Спосіб електронно-променевої переплавки шихти на основі губчастого титану

Спосіб електронно-променевої переплавки шихти на основі губчастого титану, який включає виготовлення витрачуваної заготовки у вигляді ємності, наприклад коробки, заповненої шихтою на основі губчастого титану, и подання в зону дії електронних променів, нагрівання і плавлення торця витрачуваної заготовки над проміжною ємністю, рафінування металу в проміжній ємності при ПОСТІЙНІЙ потужності нагрівання, зливання рідкого металу в кристалізатор і формування у ньому злитка, який відрізняється тим, що на торці витрачуваної заготовки формують зону плавлення матеріалу ємності та зону плавлення шихти на основі губчастого титану за допомогою вибору розгортки та сканування електронних променів, а лінійну швидкість розповсюдження фронту температури плавлення матеріалу ємності підтримують рівною або більшою за лінійну швидкість розповсюдження фронту температури плавлення шихти на основі губчастого титану Винахід стосується галузі спеціальної електрометалургії та може знайти застосування при одержанні злитків та слябів технічного титану комерційної чистоти Відомий спосіб електронно-променевого переплаву шихти на основі ущільненого губчастого титану, який включає виготовлення витрачаємої заготовки шляхом пресування губки, нагрівання та плавлення торця витрачаємої заготовки над проміжною ємністю, зливання рідкого металу в кристалізатор і формування в ньому злитка (Ткачев Л Г Кононов И А, Промышленные установки электроннолучевого нагрева Серия - электротехнология — М , ВИНИТИ, 1980 — с 71, рис 24) Недоліками способу є - низький вихід придатного металу через сильне розбризкування внаслідок утрудненого виходу газів і летучих компонент з пресованої заготівки в процесі її плавлення, - великі питомі витрати електроенергії та зниження продуктивності технологічного процесу, пов'язані з необхідністю зниження швидкості плавлення через вибуховий характер газовиділення з металу, що розплавляється, при традиційному розподіленні потужності електронного нагрівання між торцем витрачаємої заготовки і розплавом проміжної ємності, - високі собівартість і трудомісткість процесу виготовлення пресованої витрачаємої заготівки, що призводить до погіршення наскрізних технікоекономічних показників електронно-променевого переплаву губчастого титану Відомий також спосіб електронно-променевого переплаву губчастого титану, який включає порціонне подання шихти в проміжну ємність в зону дії електронних променів, під час якого знижують потужність електронних променів, нагрівання та плавлення шихти з поступовим підвищенням потужності електронних променів, зливання рідкого металу з проміжної ємності в кристалізатор і формування в ньому злитку (Заявка Японії № 61-19001 від 29 01 86, МКИ С 22 В 9/22) Недоліками способу є - низький вихід придатного металу через розбризкування його при вибуховому виділенні газів, хлоридів магнію, натрію та інших летючих компонент, що супроводжує розплавлення твердих кусків губки при збільшенні потужності електронних променів, - великі витрати електроенергії та зниження швидкості переплаву шихти через и порційне подання та поступовість нагрівання та плавлення Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та досягаємим ефектом є спосіб електронно-променевого переплаву шихти на основі губчастого титану, який включає виготовлення витра О (О 46190 більшою за лінійну швидкість розповсюдження чаємої заготовки у вигляді ємності, наприклад кофронту температури плавлення шихти на основі робки, заповненої шихтою на основі губчастого губчастого титану титану, и подання в зону дії електронних променів, Вказані відрізняючі ознаки пропонованого спонагрівання і плавлення торця витрачаємої заготособу є суттєвими, оскільки забезпечують оптимавки над проміжною ємністю, рафінування металу в льне розподілення потужності нагрівання торця проміжній ємності при ПОСТІЙНІЙ потужності нагрівитрачаємої заготовки між поверхнями матеріалу вання, зливання рідкого металу в кристалізатор і ємності та шихти на основі губчастого титану, формування у ньому злитку для одержання злитку сприяють вирівнюванню фронту плавлення торця з металевого скрапу, наприклад губчастого титану витрачаємої заготовки, незалежно від матеріалу (Заявка Японії № 60-12158 від 13 06 85, МКИ С 22 стінок ємності та шихти титану різного фракційного В 9/22) і компонентного складу, що приводить до стабільОсновними недоліками вказаного способу є ності технологічного процесу, до високого виходу - низька продуктивність і високі втрати на випридатного металу та низьким питомим втратам парування матеріалу через неоптимальне розпоелектроенергії ділення енергії на плавлення матеріалу ємності витрачаємої заготовки та шихти на основі губчасЛінійна швидкість розповсюдження фронту того титану, що міститься в ємності, внаслідок чого температури плавлення матеріалу ємності повиплавлення шихти протікає швидше ніж плавлення нна бути рівною або більшою за лінійну швидкість матеріалу ємності, що призводить до нависання розповсюдження фронту температури плавлення стінок матеріалу ємності над розплавом в проміжшихти на основі губчастого титану У іншому випаній ємності, а це, в свою чергу, змушує знижувати дку шихта на основі губчастого титану буде плавишвидкість розплаву для того, щоб вирівняти фронт тися швидкіше, ніж матеріал стінок ємності витраплавлення матеріалу ємності витрачаємої заготочаємої заготовки і вони будуть нависати над розвки та шихти на основі губчастого титану, плавом в проміжній ємності, що призведе до необхідності знижувати швидкість переплаву Підтри- великі витрати електроенергії через неоптимання лінійної швидкості розповсюдження фронту мальне розподілення потужності нагрівання торця температури плавлення матеріалу ємності рівною витрачаємої заготовки між поверхнями матеріалу або більшою за лінійну швидкість розповсюдження ємності та шихти на основі губчастого титану, чефронта температури плавлення шихти на основі рез що виникає непогодженість плавлення матерігубчастого титану забезпечують за допомогою алу ємності та шихти на основі губчастого титану, вибору розгортки та сканування електронних протому що фронт температури плавлення шихти на менів за рахунок часу перебування електронних основі губчастого титану розповсюджується швидпроменів на поверхнях матеріалу ємності та шихти кіше, ніж може розповсюджуватися фронт темпена основі губчастого титану Наприклад, при виратури плавлення вздовж матеріалу ємності виплавлені нелегованого титану з використанням в трачаємої заготівки, що приводить до необхідності якості ємності витрачаємої заготовки коробки, визниження швидкості переплаву готовленої з листового титану, час перебування В основу пропонованого винаходу поставлена електронних променів на матеріалі ємності-корозадача створення такого способу електронно-пробки вибирають більшим, ніж час їх перебування на меневого переплаву шихти на основі губчастого поверхні шихти на основі губчастого титану, а при титану, який би дозволив підвищити вихід придатвиплавлюванні сплавів титану з використанням в ного металу в злиток, зниження питомих витрат якості матеріалу ємності витрачаємої заготовки електроенергії, підвищення продуктивності прокоробки виготовленої з листового алюмінію (як цесу переплава за рахунок створення умов для легуючого компоненту), час перебування електрокомпенсації різної теплопровідності та темперанних променів на матеріалі ємності вибирають тури плавлення матеріалів ємності витрачаємої меншим, ніж час їх перебування на поверхні шихти заготівки та шихти на основі губчастого титану Це пояснюється різПоставлена задача вирішується пропонованою теплопровідністю та температурою плавлення ним винаходом, який, як і відомий спосіб електроматеріалу ємності витрачаємої заготівки, але і в нно-променевого переплаву шихти на основі губпершому і в другому випадках повинна дотримувачастого титану, включає виготовлення витрачаєтись умова, що лінійна швидкість розповсюдження мої заготовки у вигляді ємності, наприклад корофронту температури плавлення матеріалу ємності бки, заповненої шихтою на основі губчастого тибуде підтримуватись рівною або більшою за літану, и подання в зону дії електронних променів, нійну швидкість розповсюдження фронта темперанагрівання і плавлення торця витрачаємої загототури плавлення шихти на основі губчастого тивки над проміжною ємністю, рафінування металу в тану проміжній ємності при ПОСТІЙНІЙ потужності нагрівання, зливання рідкого металу в кристалізатор і Таким чином, сукупність технологічних параформування у ньому злитку для одержання злитку метрів процесу електронно-променевого перез металевого скрапу, наприклад губчастого титану, плаву шихти на основі губчастого титану забезпеа, ВІДПОВІДНО до винаходу, на торці витрачаємої чує одержання злитків технічного титану комерційзаготовки формують зону плавлення матеріалу ної чистоти з високими техніко-економічними покаємності та зону плавлення шихти на основі губчасзниками технологічного процесу (вихід придатного того титану за допомогою вибору розгортки та металу, питомі витрати електроенергії, продуктивсканування електронних променів, а лінійну швидність) кість розповсюдження фронту температури плавПроцес електронно-променевого переплаву лення матеріалу ємності підтримують рівною або шихти на основі губчастого титану здійснюють та 46190 ким чином Виготовляють витрачаєму заготовку, наприклад у вигляді ємності-коробки, що заповнена шихтою на основі губчастого титану Матеріалом ємності-коробки є титановий лист Одержану витрачаєму заготівку встановлюють у пристрій горизонтального подання електроннопроменевої установки Установку вакуумують При досягненні в камері робочого тиску вмикають ланцюги живлення і керування електронними гарматами та подають витрачаєму заготівку в зону дії електронних променів, де під їх впливом плавиться торець витрачаємої заготовки та рідкий метал стікає у проміжну ємність При цьому за допомогою вибору розгортки і сканування електронних променів на торці витрачаємої заготовки формують зону плавлення матеріалу ємності-коробки та зону плавлення шихти на основі губчастого титану, підтримуючи при цьому лінійну швидкість розповсюдження фронту температури плавлення матеріалу ємності-коробки рівною або більшою за лінійну швидкість розповсюдження фронту температури плавлення шихти на основі губчастого титану Після заповнення проміжної ємності рідкий метал самопливом стікає у кристалізатор по мірі сплавлення витрачаємої заготовки аж до самого закінчення технологічного процесу Потім у злитку виводять усадкову раковину по заданій програмі обігрівання, охолоджують злиток у вакуумі або середовищі інертного газу, розвакуумують установку та здійснюють вивантаження злитку Приклад Електронно-променевий переплав шихти на основі губчастого титану здійснюється в електронно-променевій установці з проміжною ємністю в умовах дослідно-промислового виробництва Як джерела нагрівання в установці були використані електронні гармати високовольтного тліючого розряду типу ВТР 200-300/25 Як початкові матеріали застосовувались для виготовлення ємності-коробки витрачаємої заготовки - титановий лист товщиною 0,006м зі сплаву ВТ1-0 (ГОСТ 19807-91), губчастий титан марки ТГ110 (ГОСТ 17746-79) Губчастим титаном по мірі можливості рівномірно заповнювали ємність-коробку, геометричні розміри якої складали ширина - 0,8м, висота - 0,6м, довжина - 2,0м Маса ємності коробки в середньому складала 130 135кг, а маса витрачаємої заготовки - 1080 1135кг Переплав витрачаємої заготовки здійснювали з використанням проміжної ємності з перерізом 0,85 х О.ЗОкв м в кристалізатор діаметром 0,445м у ВІДПОВІДНОСТІ З вищевикладеним описом Для порівняння виробляли електронно-променевий переплав шихти на основі губчастого титану у ВІДПОВІДНОСТІ з прототипом при традиційному розподіленні потужності електронного нагрівання торця витрачаємої заготівки Експериментальні дані (див прикладену таблицю) по електронно-променевому переплаву шихти на основі губчастого титану в межах заявляємих технологічних параметрів підтверджують досягнення поставленої мети й показують, що при повному задовольнянні вимогам ГОСТ 19807-91 на сплав ВТ1-00 і ASTM B348-83 на сплав Grade-1 за вмістом основних домішок застосування способу в порівнянні з існуючим виробництвом дозволяє - збільшити вихід придатного металу в злитках на 5%, - зменшити питомі витрати електроенергії в 2 рази, - збільшити швидкість переплаву витрачаємої заготовки в 2 рази, - підвищити стабільність технологічного процесу переплаву Таблиця Техніко-економічна ефективність електронно-променевого переплаву шихти на основі губчастого титану Спосіб переплаву За прототипом Заявляємий Питомі витрати Вихід приелектроенергії, датного, % кВт год/кг 92,2 2,76 97,6 1,33 ВІДПОВІДНІСТЬ ХІМІЧНОГО складу вимо Швидкість пегам ГОСТ 19807-91 на сплав ВТ1-00 і реплаву, кг/год ASTM B348-83 на сплав Grade-1 182,3 Задовольняє 373,4 Задовольняє Примітка в таблиці представлені середні дані по десяти плавленням ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71