[go: up one dir, main page]

RU2180359C1 - Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys - Google Patents

Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2180359C1
RU2180359C1 RU2001105223/02A RU2001105223A RU2180359C1 RU 2180359 C1 RU2180359 C1 RU 2180359C1 RU 2001105223/02 A RU2001105223/02 A RU 2001105223/02A RU 2001105223 A RU2001105223 A RU 2001105223A RU 2180359 C1 RU2180359 C1 RU 2180359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tin
copper
ingots
vacuum
electric arc
Prior art date
Application number
RU2001105223/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Дробышев
В.Г. Зиновьев
В.С. Зурабов
Л.К. Комендант
Ю.И. Чистов
В.И. Кораблев
А.А. Дубиков
А.К. Шиков
В.И. Панцырный
А.Е. Воробьева
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А.Бочвара"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А.Бочвара" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А.Бочвара"
Priority to RU2001105223/02A priority Critical patent/RU2180359C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2180359C1 publication Critical patent/RU2180359C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, namely processes for making high-quality ingots of copper-base tin-containing alloys by vacuum electric arc refining in combination with vacuum induction melting for producing parts by plastic working. SUBSTANCE: method comprises steps of vacuum electric arc refining of consumable electrode to crystallizer in inert-gas atmosphere while using as consumable electrode ingot of tin-containing copper-base alloy produced by vacuum induction melting; using crystallizer with electromagnet; setting intensity of magnetic field of electromagnet according to expression: 1010(10/q-1)≤H≤12(100/q-1), with values of electric current density of electric arc in range 20-40, where H - intensity of magnetic field of electromagnet, A/cm; q - density of electric current of electric arc,A/sq.cm of area of cross section of crystallizer. Method allows to make products by plastic working with high deformation degree and to reduce loss of yield by 3-5 times, particularly at using multifiber Nb3Sn-base superconductors of ultrathin fibers with diameter 2-10 micrometers. EFFECT: enhanced quality of ingots of copper-base tin-containing alloys. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к способам получения высококачественных слитков из сплавов на основе меди с оловом дуговым переплавом (ДП) в сочетании с вакуумной индукционной плавкой (ВИП), пригодных для изготовления изделий, используемых в электротехнической промышленности, в том числе для производства сверхпроводников. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, specifically to methods for producing high-quality ingots from copper-based alloys with tin arc remelting (DP) in combination with vacuum induction melting (VIP), suitable for the manufacture of products used in the electrical industry, including for production superconductors.

Известен способ получения слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, путем вакуумной индукционной плавки, при котором медь загружают в графитовый тигель вакуумной индукционной печи, вакуумируют печь, расплавляют и перегревают расплав до температуры Т=1250...1400oС, рафинируют расплав за счет выдержки при этих температурах, вводят олово, охлаждают расплав до температуры литья, превышающей температуру плавления соответствующей бронзы на 100...200oС и разливают в изложницу [1].There is a method of producing ingots from tin-based copper alloys by vacuum induction melting, in which copper is loaded into a graphite crucible of a vacuum induction furnace, the furnace is vacuumized, the melt is melted and overheated to a temperature of T = 1250 ... 1400 o C, the melt is refined due to exposure at these temperatures, tin is introduced, the melt is cooled to a casting temperature exceeding the melting point of the corresponding bronze by 100 ... 200 o C and poured into the mold [1].

Недостатками данного способа являются наличие в теле слитка газовой пористости и грубых, неравномерно распределенных по объему слитка хрупких выделений интерметаллической фазы Cu31Sn8, обогащенных оловом, что снижает выход годного при последующей обработке давлением таких слитков, особенно при содержании олова более 13% (по массе).The disadvantages of this method are the presence in the body of the ingot of gas porosity and coarse, brittle, unevenly distributed over the ingot volume brittle precipitates of the intermetallic phase Cu 31 Sn 8 enriched with tin, which reduces the yield during subsequent processing by such ingots, especially when the tin content is more than 13% (by mass).

Известен так же способ получения слитков из сплавов на основе меди с оловом, при котором медь загружают в графитовый тигель вакуумной индукционной печи, производят ее расплавление на воздухе, вводят олово в окисленный расплав при Т= 1100...1200oС, вакуумируют печь, перегревают расплав до температуры Т= 1250...1400oС, проводят рафинировку за счет выдержки расплава при этих температурах, охлаждают расплав до температуры литья и разливают в водоохлаждаемую изложницу, в результате чего получают слиток из сплава меди с оловом без газовой пористости [2].There is also known a method for producing ingots from alloys based on copper with tin, in which copper is loaded into a graphite crucible of a vacuum induction furnace, it is melted in air, tin is introduced into the oxidized melt at T = 1100 ... 1200 o C, the furnace is evacuated, the melt is overheated to a temperature of T = 1250 ... 1400 o C, refining is carried out by holding the melt at these temperatures, the melt is cooled to the casting temperature and poured into a water-cooled mold, as a result of which an ingot from a copper alloy with tin without gas porosity is obtained [2 ].

Недостатком данного способа является наличие в теле слитка крупных, неравномерно распределенных хрупких выделений интерметаллической фазы Сu31Sn8, обогащенных оловом, что снижает выход в годное при обработке слитков давлением, особенно при содержании олова более 13% (по массе).The disadvantage of this method is the presence in the body of the ingot of large, unevenly distributed brittle precipitates of the intermetallic phase Cu 31 Sn 8 enriched with tin, which reduces the yield during processing of the ingots by pressure, especially when the tin content is more than 13% (by weight).

Наиболее близким решением по технической сущности является способ получения слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, при котором проводят вакуумную индукционную плавку в графитовом тигле в атмосфере инертного газа с разливкой в изложницу. Полученный слиток, используемый в качестве расходуемого электрода, переплавляют в дуговой печи в атмосфере инертного газа в медный водоохлаждаемый кристаллизатор [3] - прототип. The closest solution in technical essence is the method of producing ingots from copper-based alloys containing tin, in which vacuum induction melting is carried out in a graphite crucible in an inert gas atmosphere with casting into a mold. The obtained ingot, used as a consumable electrode, is melted in an arc furnace in an inert gas atmosphere into a copper water-cooled crystallizer [3] - prototype.

Недостатками данного способа являются неудовлетворительное качество поверхности слитка из-за отсутствия перемешивания расплава в кристаллизаторе, а также значительная неравномерность содержания олова по длине слитка, вызванная ликвационными процессами, что приводит к снижению выхода в годное при обработке давлением, особенно при содержании олова более 13% (по массе). The disadvantages of this method are the unsatisfactory quality of the surface of the ingot due to the lack of mixing of the melt in the mold, as well as the significant unevenness of the tin content along the length of the ingot caused by segregation processes, which leads to a decrease in yield during processing by pressure, especially when the tin content is more than 13% ( by weight).

Технической задачей, решаемой с помощью данного изобретения, является получение высококачественных слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, с улучшенной поверхностью и равномерным распределением олова, пригодных для получения изделий, в том числе ультратонких, путем обработки давлением с высокой степенью деформации, пригодных для изготовления изделий, используемых в электротехнической промышленности, в том числе для производства сверхпроводников, повысить выход в годное в 3...5 раз. The technical problem solved by the present invention is the production of high-quality ingots from tin-based copper alloys with an improved surface and uniform distribution of tin, suitable for the manufacture of articles, including ultrathin, by processing with a high degree of deformation, suitable for manufacture of products used in the electrical industry, including for the production of superconductors, to increase the yield by 3 ... 5 times.

Решение поставленной задачи достигают тем, что для получения слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, проводят вакуумный дуговой переплав расходуемого электрода в атмосфере инертного газа, с использованием в качестве расходуемого электрода слитка сплава на основе меди, содержащего олово и полученного вакуумной индукционной плавкой, в кристаллизатор с соленоидом и задают напряженность магнитного поля соленоида согласно выражению:
10(100/q-1)≤H≤12(100/q-1),
при значениях плотности тока дуги:
20<q<40,
где Н - напряженность магнитного поля соленоида, А/см;
q - плотность тока дуги, А/см2 площади поперечного сечения кристаллизатора.
The solution to this problem is achieved by the fact that to obtain ingots from tin-based copper alloys, a vacuum arc remelting of the consumable electrode in an inert gas atmosphere is carried out using a copper-based alloy containing tin and obtained by vacuum induction melting as a consumable electrode, in the mold with a solenoid and set the magnetic field strength of the solenoid according to the expression:
10 (100 / q-1) ≤H≤12 (100 / q-1),
at values of arc current density:
20 <q <40,
where H is the magnetic field strength of the solenoid, A / cm;
q is the arc current density, A / cm 2, the cross-sectional area of the mold.

Результаты, представленные в таблице, показывают, что проведение дуговой плавки сплава меди с содержанием от 13,5% до 16% (по массе) олова при плотности тока q<20 А/см2 не позволяет получить удовлетворительную поверхность слитка и характеризуется значительным разбросом содержания олова по длине слитка (±1,5% по массе) независимо от величины напряженности магнитного поля соленоида Н, что дает выход в годное не более 13% при обработке слитков давлением со степенью деформации, близкой к 100%.The results presented in the table show that the conduct of arc melting of a copper alloy with a content of 13.5% to 16% (by weight) of tin at a current density q <20 A / cm 2 does not allow to obtain a satisfactory surface of the ingot and is characterized by a significant variation in the content tin along the length of the ingot (± 1.5% by weight) regardless of the magnitude of the magnetic field strength of the solenoid H, which gives a yield of not more than 13% when processing the ingots by pressure with a degree of deformation close to 100%.

Превышение же q>40 А/см2 при дуговой плавке сплава меди с содержанием от 13,5% до 16% (по массе) олова, также приводит к низкому выходу в годное при обработке давлением слитков из-за высокого разброса содержания олова по длине слитка (±1,4% по массе) независимо от напряженности магнитного поля Н. Также показано, что получение слитков меди, содержащих от 13,5% до 16% (по массе) олова, дуговой плавкой, при 20<q<40 (А/см2) и Н<10(100/q-1) и Н>12(100/q-1) (А/см), также сопровождается низким выходом в годное при обработке давлением.Exceeding q> 40 A / cm 2 during the arc melting of a copper alloy with a content of tin from 13.5% to 16% (by weight) also leads to a low yield when ingots are subjected to pressure processing due to the high spread of tin content along the length ingot (± 1.4% by weight) regardless of the magnetic field N. It is also shown that the production of copper ingots containing from 13.5% to 16% (by weight) of tin by arc melting at 20 <q <40 ( A / cm 2 ) and H <10 (100 / q-1) and H> 12 (100 / q-1) (A / cm), is also accompanied by a low yield during processing by pressure.

При проведении же процесса дуговой плавки слитков из сплава на основе меди от 13,5% до 16% (по массе) олова, по предлагаемому способу, удается существенно повысить выход в годное при обработке давлением со степенью деформации, близкой к 100%. When carrying out the process of arc melting of copper-based alloy ingots from 13.5% to 16% (by weight) of tin, according to the proposed method, it is possible to significantly increase the yield when processed by pressure with a degree of deformation close to 100%.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Получение слитка из сплава меди с 16% (по массе) олова путем вакуумной индукционной плавки, с последующим переплавом полученного слитка в вакуумной дуговой печи, при котором медную шихту (медь марки МОк) массой 103 кг загружали в графитовый тигель вакуумной индукционной печи типа ДР-1, проводили ее расплавление и выдержку расплава в вакууме до прекращения кипения (35 мин), вводили олово марки O1 массой 18 кг и разливали расплав в изложницу диаметром 15 см. Полученный слиток массой 120 кг подвергали дуговому переплаву в вакуумной дуговой печи типа ВДП-300 в кристаллизатор диаметром 19 см с соленоидом. Дуговую печь предварительно вакуумировали до остаточного давления 0,1 мм рт.ст, затем заполняли аргоном до остаточного давления 130 мм рт. ст. и проводили переплав при значениях: q = 26 А/см2 (ток дуги = 7,5 кА) и Н = 28,5 А/см. Полученный слиток массой 117,8 кг подвергали анализу на содержание олова, отбирая пробы от нижней, средней и верхней части слитка, согласно данным которого разброс содержания олова по длине слитка составил ±0,3% (по массе).Obtaining an ingot from a copper alloy with 16% (by weight) of tin by vacuum induction melting, followed by remelting the obtained ingot in a vacuum arc furnace, in which a copper charge (MOK grade) weighing 103 kg was loaded into a graphite crucible of a DR-type vacuum induction furnace 1, it was melted and the melt was kept in vacuum until the boiling ceased (35 min), 18 kg O1 tin was introduced and the melt was poured into a mold with a diameter of 15 cm. The obtained 120 kg ingot was subjected to arc remelting in a VDP-type vacuum arc furnace 300 to a mold with a diameter of 19 cm with a solenoid. The arc furnace was pre-evacuated to a residual pressure of 0.1 mm Hg, then filled with argon to a residual pressure of 130 mm Hg. Art. and remelted at values: q = 26 A / cm 2 (arc current = 7.5 kA) and H = 28.5 A / cm. The resulting ingot weighing 117.8 kg was analyzed for tin content, taking samples from the lower, middle and upper part of the ingot, according to which the tin content spread over the length of the ingot was ± 0.3% (by weight).

Затем слиток подвергали обработке давлением, включающей горячее прессование и волочение, и далее полученные изделия использовали в качестве единичного элемента для получения многоволоконного сверхпроводника, причем степень деформации единичного элемента составила почти 100% (99,9999997%), а диаметр волокон (содержащих сплав меди с 16% по массе олова) составил 0,001 см (10 мкм) при выходе в годное 38,8%. Then, the ingot was subjected to pressure treatment, including hot pressing and drawing, and then the obtained products were used as a single element to obtain a multi-fiber superconductor, the degree of deformation of a single element being almost 100% (99.9999997%) and the diameter of the fibers (containing a copper alloy with 16% by mass of tin) amounted to 0.001 cm (10 μm) with a yield of 38.8%.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о решении поставленной технической задачи и получении нового технического результата: получение высококачественных слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, с улучшенной поверхностью и равномерным распределением олова, пригодных для получения изделий, в том числе ультратонких, путем обработки давлением с высокой степенью деформации и позволяющего повысить выход в годное в 3-5 раз по сравнению с прототипом. The results of the studies indicate the solution of the technical problem and obtaining a new technical result: obtaining high-quality ingots from copper-based alloys containing tin, with an improved surface and uniform distribution of tin, suitable for producing products, including ultrathin, by processing with high pressure the degree of deformation and allowing to increase the yield by 3-5 times in comparison with the prototype.

Предложенный способ может найти применение в промышленности производства изделий из сплавов на основе меди, содержащих олово, в том числе при производстве сверхпроводников. The proposed method can find application in the industry for the production of products from copper based alloys containing tin, including in the production of superconductors.

Источники информации
1. Фридляндский P.M., Стрельцов Ф.М., Молдавский О.Р. "Вакуумная плавка медных сплавов". Москва, 1974 г. Цветметинформация, стр. 68-69.
Sources of information
1. Friedland PM, Streltsov F.M., Moldavsky O.R. "Vacuum smelting of copper alloys." Moscow, 1974. Color information, pp. 68-69.

2. А.С. 1144396, кл. С 22 В 9/04. 2. A.S. 1144396, cl. C 22 V 9/04.

3. Ю. Ф. Ефимов и др. "Распределение олова в больших слитках бронзы БрО13". Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1990 г., стр. 105-110 - прототип. 3. Yu. F. Efimov et al. “Distribution of tin in large BrO13 bronze ingots”. University News. Non-ferrous metallurgy, 1990, pp. 105-110 - prototype.

Claims (1)

Способ получения слитков из сплавов на основе меди, содержащих олово, включающий дуговой переплав расходуемого электрода в кристаллизатор в вакуумной дуговой печи в атмосфере инертного газа, причем в качестве расходуемого электрода используют слиток, полученный вакуумной индукционной плавкой из сплава на основе меди, содержащего олово, отличающийся тем, что используют кристаллизатор с соленоидом, при этом напряженность магнитного поля соленоида задают согласно выражению
10(100/q-1)≤Н≤12(100/q-1),
при значениях плотности тока дуги 20<q<40,
где Н - напряженность магнитного поля соленоида, А/см;
q - плотность тока дуги, А/см2 площади поперечного сечения кристаллизатора.
A method of producing ingots from tin-based copper alloys, comprising arc remelting of a consumable electrode into a mold in a vacuum arc furnace in an inert gas atmosphere, wherein an ingot obtained by vacuum induction melting of a copper-based alloy containing tin, different the fact that using a mold with a solenoid, while the magnetic field of the solenoid is set according to the expression
10 (100 / q-1) ≤H≤12 (100 / q-1),
at values of arc current density 20 <q <40,
where H is the magnetic field strength of the solenoid, A / cm;
q is the arc current density, A / cm 2, the cross-sectional area of the mold.
RU2001105223/02A 2001-02-23 2001-02-23 Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys RU2180359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105223/02A RU2180359C1 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105223/02A RU2180359C1 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2180359C1 true RU2180359C1 (en) 2002-03-10

Family

ID=20246477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105223/02A RU2180359C1 (en) 2001-02-23 2001-02-23 Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2180359C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2307722C2 (en) * 2005-07-12 2007-10-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) High-tin bronze producing method
RU2309996C2 (en) * 2005-09-05 2007-11-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) Method for making ingots of copper and its alloys
RU2353683C2 (en) * 2007-05-07 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) Method of preforming from ingots of high-tin bronze

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2207995A1 (en) * 1972-11-24 1974-06-21 Csepel Muevek Femmueve Vacuum treatment of molten metals - by revolving lance connected to vacuum producing unit
RU2082789C1 (en) * 1995-01-13 1997-06-27 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Method of producing ingots
RU2087562C1 (en) * 1993-04-15 1997-08-20 Всероссийский институт легких сплавов Method of production of large-sized ingot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2207995A1 (en) * 1972-11-24 1974-06-21 Csepel Muevek Femmueve Vacuum treatment of molten metals - by revolving lance connected to vacuum producing unit
RU2087562C1 (en) * 1993-04-15 1997-08-20 Всероссийский институт легких сплавов Method of production of large-sized ingot
RU2082789C1 (en) * 1995-01-13 1997-06-27 Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Method of producing ingots

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЕФИМОВ Ю.Ф. и др. Распределение олова в больших слитках бронзы БрО 13. Известия ВУЗов, Цветная металлургия, 1990, с.105-110. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2307722C2 (en) * 2005-07-12 2007-10-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) High-tin bronze producing method
RU2309996C2 (en) * 2005-09-05 2007-11-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) Method for making ingots of copper and its alloys
RU2353683C2 (en) * 2007-05-07 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) Method of preforming from ingots of high-tin bronze

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2490350C2 (en) METHOD FOR OBTAINING BASIC β-γ-TiAl-ALLOY
US3989091A (en) Method for electroslag remelting of titanium or its alloys and a device for effecting same
EP1259348B1 (en) Casting system and method for forming highly pure and fine grain metal castings
EP1101552A2 (en) Clean melt nucleated cast metal article
US5427173A (en) Induction skull melt spinning of reactive metal alloys
RU2180359C1 (en) Method for making ingots of copper-base tin-containing alloys
US4451430A (en) Method of producing copper alloy by melting technique
JPH05214458A (en) VAR method for melting titanium alloy ingot
CN103695708A (en) W-containing and high-Nb novel beta-gammaTiAl intermetallic compound material and preparation method thereof
RU2238991C1 (en) Method of electron-beam remelt of metals and alloys
JPH0332447A (en) Method and apparatus for melting and casting metal
RU2762460C1 (en) Method for producing special copper ingots
RU2353683C2 (en) Method of preforming from ingots of high-tin bronze
RU2191836C2 (en) Method of ingots production
RU2238992C1 (en) Niobium ingot preparation method
RU2770807C1 (en) Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys
EP0581647B1 (en) Process for preparing of soft magnetic alloys with high permeability and alloys
RU2217515C1 (en) Method for making ingots of alloys on base of refractory metals
RU2154683C1 (en) Method of production of ingots by vacuum arc autocrucible melting
RU2307722C2 (en) High-tin bronze producing method
RU2792515C1 (en) Method for smelting nickel-titanium alloys
RU2742874C1 (en) Method of obtaining a composite material based on aluminium or its alloy doped with titanium
JPH03197624A (en) Vacuum esr method for component control
RU2219274C1 (en) Method of preparing hydrogen-absorbing compound-composition alloys
JP2550064B2 (en) Method and apparatus for manufacturing alloy ingot