Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента
Создана технология утилизации лома инструментов чеканочного монетного производства способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Определены технологические параметры процесса переплава, обеспечивающие марочный состав стали 5ХВ2С в получаемой заготовке. Технология может быть реализован...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96241 |
| 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: | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 2 (103). — С. 23-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860268372956020736 |
|---|---|
| author | Мушегян, В.О. |
| author_facet | Мушегян, В.О. |
| citation_txt | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 2 (103). — С. 23-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Создана технология утилизации лома инструментов чеканочного монетного производства способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Определены технологические параметры процесса переплава, обеспечивающие марочный состав стали 5ХВ2С в получаемой заготовке. Технология может быть реализована на предприятиях Украины.
Technology has been developed for utilization of scrap of tools of money coining production using the method of electron beam melting with an intermediate crucible. The technological parameters of remelting process are determined guaranteeing the grade composition of steel 5KhV2S in the produced billet. The technology can be realized at the enterprises of Ukraine.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:03:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.526:51.001.57
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЕРЕПЛАВ
ОТХОДОВ ЧЕКАНОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА
В. О. Мушегян
Создана технология утилизации лома инструментов чеканочного монетного производства способом электронно-лу-
чевой плавки с промежуточной емкостью. Определены технологические параметры процесса переплава, обеспечи-
вающие марочный состав стали 5ХВ2С в получаемой заготовке. Технология может быть реализована на предприятиях
Украины.
Technology has been developed for utilization of scrap of tools of money coining production using the method of electron
beam melting with an intermediate crucible. The technological parameters of remelting process are determined guaran-
teeing the grade composition of steel 5KhV2S in the produced billet. The technology can be realized at the enterprises
of Ukraine.
Ключевые слова: штамповая сталь; отходы; электронно-лу-
чевой переплав; структура; хладноломкость
В 1994 г. в связи с введением национальной валюты
создали Банкнотно-монетный двор Национального
банка Украины (НБУ). В апреле 1998 г. открыли
Монетный двор, который является составной
частью комплекса Банкнотно-монетного двора
НБУ. Его основная задача заключается в обеспе-
чении потребностей государства в памятных и юби-
лейных монетах из дорогостоящих и цветных метал-
лов, монетах массового оборота, государственных
наградах и знаках; отечественных организаций – в
изготовлении ведомственных наград и памятных
медалей; зарубежных стран – в выполнении зака-
зов на чеканку монет как из дорогостоящих метал-
лов, так и массового оборота [1].
С целью обеспечения инструментами многочис-
ленного штампового оборудования для чеканки мо-
нет за рубежом закупили инструментальную сталь
типа 5ХВ2С (табл. 1, рис. 1). По мере износа ин-
струмента накопились значительные запасы лома
указанной штамповой стали, поэтому в настоящее
время актуальной является задача его переработки
в заготовки для производства новых штампов, ка-
чество которых не уступало бы качеству исходных.
При этом следует сохранить химический состав и
структуру исходной стали.
Сталь рабочего инструмента должна отличаться
высокой твердостью, износостойкостью и проч-
ностью, повышенным сопротивлением пластичес-
ким деформациям, достаточной вязкостью (особен-
но для инструментов, испытывающих динамичес-
кие нагрузки).
Необходимость в удовлетворительном уровне
ударной вязкости обусловлена склонностью штам-
повых сталей к хрупкому разрушению. При ком-
натной температуре вязкость образцов с гладким
надрезом KCU составляет 1…4 Дж/см2 [2].
Работа разрушения надрезанного ударного об-
разца ан состоит из двух частей: затрачиваемой на
пластическое и упругое деформирование образца
до возникновения на дне надреза трещины (работа
зарождения трещины аз) и расходуемой на расп-
ространение этой трещины по сечению образца (ра-
бота развития трещины ар).
© В. О. МУШЕГЯН, 2011
Т а б л и ц а 1 . Химический состав стали 5ХВ2С
Образец
Массовая доля элементов, %
W V Si Cu Mo Mn Ni Cr
Марочный 1,80… 2,30 < 0,30 0,80… 1,10 < 0,30 < 0,30 0,15… 0,45 < 0,35 0,90… 1,20
Исходный 1,96 0,16 0,54 0,30 0,25 0,25 0,21 0,97
ЭЛПЕ 1,95 0,14 0,87 0,02 0,05 0,19 0,21 0,96
23
Установлено [3], что ар – характеризует рабо-
ту, затрачиваемую на окончательное разрушение
при вязком изломе. При хрупком разрушении вы-
сокопрочных сталей, какими являются инструмен-
тальные стали, работа развития трещины ар очень
мала. Для таких сталей вязкость характеризуется
только работой зарождения трещины аз.
Одним из наиболее прогрессивных способов
плавки является ЭЛПЕ. Благодаря вакуумной за-
щитной атмосфере и длительному воздействию кон-
центрированного нагрева электронным лучом в про-
межуточной емкости металл рафинируется от вред-
ных примесей, а также от неметаллических вклю-
чений, которые являются концентраторами напря-
жений и зародышами для развития трещин [4]. Уда-
ление примесей и неметаллических включений спо-
собствует росту пластичности металла, в частности
значительному повышению ударной вязкости [5].
Отрицательным фактором ЭЛПЕ является ис-
парение в условиях вакуума легирующих элемен-
тов, особенно с высокой упругостью пара при тем-
пературе расплава. Для стали 5ХВ2С таким эле-
ментом является марганец, содержание которого
должно быть выдержано в пределах 0,15…0,45 мас. %.
Настоящее исследование заключалось в прове-
дении серии экспериментальных плавок с целью оп-
ределения технологических параметров ЭЛПЕ,
обеспечивающих удовлетворительное качество ме-
талла заготовок штамповой
стали при сохранении ее ма-
рочного состава.
Плавки проводили в НТЦ
«Патон-Армения» МНТК
«ИЭС им. Е. О. Патона» на
электронно-лучевой установ-
ке ВМ-1 [6] по следующей
технологии. Лом чеканочного
инструмента помещали в заг-
рузочное устройство установ-
ки, печь вакуумировали.
Плавку осуществляли че-
тырьмя пушками: первая и
вторая пушки плавят лом в
промежуточную емкость,
третьей пушкой нагревают
расплав металла в промежуточ-
ной емкости, который затем
сливают в кристаллизатор.
В кристаллизаторе с помощью четвертой пушки
осуществляли нагрев слитка для создания благопри-
ятной его структуры и бездефектной поверхности.
Получены цилиндрические слитки диаметром
60 мм и длиной 650 мм, из которых затем изгото-
вили заготовки чеканочного инструмента (рис. 1, б).
Опробованы различные технологические режимы
плавки (табл. 2): от медленного переплава (режим 1)
до переплава с высокой производительностью
(режим 3). Содержание марганца возрастает при
увеличении производительности плавки (рис. 2).
Это объясняется уменьшением времени нахождения
жидкой стали в промежуточной емкости, а следо-
вательно, уменьшением испарения марганца из рас-
плава. При скорости плавки 200 кг/ч массовая доля
марганца в слитке соответствовала марочному сос-
таву стали 5ХВ2С (табл. 1).
Металл заготовок чеканочного инструмента под-
вергали металлографическим исследованиям. Мик-
роструктуру выявляли в 4%-м растворе НNО3, а
затем изучали на оптическом микроскопе «Neophot-32»
(рис. 3). Микротвердость измеряли на микротвер-
домере М-400 фирмы «Leco» при нагрузке 100 г.
Микроструктура образца исходного металла (рис.
3, а, б) является мелкодисперсным мартенситом и
составляет HV 6810 МПа по всему сечению.
Т а б л и ц а 2 . Технологические режимы электронно-луче-
вой плавки стали 5ХВ2С на установке ВМ-1
№
режима
Скорость плавки,
кг/ч
Мощность пушек, кВт
1+2-я 3-я 4-я
1 100 100 60 35
2 145 150 40 20
3 200 180 30 15
Рис. 2. Зависимость содержания марганца от режима плавки
(табл. 2); v – скорость плавки
Рис. 1. Заготовки чеканочного инструмента из стали 5ХВ2С: а – стандартная; б – полу-
ченная способом электронно-лучевого переплава с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ)
24
Скорость охлаждения при закалке была доста-
точной для образования мелкодисперсного мартен-
сита. Такая структура способствует высокой проч-
ности и низкой пластичности. Микроструктура об-
разца металла ЭЛПЕ (рис. 3, в, г) является троос-
титной, что способствует уменьшению прочности и
большей пластической деформации. Микротвер-
дость составляет HV 4010 МПа по краю образца,
а ближе к центру зафиксировано снижение микрот-
вердости до HV 3830 МПа.
Металл заготовки, полученной из слитка ЭЛПЕ,
характеризуется пластичностью, что позволяет из-
готовить из него инструмент необходимой формы.
Выводы
1. Создана технология переплава отходов чеканоч-
ного инструмента для штамповки монет с помощью
электронно-лучевой плавки с промежуточной ем-
костью, позволяющая обеспечить необходимые хи-
мический состав и свойства металла заготовки.
2. Показано, что данная технология позволяет
осуществлять переработку использованных штам-
пов Монетного двора Украины силами отечествен-
ных предприятий.
1. http://www.rada.com.ua/rus/catalog/8322/.
2. Евтушенко А. Т. Исследование влияния структуры, тер-
мической обработки и состава штамповой стали на хлад-
ностойкость // Ползунов. вестник. – 2009. – № 1-2. –
С. 242—249.
3. Гуляев А. П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1977. –
664 с.
4. Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Три-
губ, Д. А. Козлитин, С. В. Ахонин и др. – Киев: Наук.
думка, 1997. – 265 с.
5. Электронно-лучевая плавка титана / Б. Е. Патон, Н. П. Три-
губ, С. В. Ахонин, Г. В. Жук. – Киев: Наук. думка,
2006. – 248 с.
6. Мушегян В. О. Электронно-лучевая установка для плавки
молибдена // Современ. электрометаллургия. – 2010. –
№ 1. – С. 34—36.
ГП НТЦ «Патон-Армения»
ИЭС им. Е. О. Патона НАН УКраины
Поступила 24.05.2011
Рис. 3. Микроструктура стали 5ХВ2С: исходная (а – 100, б – 1000); после ЭЛПЕ (в – 100, г – 1000)
25
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96241 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:03:25Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мушегян, В.О. 2016-03-12T17:02:40Z 2016-03-12T17:02:40Z 2011 Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 2 (103). — С. 23-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96241 669.187.526:51.001.57 Создана технология утилизации лома инструментов чеканочного монетного производства способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Определены технологические параметры процесса переплава, обеспечивающие марочный состав стали 5ХВ2С в получаемой заготовке. Технология может быть реализована на предприятиях Украины. Technology has been developed for utilization of scrap of tools of money coining production using the method of electron beam melting with an intermediate crucible. The technological parameters of remelting process are determined guaranteeing the grade composition of steel 5KhV2S in the produced billet. The technology can be realized at the enterprises of Ukraine. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента Electron beam remelting of wastes of coinage tool Article published earlier |
| spellingShingle | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента Мушегян, В.О. Электронно-лучевые процессы |
| title | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| title_alt | Electron beam remelting of wastes of coinage tool |
| title_full | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| title_fullStr | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| title_full_unstemmed | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| title_short | Электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| title_sort | электронно-лучевой переплав отходов чеканочного инструмента |
| topic | Электронно-лучевые процессы |
| topic_facet | Электронно-лучевые процессы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96241 |
| work_keys_str_mv | AT mušegânvo élektronnolučevoipereplavothodovčekanočnogoinstrumenta AT mušegânvo electronbeamremeltingofwastesofcoinagetool |