрязненных кислородом ти-
тановых материалов. В частности, представляет
экономический интерес возврат в производство пу-
тем электрошлакового рафинирования таких техно-
логических отходов титана, как сталактитовые нарос-
ты на крышках аппаратов восстановления (рис. 1).
Возможность рафинирования титана от кисло-
рода оценивали экспериментально, для чего подвер-
гали переплаву в камерной электрошлаковой печи
прессованные электроды диаметром 60 и 40 мм
(рис. 2) из счисток реакционной массы (упомяну-
тые выше наросты на крышках реакторов) и тита-
новой губки с заведомо высоким содержанием кис-
лорода (около 0,11 %), полученной в процессе маг-
нийтермического восстановления титановой губки
в аргоне и кислороде.
Защитную атмосферу в кристаллизаторе созда-
вали путем нагнетания аргона в камеру. Электри-
ческие параметры поддерживали при U = 47 В; I =
= 2,5…3,5 кА.
Получили слитки диаметром 65…110 мм с до-
вольно высоким качеством поверхности (рис. 3).
Химический и металлографический анализы опыт-
ного металла свидетельствуют о хорошей химичес-
кой однородности слитков по высоте, сечению и
плотности литого металла. Содержание азота и кис-
лорода, определенное прибором фирмы «Leсo», в
металле опытных слитков, полученных по различ-
ным вариантам, представлено в таблице.
Рис. 2. Прессованый электрод из счисток реакционной массы
Рис. 3. Слитки титана, выплавленные способом КЭШП из ре-
акционной массы (а) и титановой губки (б)
Массовая доля азота и кислорода в титане КЭШП, %
№ плавки Электрод Шлак N O
1 Счистки реакционной массы CaF2 0,110
0,110
0,75
0,76
2 »» CaF2 + Ca (3,4 %) 0,110
0,093
0,75
0,61
3 Титановая губка, загрязненная кислородом CaF2 0,026
0,023
0,110
0,110
4 »» CaF2 + Ca (2,5 %) 0,026
0,022
0,110
0,083
Прим е ч а н и е . В числителе указано исходное содержание, в знаменателе – после переплава.
6
Как видно из таблицы, электрошлаковая плавка
в аргоне даже под стандартным флюсом (CaF2) поз-
воляет компактировать губчатый титан и счистки в
слитки без дополнительного загрязнения металла
азотом и кислородом. Введение в шлаки КЭШП
металлического кальция обеспечивает рафинирова-
ние титана от азота и кислорода, соответственно, на
10…15 и 20…25 %.
1. Тихоновский А. Л., Тур А. А., Туник А. В. Электронно-
лучевой переплав титановой губки – новый способ полу-
чения титановых слитков и слябов // Пробл. спец. элек-
трометаллургии. – 1993. – № 1. – С. 66—70.
2. Курапов Ю. В., Тихоновский А. Л., Маркин Ю. В. Элек-
троннолучевой переплав титана // Спец. электрометал-
лургия. – 1973. – № 21. – С. 68—72.
3. Электронно-лучевая плавка титана / Б. Е. Патон, Н. П. Три-
губ, С. В. Ахонин, Г. В. Жук. – Киев: Наук. думка,
2006. – 248 с.
4. Плазменно-дуговой переплав титана / В. Р. Пилипчук,
В. И. Лакомский, А. Н. Петрунько и др. // Спец. элект-
рометаллургия. – 1970. – № 4. – С. 89—94.
5. Колобов Г. А., Лебедев В. В., Лукошников И. Е. Техно-
логия рафинирования титана и его сплавов // Сб. тр.
международ. конф. «Ti-2005 в СНГ» (Украина, г. Киев,
22—25 мая 2005 г.). – Киев: Наук. думка, 2006. –
С. 99—100.
6. Гуревич С. М., Дидковский В. П., Новиков Ю. К. Элект-
рошлаковая выплавка слитков титановых сплавов // Ав-
томат. сварка. – 1963. – № 10. – С. 37—42.
7. Нефзигер Р. Х. Шлаки для электрошлаковой выплавки
титана и режимы плавки // Электрошлаковый пере-
плав. – Киев: Наук. думка, 1971. – С. 202—218.
8. ЭШП титана: вчера, сегодня, завтра / Б. Е. Патон, Б. И. Ме-
довар, М. Г. Бенц и др. // Пробл. спец. электрометал-
лургии. – 1999. – № 2. – С. 3—9.
9. Медовар Б. И., Майоренко В. М., Богаченко А. Г. Беска-
мерная электрошлаковая выплавка титановых слитков
прямоугольной формы // Специальная электрометаллур-
гия. – Киев: Наук. думка, 1972. – С. 51—52.
10. Ryabtsev A. D., Troyansky A. A. Electroslag remelting of
metals and alloys under fluxes with active additions in fur-
naces of chamber type (ChESR) // Processing of the 2005
Intern. Symp. on Liquid Metal Proc. and Casting «LMPC
2005» (Santa Fe, USA, Sept. 18—21, 2005). – Santa Fe,
2005. – P. 227—232.
11. Рябцев А. Д., Троянский А. А. Электрошлаковый пере-
плав металлов и сплавов под флюсами с активными добав-
ками в печах камерного типа // Электрометаллургия. –
2005. – № 4. – С. 25—32.
12. Троянский А. А., Рябцев А. Д. О работах Донецкого на-
ционального технического университета по электрошлако-
вой выплавке и рафинированию титана // Титан. –
2007. – № 1. – С. 28—31.
13. Ryabtsev A. D., Troyansky O. A. Chamber Electroslag Re-
melting (ChESR)- a new method for enhanced quality ingot
production // Proc. of The Third biennial academic conf.
baosteel BAC 2008 (Shanghai, China, Sept. 26—28,
2008). – Shanghai, 2008. – P. 39—42.
14. Радченко В. Н., Тарлов О. В., Максимов А. П. О пове-
дении кислорода при электрошлаковом переплаве тита-
на // Пробл. спец. электрометаллургии. – 1991. –
№ 2. – С. 15—19.
15. ESR as a Fast Technique to Dissolve Nitrogen-rich Inclusi-
ons in Titanium / M. G. Benz, P. J. Meschter, J. P. Nic et
al. // Materials Research Innovations. – 1999. –
№ 6. – P. 364—368.
16. «Active slag» ESR refining of titanium alloys for dissolution
of nitrogen-rich inclusions / A. D. Riabtsev, O. V. Tarlov,
V. V. Pashinsky et al. // Proc. of the Ninth World Conf.
on Titanium (Saint-Petersburg, Russia, 7—11 June 1999). –
Saint-Petersburg: CRISN «Prometey», 1999. – P. 1507—1514.
17. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов /
Под ред. С. М. Гуревича – Киев: Наук. думка, 1979. –
300 с.
18. Некоторые особенности легирования титана кислоро-
дом / С. И. Давыдов, Л. Я. Шварцман, А. В. Овчинни-
ков, С. М. Теслевич // Ti-2006 в СНГ: Материалы меж-
дунар. науч.-техн. конф. (21—24 мая 2006 г., Суздаль,
Россия). – Киев: Наук. думка, 2006. – С. 253—257.
19. Получение титана повышенной прочности путем легирова-
ния кислородом в процессе камерного электрошлакового
переплава / А. Д. Рябцев, С. И. Давыдов, А. А. Троян-
ский и др. // Современ. электрометаллургия. – 2007. –
№ 3. – С. 3—6.
ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет»
КП «ЗТМК», Запорожье
Поступила 19.06.2009
AN INTERNATIONAL HISTORY
OF ELECTRON BEAM WELDIMG
D.V. Dobeneck
В основу книги легли воспоминания авторитетных специалистов из шести разных стран,
работавших и работающих сейчас в области электронно-лучевой сварки и раскрываю-
щих различные аспекты ее развития. Здесь представлены личный опыт д-ра Стейгер-
валда как изобретателя и предпринимателя о котором сегодня сказали бы «получил
начальный капитал от ангела-инвестора»; оценка технических достижений, описанная
Др. Сайе; соревнование между всеми ЭЛ компаниями США, сравненное с плановой
экономикой Советского Союза, в котором представлены шесть промышленных комп-
лексов, каждый из которых отвечает за определенный аспект целого; далее представлена
откровенная оценка лицензионных соглашений начиная с Hamilton Standard до Nippon
Electric Company (NEC) или Hawker Siddley, каждое с выдающимися научно-исследо-
вательскими организациями для продвижения технологий (Университет г. Осака в
Японии и Институт сварки TWI в Великобритании): д-р Дитрих занимается описанием
поколения от Zeiss через Hamilton Standard до Leybold/Heraeus и PTR. Д. В. Добенек
обобщил информацию о деятельности во всем мире большинства университетов и ком-
паний для того, чтобы сделать эту книгу наиболее полной.
В книге также раскрывается суть двух противоположных изобретений: Др. Стей-
гервалд проводил эксперименты с электронными микроскопами и открыл их потенциал
для бурения и сварки. У него было решение и он искал применение. С другой стороны,
перед Др. Жак-Андре Стора стояла проблема, которую необходимо было решить: сварка
химически активных материалов. Она требовала вакуумного процесса, и он нашел решение в ЭЛ сварке.
7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96030 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T07:18:26Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рябцев, А.Д. Троянский, А.А. Давыдов, С.И. 2016-03-10T12:54:26Z 2016-03-10T12:54:26Z 2009 Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве / А.Д. Рябцев, А.А. Троянский, С.И. Давыдов // Современная электрометаллургия. — 2009. — № 4 (97). — С. 5-7. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96030 669.187.56.002.2 Показаны возможности камерного электрошлакового переплава в переработке титановой губки и отходов титанового производства (счистки реакционной массы с крышек реакционных реторт) в кондиционные слитки. Введение в процессе переплава в шлак металлического кальция обеспечивает рафинирование титана от кислорода и азота. The capabilities of a chamber-type electroslag remelting in recycling of titanium sponge and wastes of titanium production (refining of reaction mass from covers of reaction retorts) into standard ingots are shown. Adding of metal calcium into slag during the remelting process provides the titanium refining from oxygen and nitrogen. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрошлаковая технология Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве Refining of titanium from oxygen and nitrogen in electroslag remelting Article published earlier |
| spellingShingle | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве Рябцев, А.Д. Троянский, А.А. Давыдов, С.И. Электрошлаковая технология |
| title | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| title_alt | Refining of titanium from oxygen and nitrogen in electroslag remelting |
| title_full | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| title_fullStr | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| title_full_unstemmed | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| title_short | Рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| title_sort | рафинирование титана от кислорода и азота при электрошлаковом переплаве |
| topic | Электрошлаковая технология |
| topic_facet | Электрошлаковая технология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96030 |
| work_keys_str_mv | AT râbcevad rafinirovanietitanaotkislorodaiazotapriélektrošlakovompereplave AT troânskiiaa rafinirovanietitanaotkislorodaiazotapriélektrošlakovompereplave AT davydovsi rafinirovanietitanaotkislorodaiazotapriélektrošlakovompereplave AT râbcevad refiningoftitaniumfromoxygenandnitrogeninelectroslagremelting AT troânskiiaa refiningoftitaniumfromoxygenandnitrogeninelectroslagremelting AT davydovsi refiningoftitaniumfromoxygenandnitrogeninelectroslagremelting |