RU2217515C1 - Method for making ingots of alloys on base of refractory metals - Google Patents
Method for making ingots of alloys on base of refractory metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217515C1 RU2217515C1 RU2002113272A RU2002113272A RU2217515C1 RU 2217515 C1 RU2217515 C1 RU 2217515C1 RU 2002113272 A RU2002113272 A RU 2002113272A RU 2002113272 A RU2002113272 A RU 2002113272A RU 2217515 C1 RU2217515 C1 RU 2217515C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- vacuum arc
- ingots
- remelting
- making
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000365 skull melting Methods 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения однородных по химическому составу слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов путем вакуумного дугового гарнисажного переплава (ВДГП) в сочетании с вакуумным дуговым переплавом (ВДП). The invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain ingots with uniform chemical composition from alloys based on refractory metals by means of a vacuum arc skull melting (VDGP) in combination with a vacuum arc melting (VDF).
Известен способ получения слитков на основе тугоплавких металлов путем ВДГП с разливкой накопленного в тигле расплава в изложницу, при котором расходуемый электрод собирают из соответствующих шихтовых компонентов [1]. A known method of producing ingots based on refractory metals by VDGP with casting the melt accumulated in the crucible into a mold, in which the consumable electrode is collected from the corresponding charge components [1].
Недостатком данного способа является наличие в теле слитков локальной химической неоднородности в виде участков, обогащенных тугоплавким компонентом, если температура плавления его не менее чем в 1,2 раза превосходит температуру плавления сплава, вызванной недостаточным временем выдержки расплава в тигле перед разливкой, особенно его части, соответствующей последним порциям расходуемого электрода. Увеличение же времени выдержки расплава в тигле без сплавления расходуемого электрода приводит к резкому уменьшению количества сливаемого металла. The disadvantage of this method is the presence in the body of ingots of a local chemical heterogeneity in the form of sections enriched with a refractory component, if its melting point is at least 1.2 times higher than the melting temperature of the alloy, caused by insufficient exposure time of the melt in the crucible before casting, especially its part, corresponding to the last batches of the consumable electrode. The increase in the exposure time of the melt in the crucible without fusion of the consumable electrode leads to a sharp decrease in the amount of metal being drained.
Известен способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов и сплавов, при котором слиток, полученный ВДГП, подвергают переплаву в ВДП [2]. A known method of producing ingots from alloys based on refractory metals and alloys, in which the ingot obtained by VDGP, is subjected to remelting in the VDP [2].
Недостатком данного способа также является наличие в теле слитков ВДП из сплавов, содержащих компоненты, температура плавления которых превосходит температуру плавления сплава не менее чем в 1,2 раза, локальной химической неоднородности в виде участков, обогащенных тугоплавким компонентом, особенно в зонах, соответствующих верху и низу слитка ВДП. The disadvantage of this method is the presence in the body of ingots of VDP from alloys containing components whose melting point exceeds the melting point of the alloy by at least 1.2 times, local chemical heterogeneity in the form of sections enriched with a refractory component, especially in the zones corresponding to the top and bottom of the bar.
Наиболее близким по технической сущности способом, выбранным в качестве прототипа, является способ выплавки сплавов на основе титана в ВДГП, при котором применяют расходуемые электроды, полученные предварительным переплавом в ВДП [3] - прототип. The closest in technical essence the method chosen as a prototype is a method for smelting titanium-based alloys in VDGP, in which consumable electrodes obtained by preliminary remelting in VDP are used [3] - a prototype.
Недостатком данного способа является наличие в теле слитка ВДГП локальной химической неоднородности в виде участков, обогащенных тугоплавким компонентом, температура плавления которого не менее чем в 1,2 раза превышает температуру плавления сплава, что вызвано недостаточным временем растворения тугоплавкого компонента при ВДП, особенно в частях слитка ВДП, соответствующих началу и окончанию плавки, проводящихся на пониженной мощности. Попадание этих включений в расплав, находящийся в тигле при последующем ВДГП, непосредственно перед разливкой, то есть к моменту окончания сплавления расходуемого электрода, приводит к их фиксации в расплаве и затем в теле слитка ВДГП, что снижает качество получаемых из этих слитков изделий, особенно микропрофильных. The disadvantage of this method is the presence in the body of the VDGP ingot of local chemical heterogeneity in the form of sections enriched in the refractory component, the melting point of which is not less than 1.2 times the melting temperature of the alloy, which is caused by the insufficient dissolution time of the refractory component during VDP, especially in parts of the ingot VDP corresponding to the beginning and end of melting, conducted at reduced power. The ingress of these inclusions into the melt located in the crucible during subsequent VDGP, immediately before casting, i.e., to the moment of fusion of the consumable electrode, leads to their fixation in the melt and then in the body of the VDGP ingot, which reduces the quality of products obtained from these ingots, especially microprofiles .
Техническим результатом данного изобретения является получение высококачественных слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов, отличающихся высокой химической однородностью и отсутствием дефектов усадочного происхождения. The technical result of this invention is to obtain high-quality ingots from alloys based on refractory metals, characterized by high chemical uniformity and the absence of defects of shrinkage origin.
Технический результат достигается тем, что предложен способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов, содержащих компоненты, температура плавления которых превосходит температуру плавления сплава не менее чем в 1,2 раза, включающий получение слитка путем вакуумного дугового переплава расходуемых электродов в кристаллизатор и вакуумный дуговой гарнисажный переплав расходуемых электродов в тигель с последующей разливкой в изложницу, при этом расходуемые электроды для вакуумного дугового гарнисажного переплава получают путем поперечной резки слитка, полученного вакуумным дуговым переплавом, на не менее чем две мерные части, причем мерные части, отрезанные от концов слитка, в процессе вакуумного дугового гарнисажного переплава ориентируют неотрезанными торцами слитка вниз. The technical result is achieved by the fact that the proposed method for producing ingots from alloys based on refractory metals containing components whose melting point exceeds the melting point of the alloy by at least 1.2 times, including obtaining an ingot by vacuum arc remelting of consumable electrodes into a mold and a vacuum arc a skull remelting of consumable electrodes into a crucible, followed by casting into a mold, while consumable electrodes for a vacuum arc skull remelting of the floor by transverse cutting of the ingot obtained by vacuum arc remelting into at least two measured parts, the measured parts cut from the ends of the ingot being oriented by the uncut ends of the ingot in the process of the vacuum arc skull remelting.
Способ поясняется фиг.1 и 2. The method is illustrated in figures 1 and 2.
Результаты приведенных заявителем экспериментов по получению слитков сплавов Тi - 1 мас.% V, Nb - 20 мас.% V, Т - 1 мас.% W и Nb - 48 мас.% Тi, приведенные в таблице 1, показывают, что при выплавке сплава Ti-1%V с к=1,15 (к - отношение температур плавления тугоплавкого компонента и сплава) методом ВДП+ВДГП обогащенные ванадием включения в теле слитка полностью отсутствуют независимо от расположения расходуемых электродов при ВДГП. The results of the experiments cited by the applicant for the production of ingots of alloys Ti - 1 wt.% V, Nb - 20 wt.% V, T - 1 wt.% W and Nb - 48 wt.% Ti, are shown in table 1, show that when smelting alloy Ti-1% V with k = 1.15 (k is the ratio of the melting temperatures of the refractory component and the alloy) by the VDP + VDGP method vanadium-enriched inclusions in the body of the ingot are completely absent regardless of the location of the consumable electrodes during VDG
При выплавке слитков сплава Nb-20%V (к=1,2) тем же методом и ориентации на заключительной стадии (ВДГП) расходуемых электродов из частей, отрезанных от концов слитка ВДП, неотрезными (исходными) торцами вверх (в направлении - от гарнисажа) в теле слитка ВДГП обнаружены включения диаметром до 0,7 см, обогащенные ниобием до 67%, которые исчезают только после выдержки расплава в тигле при ВДГП без сплавления расходуемого электрода не менее 9 секунд. Это, в свою очередь, приводит к снижению количества сливаемого расплава в 1,3 раза. При этом ориентация торцев электродов, вырезанных из середины слитка ВДП, безразлична. When smelting Nb-20% V alloy ingots by the same method and orientation at the final stage (WDHP) of consumable electrodes from parts cut off from the ends of the WDT ingot, with uncut (initial) ends up (in the direction from the skull ) inclusions with a diameter of up to 0.7 cm enriched with niobium up to 67% were found in the body of the VDGP ingot, which disappear only after the melt is held in the crucible during VDGP without fusion of the consumable electrode for at least 9 seconds. This, in turn, leads to a decrease in the amount of melt being drained by 1.3 times. In this case, the orientation of the ends of the electrodes cut from the middle of the ingot of the VDP is indifferent.
В то же время при ориентации отрезанных от концов слитка ВДП частей неотрезными (исходными) торцами вниз (в направлении - к гарнисажу) удалось полностью избежать включений, обогащенных тугоплавким компонентом в сплавах Nb - 48 мас.% Ti (к=1,2) и Ti - 1 % W (к=1,96), без снижения количества сливаемого расплава. At the same time, when the parts cut off from the ends of the VDP ingot with their endless (initial) ends downward (towards the skull) were able to completely avoid inclusions enriched with the refractory component in Nb alloys - 48 wt.% Ti (k = 1.2) and Ti - 1% W (k = 1.96), without reducing the amount of melt being drained.
Примером осуществления предлагаемого способа является получение слитков из сплава Nb - 48 мас.% Тi, применяемого в производстве сверхпроводников, при котором первый переплав осуществляли в ВДП типа ДКВ-3.2 в кристаллизатор диаметром 29 см, используя в качестве расходуемого электрода слиток Nb диаметром 13 см и длиной 200 см, к которому по образующей приваривали прутки Ti диаметром 5 см. ВДП сформированного таким образом электрода, масса которого составила 385 кг, проводили в течение 60 мин с распределением мощности во времени: 10 мин - 100 кВт (начало плавки); 45 мин - 520 кВт (рабочий режим); 5 мин - 80 кВт (окончание плавки). An example of the implementation of the proposed method is the production of ingots from an alloy of Nb - 48 wt.% Ti, used in the manufacture of superconductors, in which the first remelting was carried out in a VDP type DKV-3.2 into a mold with a diameter of 29 cm, using an Nb ingot with a diameter of 13 cm as a consumable electrode and 200 cm long, to which Ti rods with a diameter of 5 cm were welded along the generatrix. The VDP of the electrode thus formed, whose mass was 385 kg, was carried out for 60 min with a power distribution in time: 10 min - 100 kW (the beginning of melting and); 45 min - 520 kW (operating mode); 5 min - 80 kW (end of melting).
Полученный после ВДП слиток диаметром 28 см, длиной 100 см, массой 381 кг разрезали на 3 части длиной по 33 см и массой по 125 кг каждая. Полученные таким образом расходуемые электроды подвергали ВДГП, ориентируя при этом отрезанные от концов слитка ВДП части неотрезными (исходными) торцами вниз, в направлении - к гарнисажу, а срединую часть - произвольно. ВДГП проводили в медный водоохлаждаемый тигель с внутренним диаметром 40 см с гарнисажем из сплава Nb - 48 мac.% Ti. Чистовые слитки, выплавленные из мерных частей, резали на продольные темплеты, которые затем подвергали шлифовке и травлению с целью определения их микроструктуры. Визуальный просмотр шлифов показал полное отсутствие в них включений, обогащенных тугоплавким компонентом (Nb). The ingot obtained after the VDP was an ingot with a diameter of 28 cm, a length of 100 cm, a mass of 381 kg, and was cut into 3 parts 33 cm long and 125 kg each. The consumable electrodes thus obtained were subjected to VDGP, while orienting the parts cut off from the ends of the VDP ingot with their uncut (initial) ends down, in the direction toward the skull, and the middle part at random. WDGP was carried out in a copper water-cooled crucible with an inner diameter of 40 cm with a skull made of Nb alloy - 48 wt.% Ti. Finished ingots smelted from measured parts were cut into longitudinal templates, which were then subjected to grinding and etching in order to determine their microstructure. Visual viewing of the sections showed the complete absence of inclusions enriched in the refractory component (Nb) in them.
Заявляемый способ позволил получить высококачественные слитки из сплава Nb - 48 мас.% Тi, используя при этом весь слиток первого переплава (ВДП), что позволило повысить выход в годное на 22% и снизить трудозатраты на 6,9% по сравнению с прототипом. The inventive method allowed to obtain high-quality ingots from Nb alloy - 48 wt.% Ti, using the entire ingot of the first remelting (VDP), which allowed to increase yield by 22% and reduce labor costs by 6.9% compared with the prototype.
Достигнутые результаты свидетельствуют о решении поставленной технической задачи путем создания способа получения высококачественных слитков из сплавов, содержащих тугоплавкие компоненты, с одновременным повышением технико-экономических показателей процесса. The results achieved indicate the solution of the technical problem by creating a method for producing high-quality ingots from alloys containing refractory components, while increasing the technical and economic indicators of the process.
Предложенный способ может быть применен в промышленном производстве высококачественных слитков, содержащих тугоплавкие компоненты, в том числе для изготовления сверхпроводников. The proposed method can be applied in the industrial production of high-quality ingots containing refractory components, including for the manufacture of superconductors.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Неуструев А. А. , Ходоровский Г.Л. "Вакуумные гарнисажные печи", М. "Металлургия", 1967 г., с.81;
2. Курдюмов А. В., Пикунов М.В. и др. "Производство отливок из сплавов цветных металлов", М. "Металлургия", 1986 г., с.403;
3. Неуструев А. А. , Ходоровский Г.Л. "Вакуумные гарнисажные печи", М. "Металлургия", 1967 г., с.39 - прототип.SOURCES OF INFORMATION
1. Neustruev A.A., Khodorovsky G.L. "Vacuum skull ovens", M. "Metallurgy", 1967, p.81;
2. Kurdyumov A.V., Pikunov M.V. and others. "Production of castings from non-ferrous metal alloys", M. "Metallurgy", 1986, p.403;
3. Neustruev A. A., Khodorovsky G.L. "Vacuum skull ovens", M. "Metallurgy", 1967, p. 39 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113272A RU2217515C1 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Method for making ingots of alloys on base of refractory metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113272A RU2217515C1 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Method for making ingots of alloys on base of refractory metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2217515C1 true RU2217515C1 (en) | 2003-11-27 |
| RU2002113272A RU2002113272A (en) | 2003-12-10 |
Family
ID=32027887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002113272A RU2217515C1 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Method for making ingots of alloys on base of refractory metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2217515C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2317343C2 (en) * | 2005-10-14 | 2008-02-20 | ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" | Method of production of ingots |
| CN113832363A (en) * | 2021-08-18 | 2021-12-24 | 湖南金天钛业科技有限公司 | Titanium alloy ingot and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2300221A (en) * | 1939-04-14 | 1942-10-27 | High Duty Alloys Ltd | Extrusion of metal articles |
| GB1191193A (en) * | 1968-05-20 | 1970-05-06 | Kobe Steel Ltd | A method of producing an Alloy from High Melting Temperature Activated Metals |
| SU382724A1 (en) * | 1971-11-22 | 1973-05-25 | ||
| EP0499389A1 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2154683C1 (en) * | 1999-08-16 | 2000-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара | Method of production of ingots by vacuum arc autocrucible melting |
-
2002
- 2002-05-20 RU RU2002113272A patent/RU2217515C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2300221A (en) * | 1939-04-14 | 1942-10-27 | High Duty Alloys Ltd | Extrusion of metal articles |
| GB1191193A (en) * | 1968-05-20 | 1970-05-06 | Kobe Steel Ltd | A method of producing an Alloy from High Melting Temperature Activated Metals |
| SU382724A1 (en) * | 1971-11-22 | 1973-05-25 | ||
| EP0499389A1 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Titanium Metals Corporation | Method and assembly for consumable electrode vacuum arc melting |
| RU2154683C1 (en) * | 1999-08-16 | 2000-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара | Method of production of ingots by vacuum arc autocrucible melting |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НЕУСТРУЕВ Л.А. и др. Вакуумные гарнисажные печи. - М.: Металлургия, 1967, с.39. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2317343C2 (en) * | 2005-10-14 | 2008-02-20 | ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" | Method of production of ingots |
| CN113832363A (en) * | 2021-08-18 | 2021-12-24 | 湖南金天钛业科技有限公司 | Titanium alloy ingot and preparation method thereof |
| CN113832363B (en) * | 2021-08-18 | 2022-07-05 | 湖南金天钛业科技有限公司 | Titanium alloy ingot and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH04314836A (en) | Method and equipment for manufacturing alloy composed mainly of titanium and aluminum | |
| CN113444890A (en) | Feeding production method of high-quality large-tonnage electroslag ingot | |
| JP2006138015A (en) | Method for manufacturing copper based precipitation hardenable alloy | |
| CN107385244B (en) | A method for preparing nickel-based superalloy with high purification by electron beam cladding induced solidification technology | |
| RU2217515C1 (en) | Method for making ingots of alloys on base of refractory metals | |
| JPH04131330A (en) | Manufacturing method of pure titanium or titanium alloy material | |
| JP2006281291A (en) | Method for producing long ingots of active refractory metal alloys | |
| JP2989060B2 (en) | Low oxygen Ti-Al alloy and method for producing the same | |
| JPH06287661A (en) | Manufacturing method of refractory metal melting material | |
| RU2152447C1 (en) | Process of electroslag remelting of compact materials | |
| RU2238991C1 (en) | Method of electron-beam remelt of metals and alloys | |
| RU2762460C1 (en) | Method for producing special copper ingots | |
| JPH05125523A (en) | Target material and this manufacture | |
| JPH0995743A (en) | Method for producing molten metal-based material, molten metal-based material, and electronic beam melting facility | |
| RU2184161C1 (en) | Process for producing ingots of alloys containing refractory components | |
| RU2238992C1 (en) | Niobium ingot preparation method | |
| JP2009113061A (en) | METHOD FOR PRODUCING INGOT OF TiAl-BASED ALLOY | |
| RU2154683C1 (en) | Method of production of ingots by vacuum arc autocrucible melting | |
| KR20170046704A (en) | Cast titanium slab for use in hot rolling and unlikely to exhibit surface defects, and method for producing same | |
| RU2191836C2 (en) | Method of ingots production | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| JP2000190064A (en) | Ingot reforming method | |
| JPH10265214A (en) | Silicon purification method | |
| US5156689A (en) | Near net shape processing of zirconium or hafnium metals and alloys | |
| RU2307722C2 (en) | High-tin bronze producing method |