Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки
Проведена серия исследований по производству опытно-промышленной партии молибденовых труб из слитков электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. На основании данных о структуре и пороге хладноломкости метала создана технологическая карта получения молибденовых труб. Показана возможность созд...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96146 |
| 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: | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки / В.О. Мушегян, Г.Х. Карапетян, Н.М. Туренков // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 3 (100). — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859590443623251968 |
|---|---|
| author | Мушегян, В.О. Карапетян, Г.Х. Туренков, Н.М. |
| author_facet | Мушегян, В.О. Карапетян, Г.Х. Туренков, Н.М. |
| citation_txt | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки / В.О. Мушегян, Г.Х. Карапетян, Н.М. Туренков // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 3 (100). — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Проведена серия исследований по производству опытно-промышленной партии молибденовых труб из слитков электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. На основании данных о структуре и пороге хладноломкости метала создана технологическая карта получения молибденовых труб. Показана возможность создания в Украине технологической цепочки производства проката тугоплавких металлов – от выплавки слитка до теплой прокатки труб.
A series of investigations was carried out on production of pilot-industrial batch of pipes of ingots of electron beam cold hearth melting. Basing on data about structure and brittleness threshold of metal, the technological chart of producing molybdenum pipes was made. The feasibility of creation in Ukraine of the technological chain of production of rolled metal of refractory metals starting from ingot melting up to hot rolling of pipes is shown.
|
| first_indexed | 2025-11-27T15:30:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.526:51.001.57
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ
ИЗ СЛИТКОВ МОЛИБДЕНА
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЛАВКИ
В. О. Мушегян, Г. Х. Карапетян, Н. М. Туренков
Проведена серия исследований по производству опытно-промышленной партии молибденовых труб из слитков элект-
ронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. На основании данных о структуре и пороге хладноломкости металла
создана технологическая карта получения молибденовых труб. Показана возможность создания в Украине технологи-
ческой цепочки производства проката тугоплавких металлов – от выплавки слитка до теплой прокатки труб.
A series of investigations was carried out on production of pilot-industrial batch of pipes of ingots of electron beam cold
hearth melting. Basing on data about structure and brittleness threshold of metal, the technological chart of producing
molybdenum pipes was made. The feasibility of creation in Ukraine of the technological chain of production of rolled metal
of refractory metals starting from ingot melting up to hot rolling of pipes is shown.
Ключ е вы е с л о в а : молибден; слиток; электронно-лу-
чевой переплав; промежуточная емкость; горячее прессова-
ние; порог хладноломкости; раскатка труб
Производство металлопродукции из тугоплавких
металлов (ТМ), в том числе и молибдена, является
обязательным фактором развития научно-техничес-
кого прогресса в таких отраслях, как атомная энер-
гетика, ракетостроение, космическое машинострое-
ние, сверхзвуковая авиация (в агрегатах, работаю-
щих при температурах выше 1200 °С) [1, 2]. Поэ-
тому совершенствование технологии изготовления
проката из ТМ, в частности труб, с целью улучше-
ния их качества, ужесточения точности геометри-
ческих размеров и свойств, весьма актуально.
Немаловажным аспектом при использовании
труб из ТМ является снижение их себестоимости.
В СССР, когда такая эксклюзивная продукция, как
трубы из ТМ, выпускалась всего на нескольких
предприятиях, вопрос о их себестоимости практи-
чески не поднимался. Изготовление этих труб пол-
ностью контролировалось государством.
В связи с тем, что Украина все больше интегри-
руется в мировую экономику с рыночными отноше-
ниями и жесточайшей конкуренцией, необходи-
мость в разработке конкурентоспособной техно-
логии производства труб из ТМ, в том числе из
молибдена, является своевременной.
Технология производства труб из молибдена
включает обязательный горячий передел (экстру-
зию) слитка в гильзу, ее механическую и химичес-
кую обработку, а также последующий теплый пе-
редел, аналогично холодному, придающий трубам
требуемые свойства и геометрические размеры.
Ввиду характерной для металлов VIа группы
хрупкости молибдена при комнатной температуре
его деформацию осуществляют в нагретом состо-
янии при температурах выше температуры хрупко-
вязкого перехода Tх. Этот так называемый порог
хладноломкости в значительной степени зависит от
обработки металла, его структуры, качества поверх-
ности и обычно составляет 350…500 °С [3].
Вследствие указанных особенностей теплый пе-
редел молибденовых труб является трудо- и энер-
гоемким многоцикловым процессом, требующим
создания специальных условий деформирования,
использования теплостойкого инструмента, слож-
ных химических обработок, длительных вакуум-
ных термообработок, применения дорогостоящих
смазок и покрытий, постоянного научного сопро-
вождения технологии с отбором и исследованием
образцов по всей технологической цепочке.
Поскольку процесс изготовления труб из молиб-
дена является весьма сложным и дорогостоящим, в
настоящей статье авторы рассматривают сквозную
(комплексную) технологию изготовления труб из
литых тугоплавких металлов и их сплавов (молиб-
дена марки МЧВП), снижающую затраты на их
производство, в том числе вследствие полной реа-
лизации на предприятиях Украины.
Любое производство металлопродукции из ли-
тых металлов начинается с выплавки слитка. Среди
способов получения молибденовых слитков [4] с
точки зрения чистоты металла электронно-лучевая
плавка является преимущественной, поскольку в
глубоком вакууме (остаточное давление газов менее
1⋅10—2Па) плавящийся металл очищается от вред-
ных примесей внедрения (кислорода, азота и водо-
© В. О. МУШЕГЯН, Г. Х. КАРАПЕТЯН, Н. М. ТУРЕНКОВ, 2010
18
рода), а также сопутствующих
легкоплавких металлов, таких
как железо, медь, никель и ко-
бальт. Чистота металла при
этом достигает 99,99 %.
Однако металл слитков пря-
мого электронно-лучевого пе-
реплава характеризуется значи-
тельной крупнозернистостью,
что отрицательно сказывается
на его пластичности за счет ма-
лоразвитой поверхности границ
и повышенной удельной кон-
центрации примесей по грани-
цам зерен (рис. 1, а).
В ходе эксперимента по соз-
данию кооперации производс-
тва труб из ТМ между НТЦ
«Патон-Армения» и ГП НИТИ им. Я. Е. Осады
получена опытно-промышленная партия молибде-
новых труб из слитков электронно-лучевой плавки.
В НТЦ способом ЭЛПЕ изготовлены эксперимен-
тальные слитки молибдена чистого вакуумного пе-
реплава (МЧВП) [5] с равноосной и относительно
мелкозернистой структурой (рис. 1, б).
Механические свойства металла слитков, опре-
деленные при комнатной температуре, приведены
в табл. 1. Вследствие указанного эффекта хладно-
ломкости свойства литого металла далеки от требу-
емых для эксплуатации изделий из молибдена.
Дальнейшего улучшения свойств литых туго-
плавких металлов обычно достигают путем горячей
деформации – ковки, прессования или прокатки
в валках. Согласно имеющемуся опыту производ-
ства труб из молибдена выбрали прессование.
Высокотемпературное прессование литого ма-
лопластичного металла, в том числе и молибдена,
является преимущественным, по сравнению с горя-
чей ковкой или косой прокаткой, поскольку при
первом (экструзии) соблюдается наиболее благо-
приятная схема деформации – схема всесторонне-
го неравномерного сжатия. Слитки молибдена де-
формировать при помощи ковки даже при темпера-
турах 1350…1450 °С не удавалось из-за образова-
ния трещин по границам зерен [1, 3].
Горячую деформацию молибденовых полых за-
готовок осуществляли на горизонтальном гидрав-
лическом прессе усилием 16 МН из втулки контей-
нера диаметром 120 мм. Скорость пуансона при прес-
совании составляла 230…320 мм/с, температура наг-
рева слитков перед прессованием равнялась
1350…1450 °С. В качестве технологического инс-
трумента пресса использовали матрицы с рабочим
диаметром 52 мм из стали 3Х2В8Ф и иглы диамет-
ром 30 мм из стали 5Х3В3МФС. Нагрев заготовок
производили в вертикальном индукторе до температуры
1350…1450 °С в проточном аргоне.
Горячепрессованные трубные заготовки имели
размер 52 11 1730 мм. Визуальный осмотр полу-
ченных трубных заготовок показал отсутствие на
их поверхности видимых трещин и разрывов. Ка-
чество поверхности заготовок соответствует качес-
тву обычных горячедеформированных труб. Ана-
лиз микроструктуры металла труб показал, что на
фоне зерен, вытянутых вдоль оси, имеются новые
рекристаллизованные зерна правильной формы.
Степень рекристаллизации достигала примерно
30…50 % в поле зрения микроскопа.
Механические свойства прессованных труб, оп-
ределенные при комнатной температуре с помощью
растяжения образцов (табл. 1), свидетельствуют о
достаточной пластичности металла для последую-
щей деформации. Это обусловлено весьма точно
выбранной температурой прессования – выше тем-
пературы рекристаллизации деформированного ме-
талла Tр. Кроме того, полученная микроструктура
металла труб и их механические свойства позволили
исключить перед последующим теплым переделом
сложные дорогостоящие операции химической и
вакуумной термической обработки. В результате
механической обработки заготовки под теплый пе-
редел приобрели размер 48 8 (300…600) мм.
Теплую прокатку подготовленных молибденовых
заготовок сечением 48 8 мм и последующих пере-
дельных труб осуществляли в клетях станов соответ-
ственно ХПТ-32 и ХПТР 8-15, оборудованных уст-
ройствами для нагрева как прокатываемых труб, так
и технологического инструмента в виде калибров,
роликов и оправок [6]. Весь инструмент изготовлен
из теплостойких сталей типа Р18 и 3Х2В8.
Необходимость проведения теплой прокатки
заключается в регламентировании упрочнения ме-
талла труб, обеспечиваемого путем постепенного
увеличения степени деформации по проходам пе-
Рис. 1. Макроструктура слитков молибдена МЧВП диаметром 120 мм электронно-лучевой
плавки (1/4 поперечного сечения): а – прямой переплав; б – электронно-лучевая плавка
с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ)
Т а б л и ц а 1 . Механические свойства молибдена
Состояние
металла
σв, МПа σ0,2, МПа δ, % ψ, %
Cлиток 310…350 270…320 2…8 3… 16
Трубная
заготовка
500…540 400…470 17… 25 23…30
19
редельных труб в процессе их переката на меньший
размер при соблюдении максимально благоприят-
ных температурно-деформационных условий [6]. С
учетом особенностей металлов VIа группы, т. е. на-
личия температурного перехода из хрупкого в вяз-
кое состояние Tх (порога хладноломкости), важным
фактором являлась необходимость обоснованного
выбора температуры дальнейшей теплой прокатки
горячедеформированных передельных труб. С этой
целью определяли Tх по результатам испытания на
ударный изгиб образцов типа менаже, отобранных
от прессованных труб и имеющих частично рекрис-
таллизованную структуру. Образцы испытывали в
интервале температур 50…450 °С.
Анализ полученных экспериментальных данных
показал, что температура перехода молибдена из
хрупкого в пластичное состояние находится на
уровне 200…300 °С. Однако, учитывая длительный
контакт прокатываемого металла с технологичес-
ким инструментом в клетях трубопрокатных станов,
где происходит существенный отвод тепла, для теп-
лой прокатки молибденовых труб рекомендована
температура нагрева труб на 150…200 °С выше по-
рога хладноломкости. Ориентируясь на данные, по-
лученные в работах [7, 8], авторы разработали мар-
шрут изготовления труб и режимы их термической
обработки (табл. 2), где каждая последующая по-
зиция маршрута отражает размерную часть трубы
готового размера.
По разработанному маршруту изготовили мо-
либденовые трубы диаметром 10…26 мм и толщи-
ной стенки 0,5…2,0 мм (рис. 2). Данный сортамент
труб может представлять интерес для потенциаль-
ных потребителей молибденовой продукции как на-
иболее востребованный.
Выводы
1. В результате производственной кооперации оте-
чественных предприятий создана технологическая
цепочка производства молибденовых труб.
2. Доказана принципиальная возможность соз-
дания в Украине полного производственного цикла
получения проката тугоплавких металлов на основе
слитков ЭЛПЕ.
3. Металл молибденовых слитков ЭЛПЕ по сво-
им свойствам (содержание примесей, структура, по-
рог хладноломкости) полностью отвечает требова-
ниям к заготовке для производства труб.
1. Технология и оборудование для обработки тугоплавких
порошковых и композиционных материалов / А. П. Ко-
ликов, А. В. Крупин, П. И. Полухин и др. – М.: Метал-
лургия, 1989. – 384 с.
2. Отрощенко В. В ракете и лазере, в реакторе и пушке //
Металл. – 2005. – № 4. – С. 82—94.
3. Моргунова Н. Н., Клыпин Б. А., Бояршинов В. А. Спла-
вы молибдена. – М.: Металлургия, 1975. – 392 с.
4. Зеликман А. Н. Молибден. – М.: Металлургия, 1970. –
440 с.
5. Мушегян В. О. Электронно-лучевая плавка восстановлен-
ного концентрата молибдена // Современ. электрометал-
лургия. – 2009. – № 4. – С. 26—28.
6. Устройство для газового нагрева очага деформации и
технологического инструмента при теплой прокатке тон-
костенных труб из хрупких тугоплавких металлов и спла-
вов / Н. М. Туренков, М. В. Потапов, М. Н.Туренков и
др. // Металлург. и горноруд. пром-сть. – 2007. –
№ 6. – С. 53—55.
7. Тенденции развития технологии производства труб из ту-
гоплавких металлов (ТМ) в Украине / Н. М. Туренков,
В. О. Мушегян, В. П. Блощинский и др. // Материалы
конф. «Трубы—Украина—2007» (Днепропетровск, 23—26
сент. 2007 г.). – Днепропетровск, 2007. – С. 23—26.
8. Крупин А. В., Соловьев В. Я. Пластическая деформация
тугоплавких металлов. – М.: Металлургия, 1971. – 352 с.
НТЦ «Патон—Армения»
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев,
ОАО «Завод чистого железа», Ереван,
ГП НИТИ им. Я. Е. Осады, Днепропетровск
Поступила 04.06.2010
Рис. 2. Трубы различного диаметра из молибдена ЭЛПЕ
Т а б л и ц а 2 . Технологический маршрут изготовления труб из молибдена ЭЛПЕ
Размер труб
(диаметр толщина), мм
Вид деформации
Вытяжка
за проход, кратная
Относительная
деформация, %
Температура нагрева, °С
труб инструмента
35 5 ХПТ-32 2,13 53 450… 500 200…250
26,0 2,0 ХПТ-32 2,55 60 450… 500 200…250
21,6 1,0 ХПТР 8-15 2,85 64 350… 400 250…300
14 1 ХПТ-32 4,5 77 350…400 300…350
12,0 0,7 ХПТР 8-15 1,60 40 350… 400 300…350
10,0 0,5 ХПТР 8-15 1,66 40 300… 350 300…350
Прим е ч а н и я : 1. Исследовали заготовки 48 8 мм. 2. Для всех труб проведены холодная и термическая обработки.
20
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96146 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T15:30:32Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мушегян, В.О. Карапетян, Г.Х. Туренков, Н.М. 2016-03-11T21:23:13Z 2016-03-11T21:23:13Z 2010 Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки / В.О. Мушегян, Г.Х. Карапетян, Н.М. Туренков // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 3 (100). — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96146 669.187.526:51.001.57 Проведена серия исследований по производству опытно-промышленной партии молибденовых труб из слитков электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. На основании данных о структуре и пороге хладноломкости метала создана технологическая карта получения молибденовых труб. Показана возможность создания в Украине технологической цепочки производства проката тугоплавких металлов – от выплавки слитка до теплой прокатки труб. A series of investigations was carried out on production of pilot-industrial batch of pipes of ingots of electron beam cold hearth melting. Basing on data about structure and brittleness threshold of metal, the technological chart of producing molybdenum pipes was made. The feasibility of creation in Ukraine of the technological chain of production of rolled metal of refractory metals starting from ingot melting up to hot rolling of pipes is shown. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электронно-лучевые процессы Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки Technology of producing pipes of molybdenum ingots of electron beam melting Article published earlier |
| spellingShingle | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки Мушегян, В.О. Карапетян, Г.Х. Туренков, Н.М. Электронно-лучевые процессы |
| title | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| title_alt | Technology of producing pipes of molybdenum ingots of electron beam melting |
| title_full | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| title_fullStr | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| title_full_unstemmed | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| title_short | Технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| title_sort | технология получения труб из слитков молибдена электронно-лучевой плавки |
| topic | Электронно-лучевые процессы |
| topic_facet | Электронно-лучевые процессы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96146 |
| work_keys_str_mv | AT mušegânvo tehnologiâpolučeniâtrubizslitkovmolibdenaélektronnolučevoiplavki AT karapetângh tehnologiâpolučeniâtrubizslitkovmolibdenaélektronnolučevoiplavki AT turenkovnm tehnologiâpolučeniâtrubizslitkovmolibdenaélektronnolučevoiplavki AT mušegânvo technologyofproducingpipesofmolybdenumingotsofelectronbeammelting AT karapetângh technologyofproducingpipesofmolybdenumingotsofelectronbeammelting AT turenkovnm technologyofproducingpipesofmolybdenumingotsofelectronbeammelting |