Спосіб одержання зливків в електронно-променевій установці

Винахід відноситься до області спеціальної електрометалургії, а конкретно - до способу електроннопроменевого переплаву сталей і сплавів і може бути використаний для отримання злитків високої якості з сталей та сплавів з гомогенною та дрібнозернистою, структурою в електронно-променевій установці. Відомий спосіб електронно-променевої плавки сталей та сплавів, який містить в собі плавлення заготовки, що витрачається, над проміжним тиглем і формування злитка в кристалізаторі та наведення в проміжному тиглі на дзеркалі металу синтетичного шлаку (А.с. СРСР № 337021 від 27.04.1970 p. MKI С21с 5/56). Відомий також спосіб одержання злитків в електронно-променевій установці, який містить в собі подачу рідкого металу в кристалізатор з обігріванням поверхні, що кристалізується електронними променями та подальшу кристалізацію металу, де розплав подають в кристалізатор по його робочій поверхні (А.с. СРСР № 663175 від 06.12.1977 p. MKI С21с 5/56). Основним недоліком вказаних способів є те, що рідкий метал подається безперервно з проміжного тигля в кристалізатор, а в кристалізаторі підтримується рідка ванна металу впродовж всього часу формування злитку на всій вільній поверхні злитку, що формується. Це призводить до негомогенної та крупної структури злитку. Відомий також спосіб електронно-променевого переплаву металу, який містить в собі подачу рідкого металу в кристалізатор з обігріванням поверхні, що кристалізується електронними променями та одночасним обертанням злитка навколо його вертикальної вісі, підтримуючи поверхню рідкої ванни в кристалізаторі у вигляді параболоїда обертання (А.с. СРСР № 7-28388 від 01.11.1977 p. MKI С21с 5/56). Недоліком цього способу є те, що в процесі формування злитку рідка ванна в кристалізаторі підтримується за рахунок швидкого обертання у вигляді параболоїда обертання. При цьому за рахунок різниці в тиску в центрі та на периферії рідкої ванни відбувається сегрегація легуючих елементів та домішок, а також утворення в процесі кристалізації мікроусадкової пористості за рахунок недостатнього підживлення між дендритного простору рідким металом. Найбільш близьким за технічною суттю до способу, що заявляться, є спосіб отримання злитків в електронно-променевій печі, який містить в собі подачу рідкого металу з проміжного тиглю в кристалізатор, обігрівання металу в проміжному тиглі та кристалізаторі електронними променями та подальшу кристалізацію металу (А.с. СРСР № 302954 від 15.06.1970 p. MKI С21с 5/56, опубл. 05.12.77 бюл. №45). Основним недоліком способу є те, що рідкий метал подається безперервно з проміжного тигля в кристалізатор, а в кристалізаторі підтримується рідка ванна металу впродовж всього часу формування злитку на всій вільній поверхні злитку, що формується. Це призводить до негомогенної та крупної структури злитку. Задача винаходу - усунення відмічених недоліків та отримання злитків високої якості з сталей та сплавів з гомогенною та дрібнозернистою структурою в електронно-променевій установці. Поставлена задача вирішується таким чином, що у відомому способі, що включає подачу рідкого металу з проміжного тиглю в кристалізатор з одночасним обертанням злитку, обігрівання металу в проміжному тиглі та кристалізаторі електронними променями, ванну металу в кристалізаторі підтримують в формі сектора вільної поверхні злитку, при цьому вісь обертання злитку нахилена від вертикалі на кут 15...45° в бік місця подачі рідкого металу з проміжного тигля в кристалізатор. Суттю винаходу є те що ванну металу в кристалізаторі підтримують в формі сектора вільної поверхні злитку, при цьому вісь обертання злитку нахилена від вертикалі на кут 15...45° в бік місця подачі рідкого металу з проміжного тигля в кристалізатор. Нахил вісі обертання злитка від вертикалі в бік місця подачі рідкого металу з проміжного тигля в кристалізатор дозволяє підтримувати рідку ванну в кристалізаторі у формі сектора вільної поверхні злитку, а відносне переміщення ванни під час обертання злитка забезпечує безперервну кристалізацію тонкого шару металу на вільній поверхні злитку з утворенням дрібнозернистої гомогенної структури злитка при гарантованому сплавленні та достатньому підживленні об'єму, що кристалізується рідким металом. Отримують якісні злитки високої якості з сталей та сплавів з гомогенною та дрібнозернистою структурою в електронно-променевих установках наступним чином. Заготовку вміщують в плавильну камеру. При досягненні робочого тиску (2●10 4 - 5●10 4 мм рт. ст.) вмикають електронні гармати і механізмом подають початкову заготовку в зону дії електронних променів, під дією яких відбувається оплавлення заготовки. Рідкий метал потрапляє в проміжний тигель, де накопичується і рафінується. Механізмом переміщення встановлюють кристалізатор під необхідним кутом (15...45°) під зливний носок проміжного тигля і вмикають механізм обертання кристалізатора. Рідкий метал по зливному носку безперервно подається в кристалізатор, формуючи злиток. При цьому на вільній поверхні злитку підтримується металева ванна в формі сектора поверхні. В результаті обертання злитку відбувається його безперервне нарощування тонкими шарами металу, що кристалізується, завдяки чому утворюється гомогенна дрібнозерниста структура злитку. Після досягнення злитком необхідної довжини, кристалізатор зі злитком повертають у вертикальне положення, а верхній торець злитка обробляють електронними променями з ціллю за плавлення вири і виводу усадкової раковини. Приклад. Отримання злитків високої якості з гомогенною та дрібнозернистою структурою здійснювали в печі УЕ-182М відповідно до опису. Кристалізатор діаметром 400 мм було встановлено під кутом 40°. В якості початкового металу було використано жароміцний нікелевий сплав ЕП975. Кристалізатор обертали з частотою 10 об/хв. Отриманий злиток мав задовільну поверхню без гофр та розривів. Структура злитка - гомогенна, дрібнозерниста, з розміром зерна 0.2...1 мм. Подрібнення структури благотворно впливає на підвищення рівня пластичності та жароміцності сплаву ЕП975.