RU2244029C2 - Method of production of ingots - Google Patents
Method of production of ingots Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244029C2 RU2244029C2 RU2003105581/02A RU2003105581A RU2244029C2 RU 2244029 C2 RU2244029 C2 RU 2244029C2 RU 2003105581/02 A RU2003105581/02 A RU 2003105581/02A RU 2003105581 A RU2003105581 A RU 2003105581A RU 2244029 C2 RU2244029 C2 RU 2244029C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- ingots
- remelting
- consumable electrode
- ingot
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при получении слитков высоколегированных титановых сплавов.The invention relates to the field of special electrometallurgy, namely to a vacuum arc remelting of highly reactive metals and alloys, and can be used to produce ingots of highly alloyed titanium alloys.
Известен способ получения слитков титановых сплавов диаметром 650-850 мм, включающий порционное прессование расходуемого электрода из сыпучих компонентов в виде одного блока и его дальнейший двойной вакуумно-дуговой переплав с воздействием на зону плавления и кристаллизации пульсирующим магнитным полем (Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. Отв. редактор В.В.Добаткин. - М.: Металлургия, 1978, с.265-306).A known method of producing ingots of titanium alloys with a diameter of 650-850 mm, comprising batch pressing a consumable electrode from bulk components in the form of one block and its further double vacuum arc remelting with a pulsating magnetic field acting on the melting and crystallization zone (Titanium alloys. Melting and casting of titanium alloys. Editor-in-chief VV Dobatkin. - M.: Metallurgy, 1978, pp. 265-306).
Плавление расходуемого прессованного электрода на больших токах дуги (25 кА) приводит к ликвации легкоплавких элементов типа железа, хрома и т.п. от донника к литнику, которые затем невозможно удалить последующим переплавом.The melting of a consumable pressed electrode at high arc currents (25 kA) leads to segregation of fusible elements such as iron, chromium, etc. from clover to sprue, which then cannot be removed by subsequent remelting.
Второй переплав также ведется на больших токах дуги (25-37 кА), что еще больше усугубляет процесс плавления и приводит к образованию различного рода дефектов и большему разбросу легкоплавких включений по сечению и длине выплавляемого слитка. Таким способом невозможно выплавить сложнолегированные титановые сплавы типа 10V-2Fe-3Al; 5Al-4Mo-2Zr-2Sn.The second remelting is also carried out at high arc currents (25-37 kA), which further exacerbates the melting process and leads to the formation of various kinds of defects and a greater spread of fusible inclusions along the cross section and length of the smelted ingot. In this way, it is impossible to melt complexly alloyed titanium alloys of the type 10V-2Fe-3Al; 5Al-4Mo-2Zr-2Sn.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения слитков, включающий подготовку прессованного расходуемого электрода к плавлению, начальный период плавки, основной период плавки, окончание процесса плавления, регулирование силы тока дуги и величины дугового зазора воздействием на зону плавления и кристаллизации магнитным полем таким образом, что после наведения на поддоне ванны жидкого металла определенной высоты объем жидкого металла на протяжении всего процесса плавления уменьшают за счет снижения силы тока дуги и уменьшения величины дугового зазора (патент РФ №2191836, кл. С 22 В 9/20, публ. 2002 г.) - прототип.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing ingots, including preparing a pressed consumable electrode for melting, the initial melting period, the main melting period, the end of the melting process, the regulation of the arc current and the arc gap by influencing the melting zone and crystallization by a magnetic field such so that after pointing a certain height on the bathtub tray of a liquid metal, the volume of liquid metal throughout the entire melting process is reduced in s even reducing the arc current and reducing the arc gap (RF patent No. 2191836, class C 22 V 9/20, publ. 2002) - prototype.
Данный способ используется для плавления прессованных расходуемых электродов и не обеспечивает получение слитков с хорошо проплавленной поверхностью. Известный способ не позволяет регулировать тепловые потоки через донную часть слитка на поддон и не обеспечивает возможность плавления на минимальных токах дуги (до 7,5 кА).This method is used to melt pressed consumable electrodes and does not provide ingots with a well-melted surface. The known method does not allow to regulate heat fluxes through the bottom of the ingot onto the pallet and does not provide the possibility of melting at minimum arc currents (up to 7.5 kA).
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение выхода годного выплавляемых слитков за счет снижения ликвационных и литейных дефектов, а также получения слитков с хорошо проплавленной поверхностью.The problem to which this invention is directed, is to increase the yield of lost wax by reducing segregation and foundry defects, as well as obtaining ingots with a well-melted surface.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения слитков сложнолегированных, преимущественно титановых, сплавов, включающем подготовку расходуемого электрода к, по крайней мере, двойному вакуумному дуговому переплаву с получением на первом переплаве литого расходуемого электрода, при этом в процессе первого переплава после наведения ванны жидкого металла объем его уменьшают на протяжении всего процесса плавления, согласно изобретению при окончательном переплаве расходуемого электрода наведение ванны жидкого металла осуществляют на максимальном токе дуги на подложку с тепловым зазором 1-3 мм до получения слитка высотой (0,20-0,35) Дк, где Дк - диаметр кристаллизатора (мм), после чего расходуемый электрод плавят на минимально возможном токе дуги, который определяют по выражению Jд=К·Дк, где Jд - ток дуги (А); К=10 А/мм - коэффициент пропорциональности. Плавление литого расходуемого электрода ведут с кольцевым зазором величиной 25-45 мм между стенкой кристаллизатора и боковой поверхностью слитка при величине дугового зазора 10-15 мм. Подложка выполнена с кольцевой проточкой диаметром Дпр=(0,1-0,2) Дк.The problem is solved in that in a method for producing ingots of highly alloyed, mainly titanium, alloys, comprising preparing a consumable electrode for at least a double vacuum arc remelting with obtaining a cast consumable electrode on the first remelting, while in the first remelting process after inducing a liquid bath metal, its volume is reduced throughout the entire melting process, according to the invention, during the final remelting of the consumable electrode, the bath of molten metal is carried out tvlyayut at maximum current of the arc to the substrate with a thermal gap of 1-3 mm in height to obtain a ingot (0.20-0.35) D k, where D k - diameter of the mold (mm), after which the consumable electrode is melted at the minimum possible arc current , which is determined by the expression J d = K · D k , where J d - arc current (A); K = 10 A / mm is the coefficient of proportionality. The castable consumable electrode is melted with an annular gap of 25-45 mm between the mold wall and the side surface of the ingot with an arc gap of 10-15 mm. The substrate is made with an annular groove with a diameter of D CR = (0.1-0.2) D to .
Начальный период плавления (разведение ванны жидкого металла на поддоне) производят на максимальном токе дуги с целью накопления необходимой тепловой энергии, требуемой для равномерного прогрева нижнего торца электрода (для получения плоского торца слитка) при минимальном дуговом зазоре (10-15 мм). Аккумуляция тепловой энергии достигается за счет использования подложки с тепловым зазором 1-3 мм от поддона, а также кольцевой проточки на подложке величиной (0,1-0,2) Дк. Этого количества тепла достаточно для перехода на рабочий режим плавки на минимально возможном токе дуги (~7,5 кА) с минимально возможной высотой слитка (0,20-0,35) Дк. Дальнейшее увеличение высоты слитка приводит к ликвации железа, образованию литейных дефектов и уменьшению выхода годного за счет удаления дефектной части слитка.The initial melting period (dilution of the molten metal bath on the pallet) is carried out at the maximum arc current in order to accumulate the necessary thermal energy required for uniform heating of the lower end of the electrode (to obtain a flat end of the ingot) with a minimum arc gap (10-15 mm). The accumulation of thermal energy is achieved through the use of a substrate with a thermal gap of 1-3 mm from the pallet, as well as an annular groove on the substrate of (0.1-0.2) D k . This amount of heat is sufficient to switch to the melting operating mode at the lowest possible arc current (~ 7.5 kA) with the lowest possible ingot height (0.20-0.35) D k . A further increase in the height of the ingot leads to segregation of iron, the formation of casting defects and a decrease in yield due to the removal of the defective part of the ingot.
Кольцевой зазор между стенкой кристаллизатора и боковой поверхностью слитка величиной 25-45 мм обеспечивает безопасность процесса плавления и качественный проплав слитка, что исключает потери металла в виде стружки за счет исключения операции механической обработки поверхности слитка.An annular gap between the mold wall and the side surface of the ingot with a size of 25-45 mm ensures the safety of the melting process and high-quality melt of the ingot, which eliminates the loss of metal in the form of chips due to the exclusion of the operation of machining the surface of the ingot.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Выплавляли слиток титанового сплава 10V2Fe3Al диаметром 770 мм массой 5050 кг методом двойного вакуумно-дугового переплава. Плавку осуществляли в вакуумной дуговой электрической печи ДТВ-8,7-Г10. Первому переплаву подвергали прессованный расходуемый электрод с получением литого расходуемого электрода. Второй переплав проводили следующим образом. Слиток (литой электрод) литниковой частью помещали на поддон кристаллизатора диаметром 770 мм и к донной части приваривали огарок. Для аккумуляции тепла с целью лучшего разогрева торца электрода между электродом и поддоном была установлена подложка в виде темплета диаметром 740 мм, толщиной 100 мм из сплава, соответствующего выплавляемому сплаву, с тепловым зазором от поддона 1-2 мм. На подложке выполнили кольцевую проточку шириной 15 мм диаметром 154 мм (0,2Дк). Затем одновременно нагревали нижний торец электрода и подложку по следующей схеме: сила тока дуги 5 кА; время прогрева 30 мин, дуговой зазор 30 мм. Затем ток увеличивали каждые 10 мин на 5 кА (5, 10, 15 кА) до 18 кА и плавили на этом токе 10 мин. При этом высота наплавленного слитка составила 250 мм (0,32 Дк). После чего каждую минуту производили снижение тока дуги по 0,2 кА до рабочей величины 7,7 кА; дуговой зазор установили 12 мм. Выплавку слитка осуществляли с кольцевым зазором 30 мм между боковой поверхностью слитка и стенкой кристаллизатора. После 19 ч плавления перешли на режим выведения усадочной раковины (плавное снижение тока дуги по 0,5 кА в течение 180 мин). Дуговой зазор поддерживали 12 мм. Печь отключили при силе тока дуги 1,5 кА. Слиток остывал вместе с печью в течение трех часов. Был получен слиток требуемого качества с хорошо проплавленной поверхностью, с незначительной ликвацией железа по длине слитка, что позволило увеличить выход годного на 2,0% за счет снижения дефектов и исключения операции механической обработки поверхности слитка.A 10V2Fe3Al titanium alloy ingot with a diameter of 770 mm and a mass of 5050 kg was smelted using the double vacuum-arc remelting method. Melting was carried out in a vacuum electric arc furnace DTV-8,7-G10. The first remelted was subjected to a pressed consumable electrode to obtain a cast consumable electrode. The second remelting was carried out as follows. An ingot (cast electrode) was placed on a galley part on a mold tray with a diameter of 770 mm and a cinder was welded to the bottom. To accumulate heat in order to better heat the end of the electrode between the electrode and the tray, a substrate was installed in the form of a template with a diameter of 740 mm, a thickness of 100 mm from an alloy corresponding to the melted alloy, with a thermal gap from the pan of 1-2 mm. On the substrate is an annular groove width 15 mm 154 mm (0,2D k). Then, the lower end of the electrode and the substrate were simultaneously heated according to the following scheme: arc current 5 kA; warm-up time 30 min, arc gap 30 mm. Then, the current was increased every 10 min by 5 kA (5, 10, 15 kA) to 18 kA and melted at this current for 10 min. The height of the deposited ingot was 250 mm (0.32 D to ). After that, every minute produced a decrease in the arc current of 0.2 kA to a working value of 7.7 kA; the arc gap was set to 12 mm. The ingot was smelted with an annular gap of 30 mm between the side surface of the ingot and the crystallizer wall. After 19 hours of melting, they switched to the mode of removal of the shrink shell (a smooth decrease in the arc current of 0.5 kA for 180 min). The arc gap was maintained at 12 mm. The furnace was turned off at an arc current of 1.5 kA. The ingot cooled with the furnace for three hours. An ingot of the required quality was obtained with a well-melted surface, with insignificant segregation of iron along the length of the ingot, which made it possible to increase the yield by 2.0% by reducing defects and eliminating the operation of machining the surface of the ingot.
Предлагаемый способ получения слитков по сравнению с известными позволяет повысить выход годного слитков второго и последующих переплавов на 2,0-2,5% за счет снижения ликвационных и литейных дефектов, а также получить слитки с хорошо проплавленной (зеркальной) поверхностью, что исключает механическую обработку слитка.The proposed method for producing ingots in comparison with the known ones allows to increase the yield of ingots of the second and subsequent remelts by 2.0-2.5% by reducing segregation and casting defects, as well as to obtain ingots with a well-melted (mirror) surface, which excludes mechanical processing ingot.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105581/02A RU2244029C2 (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Method of production of ingots |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105581/02A RU2244029C2 (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Method of production of ingots |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003105581A RU2003105581A (en) | 2004-09-27 |
| RU2244029C2 true RU2244029C2 (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=34880927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003105581/02A RU2244029C2 (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Method of production of ingots |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244029C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304176C2 (en) * | 2005-07-22 | 2007-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Ingot melting method |
| RU2749010C1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-06-02 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for vacuum arc final remelting of titanium alloy ingots of vt3-1 brand |
| RU2792907C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-03-28 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF VACUUM ARC FINAL REMELTING OF TITANIUM ALLOY INGOTS OF Ti-10V-2Fe-3Al GRADE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2565249A1 (en) * | 1984-05-29 | 1985-12-06 | Toho Titanium Co Ltd | CONSUMABLE ELECTRODE FOR THE PRODUCTION OF NB-TI ALLOY |
| US5354355A (en) * | 1991-12-09 | 1994-10-11 | Battelle Memorial Institute | Earth melter and method of disposing of feed materials |
| RU2082789C1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-06-27 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method of producing ingots |
-
2003
- 2003-02-26 RU RU2003105581/02A patent/RU2244029C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2565249A1 (en) * | 1984-05-29 | 1985-12-06 | Toho Titanium Co Ltd | CONSUMABLE ELECTRODE FOR THE PRODUCTION OF NB-TI ALLOY |
| US5354355A (en) * | 1991-12-09 | 1994-10-11 | Battelle Memorial Institute | Earth melter and method of disposing of feed materials |
| RU2082789C1 (en) * | 1995-01-13 | 1997-06-27 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method of producing ingots |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304176C2 (en) * | 2005-07-22 | 2007-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Ingot melting method |
| RU2749010C1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-06-02 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for vacuum arc final remelting of titanium alloy ingots of vt3-1 brand |
| RU2792907C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-03-28 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF VACUUM ARC FINAL REMELTING OF TITANIUM ALLOY INGOTS OF Ti-10V-2Fe-3Al GRADE |
| RU2811632C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-01-15 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | METHOD OF VACUUM ARC FINAL REMELTING OF Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo TITANIUM ALLOY INGOTS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2490350C2 (en) | METHOD FOR OBTAINING BASIC β-γ-TiAl-ALLOY | |
| UA93651C2 (en) | Electroslag system for refinement or producing of metal and method for refinement and method for producing of metal | |
| KR20180019546A (en) | Alloy melting and refining method | |
| TWI265198B (en) | The method and equipments for controlling the solidification of alloys in induction melting using cold crucible | |
| JP3949208B2 (en) | Metal remelting method and apparatus used for manufacturing continuous casting | |
| JPH04314836A (en) | Method and equipment for manufacturing alloy composed mainly of titanium and aluminum | |
| EP0526159A1 (en) | Method for melting titanium aluminide alloys | |
| CN102485377B (en) | Preparation method of chromium-zirconium-copper cooling roll for amorphous ribbon | |
| WO1997000978A1 (en) | Process for the manufacture of a high carbon cobalt-chromium-molybdenum alloy | |
| CN109047685B (en) | Method for preparing steel ingot | |
| RU2244029C2 (en) | Method of production of ingots | |
| CN109536749A (en) | A kind of preparation method and its high temperature alloy of high temperature alloy | |
| RU2360014C2 (en) | Vacuum arc-refining skull furnace | |
| AU2019253975B2 (en) | A process for producing a superalloy and superalloy obtained by said process | |
| RU2209841C2 (en) | Metal pouring method | |
| RU2191836C2 (en) | Method of ingots production | |
| US4474614A (en) | Impurity segregation in copper by controlled cooling treatment | |
| RU2386707C1 (en) | Method of obtaining soliol ingots-electrodes | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| RU2719051C1 (en) | Method of semi-finished products production from heat-resistant alloy h25n45v30 | |
| RU2425157C2 (en) | Procedure for ingot vacuum-arc melting | |
| RU2062801C1 (en) | Method of treating surface of metallic continuously cast billet | |
| JPH10211546A (en) | Hot-top casting method | |
| JPH09164470A (en) | Electroslag hot top method | |
| JP2008178908A (en) | Metal electroslag remelting process and ingot mold used therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190227 |