Протипригарне покриття для камери електронно-променевої плавки титану

Винахід відноситься до спеціальної електрометалургії, а більш конкретно, до електронно-променевого переплаву (ЕПП) титану та його сплавів і використовується для зменшення адгезії титанового конденсату до екранів плавильної камери. Він може бути використаний для зменшення адгезії конденсатів інших металів і сплавів до екранів плавильних камер при ЕПП. ЕПП металів і сплавів здійснюється ν вакуумі й супроводжується їх значним випаровуванням та осадженням на внутрішню поверхню екран камери. Атоми пари титану взаємодіють з поверхневими атомами заліза. Внаслідок високої температури (300-600°С), світлового і рентгенівського випромінювання відбувається дифузія атомів титану в поверхні екранів. Конденсат, який утворюється, має вигляд кірки різної густини, яка міцно утримується на відповідних поверхнях і збагачена залізом. Після ЕПП конденсат з допомогою зубила, молотка та інших інструментів знімають з екранів і використовують в наступних плавках. При виникненні іскор конденсат займається й стає непридатним для подальшого використання. Використання ударних інструментів приводить до пошкодження екранів. Шар конденсату, який стикається з поверхнею екранів і збагачений залізом, має товщину 10-100мкм і містить до 30% заліза. Для зменшення адгезії конденсату до поверхонь екранів, а також трудомісткості його видалення і втрат від займання можна використати протипригарні покриття. Відоме протипригарне покриття такого складу (ваг. %): кварц 70,5, декстрин 1,5, бентонит 3,0, вода 25,0 і формалин 40г на 100кг [1, таб.13]. Основою цього покриття, яке забезпечує його протипригарні властивості, є порошкоподібний кварц, який при його використанні при ЕПП титану і його сплавів утворить проміжний шар між шаром конденсату і поверхнею екранів. Цей шар не дозволить конденсату приставати до екранів. При цьому кварц і конденсат будуть осипатися в кристалізатор, що приведе до браку зливків. Цей же недолік притаманний і іншим протипригарним покриттям, який містять наповнювачі, що плавляться й не плавляться. Відоме протипригарне покриття [2], яке містить (ваг. %): гідролізований етилсілікат 7.0-10,0, гліцерин 30,040,0, вода - решта. При заповненні форми металом на її поверхні, яка містить таке покриття, відбувається випаровування і термодеструкція гліцерину і етилсіліката, що забезпечує в зоні взаємодії форми з металом відновну атмосферу і відсутність пригару. При ЕПП титанової шихти в зливок масою 3т тривалість його роботи становить 6-8 годин. В продовж цього часу екрани, які знаходяться під постійним випромінюванням, мають температуру 300-600°С. Гліцерин кипить при температурі ~90°С, етилсілікат випаровується при більш низьких температурах. Тому покриття такого складу випариться до того, як на поверхні, які воно повинно захищать, осяде конденсат. Найбільш близьким до пропонуємого винаходу є покриття для виливниць [3], яке містить дріжджовий концентрат, розчинений у воді до густини 1,12-1,18г/см 3. Недоліком цього покриття є те, що воно є чистий білок і містить крім вуглецю, водню і кисню також велику кількість азоту і фосфор у, тобто цілу низку елементів, вміст яких в сплавах титан у суворо обмежується. Крім того, дріжджовий концентрат продукт, який швидко псується і тому потребує спеціальних умов зберігання. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити протипригарне покриття шляхом створення найбільш простої і дешевої композиції, яка легко готується, використовується і в найменшій мірі засмічує конденсат і простір плавильної камери, - і забезпечити при цьому такий рівень адгезії, при якому титановий конденсат утримується в процесі ЕПП на поверхнях екранів і легко без займання знімається з їх поверхонь під час очищення. Поставлена задача вирішується тим, що протипригарне покриття для камери електронно-променевої плавки титану, містить воду і са харозу в кількості 15-40 вагових процентів. Протипригарне покриття, що включає воду, містить сахарозу, тому що са харозі властива ціла низка переваг у порівнянні з іншими компонентами протипригарних покриттів при застосуванні їх при ЕПП. По-перше, вона легко розчиняється в воді, що дозволяє наносити її з допомогою розпилювача або щітки дуже тонким шаром на поверхні екранів. По-друге, вона легко прилипає до поверхонь екранів, не осипається і не випаровується при температурах 300-600°С. Внаслідок цього атоми конденсату ізольовані від безпосереднього контакту з поверхневими атомами стальних екранів, що обумовлює слабку адгезію конденсату до їх поверхонь. По-третє, сахароза містить фактично тількиодин шкідливий елемент, який може засмічувати конденсат це вуглець. Кисень і водень, який ще містить сахароза, завжди присутні в достатній кількості в адсорбованому стані на поверхнях лому і титанової губки, що переплавляються. Крім того, кисень і водень використовуються як технологічні гази в електронних гарматах. По-четверте, у вигляді бурякового цукру, який містить 97% сахарози, вона легко транспортується і. зберігається, не потребує дотримання спеціальних заходів пожаро- і вибухобезпечності, а також -шкідливості. Протипригарне покриття містить сахарозу в кількості 15-40 вагових процентів по слідуючим причинам. Як показали наші дослідження, коли вміст сахарози в розчині менший 15%, конденсат досить міцно утримується на поверхнях екранів і переваг при їх очи щенні нема. Коли вміст сахарози в розчині більший 40%, погіршуються його криючи властивості. Крім того, таке покриття погано сохне. Мокра камера погано відкачується, із-за чого подовжується тривалість переплаву. Приклад практичного застосування: В скляну банку ємністю 0,5дм 3 кладуть 150 грам цукру, заповнюють її водою і перемішують до повного розчинення цукру. Екрани, очищені від конденсату, встановлюють на спеціально відведеному місці і з допомогою щітки або пульверизатора покривають розчином сахарози. Після висихання екранів їх встановлюють в камеру плавлення. Витрата розчину становить 0,125дм 3/м 2 обробляємої поверхні. Після проведення переплаву і виймання зливка екрани виймають з камери і встановлюють на відведеній площадці для очищення. Очищення проводять з допомогою шпателя, який легко відділяє конденсат великими кусками від поверхонь екранів без їх пошкодження і без займання конденсату. При використанні протипригарного покриття з сахарози трудомісткість очищення екранів від конденсату зменшилась приблизно в 2 рази. Крім того, в поверхневому шарі конденсату відсутнє залізо. Нанесення шару сахарози на поверхні екранів перед переплавом впроваджено в технологічний процес ЕПП (Додаток 1). Джерела інформації: 1. К.М. Ткаченко, П.Ф. Кемлер, Н.И. Давидов, Г.С. Балясникова. Противопригарные покрытия для форм и стержней. Машиностроение. М. 1968-96с. 2. Авт. св. СССР №497089. Противопригарное накрытие для Форм и стержней. 3. Авт. св. СССР №430936. Смазка для изложниц.