Спосіб виплавки сплаву в електроннопроменевій гарнісажній установці

1 Спосіб виплавки сплаву в електроннопроменевій гарнісажній установці із багато компонентної шихти, який включає завантаження шихти в тигель, нагрів і розплавлення її електронним променем, який відрізняється тим, що легкоплавкі і леткі компоненти підвішуються в плавильній камері над тиглем, вводяться в зону інтенсивного теплового випромінювання, де проходить їх дегазація і розплавлення, і в рідкому стані вводяться у розплав 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що розплавлені легкоплавкі та леткі компоненти вводяться у ванну розплаву разом з контейнером, виготовленим із металу-основи Пропонований винахід відноситься до металургійної та ливарної технологи, а більш конкретно - до одержання сплавів з використанням електронно-променевих джерел нагріву ВІДОМІ способи плавки сплавів в електроннно-променевих установках, при яких шихту завантажують у плавильну ємність, а потім нагрівають електронним променем до повного и розплавлення При цьому проходить значне зниження вмісту легкоплавких та летких компонентів, що обмежує широке використання електронно-променевої плавки для одержання багатокомпонентних сплавів Втрати на випарування можна знизити, додаючи леткі легуючі елементи у вигляді лігатур [1], або розміщуючи компоненти шихти належним чином, гарантує рівномірного розподілення їх у ванні розплаву і одержання однорідності ХІМІЧНОГО складу по перерізу відливки Очевидним, в таких умовах, видається інтенсивне випаровування цих компонентів внаслідок тривалого їх перебування під безпосередньою дією електронного пучка Метою пропонованого винаходу є скорочення витрат внаслідок попередньої дегазації і розплавлення цих компонентів за рахунок теплового випромінювання із плавильної ємності при плавці основної шихти Поставлена мета досягається тим, що у способі виплавки сплаву в електронно-променевій гарнісажній установці, який включає завантаження шихти в тигель, нагрів та розплавлення її електронним променем, згідно з винаходом, леткі компоненти шихти підвішуються у плавильній камері в спеціальному контейнері над плавильним тиглем, вводяться в зону інтенсивного теплового випромінювання, де проходить їх дегазація і розплавлення, а потім вводяться у розплав Крім того, поставлена мета досягається тим, що, згідно з винаходом, розплавлені легкоплавкі та леткі компоненти вводяться у ванну розплаву разом з контейнером, виготовленим із металу-основи Суть способу пояснюється рисунком У тигель 1 з гарнісажем 2 і системою електромагнітного перемішування (СЕМП) 3 завантажена шихта 4, яка складається із металу-основи і більш тугоплавких компонентів Зверху, на спеціальній ПІДВІСЦІ пристрою для введення легуючих наприклад, у ВІДПОВІДНОСТІ З їх температурами плавлення [2] Однак, ці методи не дозволяють одержувати сплави, де легуючими елементами є такі, що значно відрізняються пружністю пари від металу-основи Найбільш близьким є спосіб, при якому для введення легкоплавких компонентів виготовляються спеціальні заготовки [3], де серцевину складає легкоплавкий, а ЗОВНІШНІЙ шар - тугоплавкий ком понент Недоліком цього способу є те, що він вимагає впровадження додаткової операції до підготовки шихти, зокрема по и дегазації, особливо у випадку примшення забруднених домішками ВІДХОДІВ виробництва, що призводить до збільшення загальних витрат на виробництво сплавів Крім цього, введення цих компонентів у твердому стані не Зоя О 00 ю со 43580 елемекпв, кріпиться кокгейнер 5, виготовлений із металу-основи, в якому розміщується шихта 6 із більш летких компонентів Спосіб реалізується наступним чином Після завантаження в тигель шихти, що складається із металу-основи і більш тугоплавких компонентів, і створення у плавильній камері необхідного розрідження, включають електронний промінь 7 і розплавляють шихту 4 Після наведення рідкометалевої ванни і виходу на максимальну потужність нагріву контейнер 5 вводиться у зону інтенсивного теплового випромінювання і витримується там на протязі часу, необхідного для дегазації і розплавлення летких компонентів, після чого вводиться в розплав у тиглі Відсутність безпосереднього контакту летких компонентів з електронним променем запобігає інтенсивному їхньому випаровуванню, а введення у рідкому вигляді сприяє швидкому і рівномірному розчиненню в загальному об'ємі розплаву Приклад. Потрібно було одержати сплав складу Ті - 5% АІ - 4% Fe -2% Мп - 1,5% Zr ВІДОМІ способи виплавки цього сплаву в електронно-променевій гарнісажній установці, при яких алюміній і марганець, як найбільш легкоплавкі і леткі елементи складали серцевину заготовки, а титан, разом з залізом та цирконієм - зовнішний шар, не дали бажаного результату В ході розплавлення зовнішнього шару не вдавалось уникнути прямої дії електронного пучка на вміст серцевини, що приводило до інтенсивного випаровування алюмінію та марганцю Не виправдав себе і спосіб, при якому ці два компонента (АІ та Мп) вводились у розплав у твердому стані на завершальній стадії плавки за допомогою маніпулятора їх введення супроводжувалось інтенсивним газовиділенням, призводило до падіння вакууму у плавильній камері, а ІНОДІ І до виключення електронного променя і, як наслідок, не давало необхідного відтворення результатів за ХІМІЧНИМ складом Потрібний сплав і необхідну відтворюванність вдалось забезпечити при проведенні плавок за наступною технологією У гарнісажний тигель завантажили кускову шихту із титану, масою 5 кг, що складало 87% завалки Одночасно у тигель поміщали 0,23 кг заліза (4,0%) та 0,085 кг цирконію (1,5%) АЛЮМІНІЙ масою 0,31 кг (5,5%) та марганець масою 0,14 кг (2,5%) поміщали в контейнері, виготовленому із листового титану, товщиною 1,0 мм, в верхній частині якого були зроблені випори для дегазації Контейнер підвішувався у плавильній камері Після попереднього розплавлення основної шихти і виходу на максимальну потужність (80 кВт), контейнер підводився в зону інтенсивного теплового випромінювання з поверхні ванни і протягом часу (15 хв), за який в тиглі накопичувався необхідний об'єм розплаву і проводилась електронно-променева обробка його, знаходився у цій зоні Така тривалість забезпечувала розплавлення у контейнері алюмінію та марганцю, після чого контейнер вводився у рідкометалеву ванну у тиглі Після витримки (1 хв), необхідної для розчинення контейнера і рівномірного розподілення введених компонентів за допомогою СЕМП, розплав зливався у ливарну форму Виплавка сплаву Ті - 5,0%АІ - 4,0%Fe - 2,0%Mn - l,5%Zr Хімічний склад, мас. % № плавки АІ Мп Fe Zr Тривалість плавки, хв Вих. Спл. Вих. Спл. Вих. Спл. Вих. Спл. 1 6,5 2,8 5,0 0,8 4,0 3,8 1,5 17 42 2 7,0 3,1 6,0 1,1 4,0 3,7 1,5 1,3 38 3 5,5 5,3 2,5 2,2 4,0 3,9 1,5 1,5 28 4 5,2 5,1 2,3 2,0 4,0 3,8 1,5 1,5 26 5 5,2 5,0 2,3 2,1 4,0 4,0 1,5 1,5 24 6 5,2 4,9 2,3 2,1 4,0 3,9 1,5 1,5 25 Примітки 1 Плавки № 1,2 проведені за прототипом, плавки № 3-6 - за пропонованою технологією 2 Вих - склад вихідних шихти, Спл - склад сплаву У таблиці наведені результати плавок, які були проведені за прототипом та за пропонованою технологією Таким чином, пропонований спосіб дозволяє одержати необхідний склад сплаву при наявності в ньому компонентів з суттєвими ВІДМІННОСТЯМИ температур плавлення (в 2-3 рази) і пружності пари (на два порядки), забезпечити необхідну відтво рюваність результатів при мінімальних витратах легуючих елементів та енергетичних ресурсів Література 1 Заборонок ГФ и др Электронная плавка металлов - М Металлургия 1972, с 70-77 2 Патент НДР № 214391, С22С 1/03 19/03 3 Патент Японії № 51-40852, С21С 7/00 (прототип) 43580 ssxssss X Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 З 43580