Витратний електрод для одержання зливка складнолегованого сплаву методом переплавлення в кристалізаторі

1. Витратний електрод для одержання зливка складнолегованого сплаву методом переплавлення в кристалізаторі, що включає циліндричну заго 2 (19) 1 3 90377 4 3. Витратний електрод за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що некрізні отвори нахилені у бік нижньої частини циліндричної заготовки. 4. Витратний електрод за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що некрізні отвори рівномірно розміщені по гвинтовій твірній на поверхні циліндричної заготовки. Винахід відноситься до області спеціальної електрометалургії і може бути використаний для одержання зливків складнолегованих сплавів, в тому числі на основі тугоплавких і хімічно активних металів, всіма відомими методами переплавів ВДП, ЕШП, ЕПП, ПДП. Відомі різні конструкції витратних електродів для переплаву сталей і жароміцних сплавів на основі заліза та нікелю, які одержують литтям у виливниці, безперервним литтям, прокаткою [1]. Недоліком цих витратних електродів є те, що у разі одержання з них зливків складнолегованих сталей і сплавів необхідно забезпечувати відповідний вміст легуючих елементів з урахуванням їх втрат під час проведення переплаву. Це ускладнює технологічний процес одержання металу для витратних електродів і обумовлює помітні втрати легуючих елементів під час плавки. Відомі витратні електроди, які одержують холодним пресуванням, переважно для формування зливків складнолегованих сплавів на основі хімічно активних і тугоплавких металів, вихідні метали для яких використовують у вигляді губки, порошку і відходів металообробки (стружка, обрізь та ін.) [2]. В цих витратних електродах потрібні легуючі елементи вводять у шихту, з якої пресують електроди. Недоліком таких витратних електродів є необхідність створення високого тиску пресування під час їх виготовлення, що потребує використання спеціального складного і дорогого устаткування - горизонтальних або вертикальних пресів. Крім того, не завжди забезпечується рівномірний розподіл легуючих елементів по об'єму шихти, в тому числі внаслідок різного гранулометричного складу її компонентів, що може призводити до відхилення складу зливку, що виплавляється, від потрібного. Відомі витратні електроди з губчастих металів, порошку та відходів металообробки, при виготовленні яких пресування поєднується з нагрівом для підвищення пластичності матеріалів, що пресуються. Найбільш ефективним є порційне ущільнення шихти у прохідній матриці, причому нагрів кожної порції проводять у два етапи з метою забезпечення відповідно десорбції газів і рідкофазних забруднень та проведення гарячої деформації шихти і її осаджування, і зварювання з формуванням електроду [3]. Недоліком цих електродів є, як і у електродах [2], відсутність гарантії рівномірного розподілу легуючих елементів по об'єму електроду. Внаслідок нагріву матеріалів до високої температури можливе розплавлѐння легуючих елементів, які мають низьку температуру плавлення, що буде призводити до переміщення розплаву у нижні частини електроду, що формується. Найближчим за технічною сутністю і результатом, що досягається, до рішення, що заявляється, є витратний електрод, що складається з основного витратного електроду і додаткових порожнистих металевих електродів, які закріплені на поверхні основного електроду, виконані з перетисками і заповнені легуючими матеріалами [4]. Недоліком такого витратного електроду є те, що закріплення додаткових порожнистих електродів на основному електроді і їх заповнення легуючими матеріалами пов'язане з трудомісткістю і вартістю технологічних операцій, а при проведенні переплаву можливий нерівномірний розподіл легуючих елементів по об'єму ванни розплаву і зливка, що формується, внаслідок того, що легуючі матеріали зосереджені на поверхні основного витратного електроду у додаткових порожнистих електродах. Можливе також від'єднання додаткових порожнистих електродів від основного електроду під час плавки внаслідок великих термічних напружень. Задачею рішення, що заявляється, є витратний електрод, який має високі механічні властивості по всій довжині і забезпечує формування при переплаві зливка складнолегованого сплаву з рівномірним розподілом легуючих елементів по довжині і перетину зливка. Поставлена задача досягається тим, що у відомому витратному електроді для одержання зливка складнолегованого сплаву методом переплаву, який включає виготовлення будь-яким відомим способом циліндричної заготовки з металу-основи сплаву з діаметром, що дорівнює діаметру витратного електроду, згідно з винаходом, у заготовці зроблені некрізні отвори, в які вкладено чисті легуючи елементи або їх лігатури і загальний об'єм цих отворів перевищує об'єм легуючих елементів або їх лігатур, причому на частині довжини заготовки L, при переплаві якої в кристалізаторі підтримується стаціонарна глибина ванни Н, некрізні отвори зроблено рівномірно розміщеними по висоті і колу горизонтальними рядами, число яких вибирають із співвідношення L/H, а на частині довжини заготовки L, при переплаві якої в кристалізаторі глибина ванни нестаціонарна, некрізні отвори зроблено рівномірно розміщеними в один або декілька рядів по вертикальній утворюючій і відстань між отворами вибирають експериментально з умови забезпечення рівномірного розподілу легуючого елемента по об'єму частини зливка, що формується з цієї частини довжини заготовки. Після заповнення некрізних отворів легуючими елементами або їх лігатурами отвори закупорені пробками з металу-основи сплаву. Пробки мають канали для виходу повітря при вакуумуванні. Некрізні отвори можуть мати нахил у бік нижньої частини заготовки і рівномірно розміщуватись по гвинтовій твірний на поверхні заготовки. 5 Вказана сукупність ознак пропонованого електроду забезпечує високі механічні властивості по всій довжині заготовки і гарантує при переплаві формування зливка складнолегованого сплаву з рівномірним розподілом легуючих елементів по її довжині і перетину завдяки їх достатньо рівномірному розподілу витратному електроді. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 схематично зображено частину довжини заготовки з рівномірно розміщеними по висоті і колу некрізними отворами з вкладеними в них легуючими елементами або їх лігатурами, на Фіг.2 наведено схему виконання некрізного отвору з нахилом у бік нижньої частини заготовки, на Фіг.3 схему частини довжини заготовки з рівномірно розміщеними отворами по вертикальній твірній заготовки. Циліндрична заготовка 1 (Фіг.1) з металуоснови сплаву з діаметром, що дорівнює діаметру витратного електроду, містить ряди рівномірно розміщених по висоті і колу некрізних отворів 2, в які вкладені чисті легуючі елементи або їх лігатури 3. Число рядів отворів 2 визначається із співвідношення L/H, де L - загальна довжина заготовки, при переплаві якої в кристалізаторі підтримується стаціонарна глибина ванни Н. Глибина Η рідкометалевої ванни залежить від діаметру зливка, що виплавляється, і, як правило, дорівнює половині діаметра, а у разі електромагнітного перемішування ванни під час формування зливка може досягати 0,7 діаметра. Значення Η може бути більш точно встановлено для кожного діаметра зливка і метала, що виплавляється, шляхом попереднього проведення спеціального експерименту. Загальний об'єм отворів 2 повинен перевищувати об'єм легуючих елементів або їх лігатур 3 з тим, щоб після їх заповнення була можливість закупорити 90377 6 отвори 2 з легуючими елементами або їх лігатурами 3 пробками 4, які виготовлені з металуоснови сплаву. Для більш надійного розміщення легуючих елементів або їх лігатур 3 некрізні отвори можуть бути виконаними з нахилом під деяким кутом Ω у бік нижньої частини заготовки, як це показано на Фіг.2, позиція 5. Пробки 4 містять канали 6 для виходу повітря при вакуумуванні. Можливе розміщення некрізних отворів 2 рівномірно по гвинтовій твірній на поверхні заготовки 1. Нижня частина довжини заготовки 1 (Фіг.3) містить ряд отворів 7, які розташовано по вертикальній твірній і відстань між якими визначається експериментально. При здійсненні технічного рішення, що заявляється, витратний електрод має високі механічні властивості по всій довжині і забезпечує формування при переплаві зливка складнолегованого сплаву з рівномірним розподілом легуючих елементів по довжині і перетину зливка. При виготовленні такого витратного електрода зменшиться трудомісткість і вартість технологічних операцій у порівнянні з іншими відомими способами виготовлення витратного електроду. Література 1. Рафинирующие переплавы стали и сплавов в вакууме / В.А. Бояршинов, Ал. Г. Шалимов, А.И. Щербаков и др. - М.: Металлургия, 1979. - 264с. (С. 198-225). 2. Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов /А.Л. Андреев, Н.Ф. Аношкин, К.М. Борзецовекая и др, - М.: Металлургия, 1978. -384с. (С. 265-271). 3. Патент України №79977, С22В 1/248, B22F 3/12, заявлено 10.02.2005. 4. А. с. СССР №403369, С21С 5/56, заявлено 6.12.1971. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 90377 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601