RU2331497C2

RU2331497C2 - Method of semi-continuous titanous stock barbecuing

Info

Publication number: RU2331497C2
Application number: RU2006128554/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Смирнов (RU); Владимир Григорьевич Смирнов; Виктор Иванович Зобнин (RU); Виктор Иванович Зобнин; Михаил Хаимович Спивак (RU); Михаил Хаимович Спивак; Николай Васильевич Решетников (RU); Николай Васильевич Решетников
Original assignee: ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА"
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-08-20
Also published as: RU2006128554A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: stock is poured into conic matrix portion by portion. Then the stock is squeezed; resulting briquet is pushed through conic matrix by one move of extrusion stem with pressing disk. Before the final move of extrusion stem, working surface of pressing disk is covered with one coat of anti-adhesive substance. As such, 30-40% aqueous emulsion of chalk is used.

EFFECT: opportunity is provided to produce briquets of given height using multipurpose pressing equipment and without adding harmful substances to chemical composition of the stock.

1 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу полунепрерывного прессования брикетов из шихтовых материалов титановых сплавов, используемых в электрометаллургии.The invention relates to powder metallurgy, in particular to a method for the semi-continuous pressing of briquettes from charge materials of titanium alloys used in electrometallurgy.

До настоящего времени основным способом получения титановых сплавов является простой и надежных способ вакуумной дуговой плавки (ВДП) с расходуемым электродом. Все операции и технологическое оборудование данного процесса хорошо отработаны, в том числе и получение расходуемого электрода методом выдавливания.To date, the main method for producing titanium alloys is a simple and reliable method of vacuum arc melting (VDP) with a consumable electrode. All operations and technological equipment of this process are well developed, including obtaining a consumable electrode by extrusion.

Однако совмещение в кристаллизаторе зон расплавления и затвердевания металла, обеспечив простоту конструктивного оформления процесса плавки, одновременно обусловило возникновение негативных сторон процесса, выразившееся в отсутствии гарантии получения слитков без включений и неоднородность зон слитка по химическому составу.However, the combination in the mold of the zones of melting and solidification of the metal, ensuring the simplicity of the structural design of the melting process, at the same time led to the appearance of negative sides of the process, expressed in the absence of a guarantee of obtaining ingots without inclusions and the heterogeneity of the zones of the ingot in chemical composition.

Для устранения этих недостатков в последние годы работы проводились по нескольким направлениям. В результате этих работ были опробованы в условиях промышленного производства способы гарнисажной плавки с использованием гарнисажа в качестве расходуемого электрода (процесс ГРЭ), плавка независимыми источниками нагрева: электронно-лучевым источником или плазменным источником нагрева в промежуточную емкость. Общим для этих способов получения слитков титановых сплавов является разделение зоны плавления (тигель или промежуточная емкость) и зоны формирования слитка (кристаллизатор или изложница). Это позволяет перевести тугоплавкие и обладающие большой плотностью включения в гарнисаж в зоне плавления и перелива и предотвратить попадание их в слиток, а также обеспечить равномерность химсостава выплавляемого слитка.To eliminate these shortcomings in recent years, work has been carried out in several areas. As a result of these works, methods of skull melting using a skull as a consumable electrode (HRE process), melting by independent heating sources: an electron-beam source or a plasma heating source into an intermediate tank were tested in industrial production conditions. Common to these methods for producing ingots of titanium alloys is the separation of the melting zone (crucible or intermediate tank) and the zone of formation of the ingot (mold or mold). This allows you to transfer refractory and having a high density inclusion in the skull in the melting and overflow zone and prevent them from falling into the ingot, as well as to ensure uniformity of the chemical composition of the smelted ingot.

Немаловажным отличием способа ВДП от способов плавки с разделением зоны плавления и зоны формирования слитка является то, что в нем предъявляются жесткие требования при подготовке шихтовых материалов (формирование монолитного расходуемого электрода) по механическим свойствам, геометрическим размерам, по количеству используемых вовлекаемых отходов и пр.An important difference between the VDP method and the melting methods with separation of the melting zone and the ingot formation zone is that it imposes stringent requirements on the preparation of charge materials (formation of a monolithic consumable electrode) in terms of mechanical properties, geometric dimensions, the amount of waste used, etc.

Напротив, в способах плавки с разделением зоны плавления и зоны формирования слитка шихтовые материалы загружаются в плавильную емкость и, следовательно, могут иметь произвольную форму и размеры, которые, как правило, ограничиваются только размером плавильной ванны и возможностями загрузочного оборудования. Дополнительно надо учитывать, что при плавке титановых сплавов с независимыми источниками нагрева шихта подается строго порционно, в этом случае наиболее удобно загрузку шихты производить брикетами с заранее заданными размерами. Кроме того, положительным фактором в данных видах плавки является отсутствие ограничения на ввод отходов. Введение некомпактированных мелких отходов (губки, стружки и пр.) технологически является малопроизводительной и трудоемкой операцией и к тому же приводит к повышенным потерям при плавке.On the contrary, in melting methods with separation of the melting zone and the zone of forming the ingot, charge materials are loaded into the melting tank and, therefore, can have an arbitrary shape and dimensions, which, as a rule, are limited only by the size of the melting bath and the capabilities of the loading equipment. Additionally, it should be borne in mind that when melting titanium alloys with independent sources of heating, the charge is supplied in batches, in this case it is most convenient to load the mixture with briquettes with predetermined sizes. In addition, a positive factor in these types of smelting is the absence of restrictions on the input of waste. The introduction of uncompacted small wastes (sponges, shavings, etc.) is technologically unproductive and time-consuming operation and also leads to increased losses during melting.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ полунепрерывного прессования через конусную матрицу в компаундированный электрод для вакуумной дуговой плавки титановых сплавов (Плавка и литье титановых сплавов под ред. В.И.Добаткина. М.: Металлургия, 1978, с.265-271, рис.107, 108). Перед началом прессования конусную матрицу заглушают прокладкой. После получения первоначального брикета прокладку удаляют. Прессование происходит вследствие сопротивления обжатия прессуемого электрода при его проталкивании через матрицу.The closest in technical essence and the achieved result is a method of semi-continuous pressing through a cone matrix into a compound electrode for vacuum arc melting of titanium alloys (Melting and casting of titanium alloys under the editorship of V.I.Dobatkin. M .: Metallurgy, 1978, p.265- 271, Fig. 107, 108). Before pressing, the conical matrix is drowned out by a gasket. After receiving the initial briquette, the gasket is removed. The pressing occurs due to the compression resistance of the pressed electrode when it is pushed through the die.

Недостаток данного способа заключается в том, что способ предназначен для изготовления электродов длиной не менее длины матрицы-втулки, размеры которой достигают 1000 мм и более. По опыту наиболее рациональная высота брикета для плавки в печах с разделением зоны плавления и зоны формирования слитка должна быть в пределах 150-220 мм.The disadvantage of this method is that the method is intended for the manufacture of electrodes with a length not less than the length of the sleeve matrix, the dimensions of which reach 1000 mm or more. According to experience, the most rational briquette height for melting in furnaces with separation of the melting zone and the ingot formation zone should be in the range of 150-220 mm.

Известно, что титановые сплавы обладают повышенной адгезией, поэтому при полунепрерывном прессовании брикетов на границе их разделения необходимо адгезию снизить.It is known that titanium alloys have increased adhesion; therefore, during semi-continuous pressing of briquettes at the separation boundary, it is necessary to reduce adhesion.

Задача изобретения - высокопроизводительный способ прессования брикетов из шихтовых материалов на универсальном прессовом оборудовании без внесения в химический состав шихты вредных примесей.The objective of the invention is a high-performance method for pressing briquettes from charge materials on universal press equipment without introducing harmful impurities into the chemical composition of the charge.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является возможность при полунепрерывном прессовании титановой шихты получения брикетов заданной высоты, в т.ч. брикетов высотой менее длины матрицы-втулки за счет снижения адгезии титана в местах их разделения.The technical result achieved by the implementation of the invention is the possibility of semi-continuous pressing of a titanium charge to obtain briquettes of a given height, including briquettes with a height less than the length of the sleeve matrix by reducing the adhesion of titanium in the places of separation.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе полунепрерывного брикетирования титановой шихты, включающем засыпку шихты порциями в конусную матрицу, прессование и проталкивание брикета через конусную матрицу за один проход совершающим рабочие ходы пресс-штемпелем с пресс-шайбой, перед заключительным рабочим ходом пресс-штемпеля, формирующим брикет, на рабочую поверхность пресс-шайбы наносят слой антиадгезионного вещества, в качестве которого используют 30-40% водного раствора мела.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in the method of semi-continuous briquetting of a titanium charge, comprising filling the mixture in batches into a cone matrix, pressing and pushing the briquette through the cone matrix in one pass by working strokes with a stamp with a press washer, before the final working stroke of the stamp forming a briquette, a layer of release agent is applied to the working surface of the press washer, which is used as a 30-40% aqueous solution of chalk.

Размер брикета определяется количеством рабочих ходов пресс-штемпеля без нанесения антиадгезионного вещества, в этих условиях шихтовые материалы последовательных засыпок надежно соединяются между собой.The size of the briquette is determined by the number of strokes of the press stamp without applying a release agent; under these conditions, charge materials of successive backfill reliably connect with each other.

Введение антиадгезионного вещества разрушает это соединение.The introduction of a release agent destroys this compound.

При нанесении на поверхность пресс-шайбы водного 30-40% раствора мела (СаСО₃) образуется тонкая эмульсионная пленка, в процессе прессования вода испаряется и на поверхности брикета титановой шихты внедряется тонкий слой мела, который при последующем полунепрерывном прессовании шихты образует границу, надежно разделяющую граничащие брикеты. Мел и титановые сплавы имеют между собой слабую адгезию, и поэтому брикеты легко разделяются.When an aqueous 30-40% solution of chalk (CaCO ₃ ) is applied to the surface of the press washer, a thin emulsion film is formed, during the pressing process, the water evaporates and a thin layer of chalk is introduced on the surface of the titanium batch briquette, which forms a boundary that separates reliably separating the charge during subsequent semi-continuous pressing bordering briquettes. Chalk and titanium alloys have poor adhesion between them, and therefore the briquettes are easily separated.

В процессе плавки при нагреве мел (СаСО₃) разлагается на окись кальция (СаО) и окись углерода (СО₂), которые затем возгоняются и удаляются вакуумной системой.During melting during heating, chalk (CaCO ₃ ) decomposes into calcium oxide (CaO) and carbon monoxide (CO ₂ ), which are then sublimated and removed by a vacuum system.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.

35% антиадгезионный состав приготовляли простым смешиванием мела (мел технический высшей категории качества, ГОСТ-8285-79) с водой.35% release composition was prepared by simple mixing of chalk (technical chalk of the highest quality category, GOST-8285-79) with water.

Брикетирование шихтовых материалов производили на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 2500 тс. Шихта состояла из 48% стружки титанового сплава марки ВТ1-0, остальное - титановая губка. Подготовка стружки производилась по известному способу и включала в себя операции дробления, обезжиривания, гравитационной и магнитной сепарации. Шихта перемешивалась и порциями подавалась в зону прессования. Размеры брикетов были выбраны исходя из усилия пресса и удельного давления прессования. Антиадгезионный состав наносился на рабочую поверхность пресс-шайбы кистью. Вес полученных брикетов составил от 5,4 кг до 6,7 кг. Высота брикета 110 мм, диаметр - 150 мм. В процессе полунепрерывного прессования титановой шихты брикеты после выхода из матрицы-втулки отделялись друг от друга под действием собственного веса.Briquetting of charge materials was carried out on a horizontal hydraulic press with an effort of 2500 tf. The mixture consisted of 48% shavings of VT1-0 grade titanium alloy, the rest was a titanium sponge. Chip preparation was carried out by a known method and included the operations of crushing, degreasing, gravity and magnetic separation. The mixture was mixed and fed in portions into the pressing zone. The sizes of the briquettes were selected based on the press force and the specific pressing pressure. The release composition was applied to the working surface of the press washer with a brush. The weight of the obtained briquettes ranged from 5.4 kg to 6.7 kg. The briquette height is 110 mm, the diameter is 150 mm. In the process of semi-continuous pressing of the titanium mixture, the briquettes were separated from each other after exiting from the sleeve matrix under the influence of their own weight.

Claims

A method of semi-continuous briquetting of a titanium charge, comprising filling the charge in portions into a cone matrix, pressing and pushing the briquette through the cone matrix in one pass using a press stamp with a press washer, characterized in that before the final stroke of the press stamp forming the briquette on the working surface of the press washer, a layer of release agent is applied, which is used as a 30-40% chalk emulsion in water.