Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП
Предложен способ удаления адсорбированных газов и влаги из расходуемого электрода, спрессованного из губчатого титана, посредством его нагрева проходящим электрическим током в процессе вакуумирования камерной электрошлаковой печи. Method of removal of adsorbed gases and moisture from consumable elec...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96522 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП / И.В. Протоковилов // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859595049881305088 |
|---|---|
| author | Протоковилов, И.В. |
| author_facet | Протоковилов, И.В. |
| citation_txt | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП / И.В. Протоковилов // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Предложен способ удаления адсорбированных газов и влаги из расходуемого электрода, спрессованного из губчатого титана, посредством его нагрева проходящим электрическим током в процессе вакуумирования камерной электрошлаковой печи.
Method of removal of adsorbed gases and moisture from consumable electrode, pressed of spongy titanium, using its heating by passing electric current in the process of chamber electroslag furnace, is offered.
|
| first_indexed | 2025-11-27T19:53:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.56.001.3
ДЕГАЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОДА,
СПРЕССОВАННОГО ИЗ ГУБЧАТОГО ТИТАНА,
В ПРОЦЕССЕ ВАКУУМИРОВАНИЯ
КАМЕРНОЙ ПЕЧИ ЭШП*
И. В. Протоковилов
Предложен способ удаления адсорбированных газов и влаги из расходуемого электрода, спрессованного из губчатого
титана, посредством его нагрева проходящим электрическим током в процессе вакуумирования камерной электрош-
лаковой печи.
Method of removal of adsorbed gases and moisture from consumable electrode, pressed of spongy titanium, using its
heating by passing electric current in the process of chamber electroslag furnace, is offered.
Ключ е вы е с л о в а : титан губчатый; спрессованный
электрод; магнитоуправляемая электрошлаковая плавка; де-
газация; влага; водород
Исходным сырьем для получе-
ния титановых слитков и сля-
бов является титан губчатый
[1]. Из него (преимущественно
способом прессования) изго-
товляют расходуемые электро-
ды (рис. 1), которые затем пе-
реплавляют в слитки с исполь-
зованием вакуумного дугового,
электрошлакового переплавов,
магнитоуправляемой электро-
шлаковой плавки (МЭП) и др.
[1—4]. При электронно-луче-
вой плавке используют спрес-
сованные из губки заготовки
или недробленые блоки губча-
того титана [5].
Титан губчатый получают
путем магниетермического вос-
становления тетрахлорида ти-
тана [1, 6]. Затем пористую
массу титана очищают от паров
магния и солей хлора посред-
ством длительной вакуумной
сепарации при значениях тем-
пературы 850…1020 °С [6]. В
результате в губчатом титане с
содержится минимальное ко-
личество вредных примесей (атмосферных газов) [7].
Однако в процессе последующих операций дроб-
ления губки, ее транспортировки, изготовления
расходуемых электродов, при длительном хра-
нении (особенно при нарушении соответствующих
правил) и т. д. возможна адсорбция развитой по-
© И. В. ПРОТОКОВИЛОВ, 2012
*В работе принимали участие инженеры Д. А. Петров, В. Б. Порохонько.
Рис. 1. Спрессованные
из титана губчатого рас-
ходуемые электроды ди-
аметром 35, 75 и 100 мм,
используемые при МЭП
Рис. 2. Схема процесса МЭП: 1 – камера; 2 – расходуемый
электрод; 3 – кристаллизатор; 4 – электромагнитная система;
5 – слиток; 6 – поддон
12
верхностью губчатого титана и остатками солей хло-
ра атмосферных газов (влаги).
При последующем металлургическом переделе
в условиях высоких значений температуры и ваку-
ума данные примеси возгоняются и удаляются ваку-
умной системой. В случае же переплава в застойной
атмосфере инертного газа такие примеси могут стать
причиной повышенного содержания в металле во-
дорода, кислорода и азота.
Следует отметить, что адсорбированные поверх-
ностью губки (спрессованного электрода) атмос-
ферные газы не растворяются в титане и их можно
удалить путем вакуумной сепарации. Однако такая
операция требует применения специального обору-
дования, значительно усложняет и удорожает тех-
нологический цикл выплавки слитков.
Цель данной работы заключалась в оценке воз-
можности дегазации расходуемого электрода, спрес-
сованного из губчатого титана, непосредственно в ка-
мере печи перед его переплавом способом МЭП.
По принятой технологической схеме процесса
МЭП (рис. 2) спрессованный из губчатого титана
расходуемый электрод монтируют в печи с обеспе-
чением его электрического контакта с поддоном, за-
тем в зону плавки засыпают флюс и производят
герметизацию и вакуумирование печи. По дости-
жении необходимого давления вакуумную систему
отключают, и плавильное пространство заполняют
инертным газом. Затем на электрод и поддон пода-
ют электрическое напряжение, обеспечивающее на-
ведение шлаковой ванны и переплав электрода.
Предложено дегазацию спрессованного из губ-
чатого титана расходуемого электрода осущест-
влять на этапе вакуумирования плавильного прос-
транства посредством его нагрева проходящим элек-
трическим током, питаемым от стандартного печно-
го трансформатора. Для предотвращения расплав-
ления флюса и оплавления электрода электричес-
кое напряжение на последнем не должно превышать
значения, определяемого удельным сопротивлени-
ем спрессованной массы и геометрическими разме-
рами электрода.
Преимущество предложенной схемы дегазации
электрода заключается в том, что в ней не требуется
использование дополнительного оборудования и не
увеличивается продолжительность технологическо-
го цикла выплавки слитков.
Для оценки эффективности и разработки режи-
мов дегазации электрода выполнили серию экспе-
риментов (рис. 3). Использовали спрессованные из
губчатого титана ТГ-130 электроды диаметром 75 мм
и длиной 600 мм, которые длительное время (более
5 лет) хранились на открытом воздухе (в открытой
емкости) (рис. 4). Нагрев электрода осуществляли
путем пропускания электрического тока от печного
трансформатора ТШП10000-1, оснащенного бло-
ком плавного регулирования напряжения. При этом
имитировали реальные условия токоподвода при
МЭП. Температуру электрода контролировали при
помощи термопары ХА(К), расположенной в теле
электрода на расстоянии 25 мм от его поверхности.
Давление в камере определяли вакуумметром «ВИТ 2».
Содержание водорода в атмосфере печи анализи-
ровали с использованием хроматографа «Газохром
3101». Основные параметры процесса регистриро-
Рис. 3. Схема проведения экспериментов: 1 – вакуумметр; 2 –
хроматограф; 3 – камера печи; 4 – термопара; 5 – расходу-
емый электрод; 6 – токопроводящая затравка
Рис. 4. Спрессованный из губчатого титана электрод диаметром 75 мм
Рис. 5. Температура электрода в зависимости от продолжитель-
ности нагрева для разных значений тока, А: 1 – 1000; 2 –
1500; 3 – 2500
Рис. 6. Изменение давления в камере печи при первом (1) и
повторном (2) нагревах электрода
13
вали при помощи программного пакета LabView.
Для определения режимов нагрева электрода ис-
следовали зависимость его температуры от значения
проходящего электрического тока и продолжитель-
ности нагрева. В результате проведенных измере-
ний разработаны электрические режимы нагрева
электрода для его дегазации (рис. 5) с учетом не-
обходимости быстрого нагрева электрода до темпе-
ратуры 450…500 °С и поддержания ее на данном
уровне в течение всего периода дегазации. При этом
температура электрода не должна превышать 500 °С
из-за возможных нежелательных процессов раство-
рения титаном остаточных атмосферных газов в ус-
ловиях форвакуума.
Режимы нагрева электрода заключались в пода-
че на его торцы напряжения 2,2…2,6 В, обеспечи-
вающего значение тока в электроде в интервале
2250…2500 А, и последующем снижении его до
1000 А по заданной программе в результате плав-
ного понижения напряжения источника питания.
В другой серии экспериментов изучали измене-
ние давления в камере печи при нагреве электрода,
что косвенно характеризует процессы дегазации
губчатого титана. Эксперименты проводили следу-
ющим образом. После монтажа электрода и гермети-
зации печи включали вакуумную систему. После дос-
тижения вакуума на уровне 5,3 Па (4⋅10—2 мм.рт.ст.)
осуществляли нагрев электрода до 400…450 °С, при
этом фиксировали изменение давления в плавиль-
ном пространстве.
Эксперименты показали, что в течение первых
5 мин после включения напряжения и пропускания
по электроду электрического тока давление в печи
начинает резко расти, что свидетельствует об ин-
тенсивной дегазации электрода (рис. 6).
Затем через 10 мин за счет работы ваку-
умного насоса давление начинает посте-
пенно снижаться, а еще через 20…30 мин –
стабилизируется на уровне, несколько ни-
же исходного.
При повторном нагреве электрода пос-
ле незначительного повышения давление
в печи восстанавливалось до исходного
уровня уже через 5 мин (рис. 6, поз. 2). Это
свидетельствует об удалении адсорбиро-
ванной влаги из электрода и завершении
процесса дегазации.
В последней серии экспериментов ис-
следовали изменение содержания водорода в атмос-
фере печи при нагреве электрода. Для этого после
герметизации и вакуумирования печи плавильное
пространство заполняли аргоном. Затем нагревали
электрод и периодически отбирали пробы для хро-
матографического анализа на содержание водорода
в атмосфере печи. Впоследствии эксперимент повторя-
ли с использованием уже «просушенного» электрода.
Результаты экспериментов приведены на рис. 7, 8.
Они показывают, что через 5 мин после начала эк-
сперимента при нагреве электрода проходящим то-
ком выше 200 °С содержание водорода в атмосфере
печи резко возрастает до 0,7…0,9 об. % (рис. 8).
Это свидетельствует об испарении адсорбированной
влаги с поверхности электрода, а также из его внут-
реннего объема вследствие наличия в нем несплош-
ностей. В дальнейшем содержание водорода в ат-
мосфере незначительно снизилось, что, вероятно,
Рис. 7. Режимы нагрева электрода проходящим током
Рис. 8. Динамика изменения содержания водорода в атмосфере
печи при нагреве электрода Рис. 9. Слиток сплава ВТ1-0
14
связано с обратными процессами взаимодействия
титана с водородом. В реальных условиях дега-
зации электрода испарившаяся влага удаляется из
плавильного пространства вакуумной системой.
При проведении повторного эксперимента водо-
род в атмосфере печи не обнаружен, что подтвер-
ждает факт удаления адсорбированной влаги при
первом нагреве электрода.
После проведения указанных экспериментов
часть электродов переплавили способом МЭП в ти-
тановые слитки диаметром 100 мм (рис. 9). Нес-
мотря на использование для выплавки слитков низ-
косортной титановой губки ТГ-130 и длительное
(более 5 лет) хранение изготовленных из нее рас-
ходуемых электродов на открытом воздухе содер-
жание атмосферных газов в металле было следую-
щим, % [O] – 0,08…0,17; [N] – 0,016…0,025;
[H] – 0,006…0,008, что соответствует требованиям
стандарта на сплав ВТ1-0.
Таким образом, эксперименты показали эффек-
тивность удаления адсорбированной влаги из элек-
трода, спрессованного из губчатого титана путем
нагрева электрическим током при вакуумировании
камерной электрошлаковой печи. В предложенной
схеме дегазации электрода не требуется использо-
вание дополнительного оборудования, не увеличи-
вается продолжительность технологического цикла
выплавки титановых слитков. Данную операцию
целесообразно проводить для электродов, изготов-
ленных из некачественной губки, или длительное
время хранившихся на открытом воздухе.
1. Титан / В. А. Гармата, А. Н. Петрунько, Н. В. Галиц-
кий и др. – М.: Металлургия, 1983. – 559 с.
2. Плавка и литье титановых сплавов / Н. Ф. Аношкин,
С. Г. Глазунов, Е. И. Морозов, В. В. Тетюхин. – М.:
Металлургия, 1978. – 383 с.
3. Компан Я. Ю., Протоковилов И. В. Некоторые техноло-
гические аспекты магнитоуправляемой электрошлаковой
плавки (МЭП) титановых сплавов // Материалы меж-
дунар. науч.-техн. конф. «Специальная металлургия: вче-
ра, сегодня, завтра» (Киев, 8-9 окт. 2002 г.). – Киев,
2002. – С. 256—262.
4. Переплав губчатых титановых расходуемых электродов
способами ЭШП и ДШП / Б. Е. Патон, Б. И. Медовар,
В. Я. Саенко и др. // Пробл. спец. электрометаллургии. –
1992. – № 2. – С. 7—11.
5. Электронно-лучевая плавка недробленых блоков губчато-
го титана / Н. П. Тригуб, С. В. Ахонин, Г. В. Жук и др. //
Современ. электрометаллургия. – 2006. – № 4. – С. 6—9.
6. Запорожский титано-магниевый комбинат. Технология
производства //www.ztmc.zp.ua/ru/o-kombinate/tekh-
nologiya- proizvodstva
7. ДСТУ 3079-95 (ГОСТ 17746—96). Титан губчастий.
Технічні умови. – К.: Держкомітет стандартизації, мет-
рології та сертифікації України, 1995. – 26 с.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона
Поступила 16.01.2012
В Кировоградской области открыт новый титановый
горно-обогатительный комбинат
Компания «Велта» сегодня провела официальное открытие
горно-обогатительного комбината (ГОК) по добыче и переработке
титановой руды (Новомиргородский район Кировоградской
области). Об этом сообщает пресс-служба компании.
Общий объем инвестиций в проект в 2011 г. составил около
90 млн дол. Из них 80 млн дол. инвестировано в первую очередь
ГОК, остальные средства – в развитие второй очереди.
Строительство комплекса стартовало в начале 2011 г. Соору-
жение карьера заняло около 7 месяцев и завершилось в конце
октября 2011 г. Создание обогатительного производства длилось
свыше 8 месяцев и вошло в завершающий этап в декабре в 2011 г.
Мощность предприятия в 2012 г. составит 240 тыс. т титановой
руды в год.
РБК-Украина, 27.12.2011
http://www.rbc.ua
15
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96522 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T19:53:41Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Протоковилов, И.В. 2016-03-17T21:55:52Z 2016-03-17T21:55:52Z 2012 Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП / И.В. Протоковилов // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 1 (106). — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96522 669.187.56.001.3 Предложен способ удаления адсорбированных газов и влаги из расходуемого электрода, спрессованного из губчатого титана, посредством его нагрева проходящим электрическим током в процессе вакуумирования камерной электрошлаковой печи. Method of removal of adsorbed gases and moisture from consumable electrode, pressed of spongy titanium, using its heating by passing electric current in the process of chamber electroslag furnace, is offered. В работе принимали участие инженеры Д. А. Петров, В. Б. Порохонько ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрошлаковая технология Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП Degassing of electrode, pressed of spongy titanium, in the process of chamber ESR furnace evacuation Article published earlier |
| spellingShingle | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП Протоковилов, И.В. Электрошлаковая технология |
| title | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП |
| title_alt | Degassing of electrode, pressed of spongy titanium, in the process of chamber ESR furnace evacuation |
| title_full | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП |
| title_fullStr | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП |
| title_full_unstemmed | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП |
| title_short | Дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи ЭШП |
| title_sort | дегазация электрода, спрессованного из губчатого титана в процессе вакуумирования камерной печи эшп |
| topic | Электрошлаковая технология |
| topic_facet | Электрошлаковая технология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96522 |
| work_keys_str_mv | AT protokoviloviv degazaciâélektrodaspressovannogoizgubčatogotitanavprocessevakuumirovaniâkamernoipečiéšp AT protokoviloviv degassingofelectrodepressedofspongytitaniumintheprocessofchamberesrfurnaceevacuation |