RU2440428C2

RU2440428C2 - Continuous pressing method of consumable electrodes for melting of large-size ingots of titanium alloys

Info

Publication number: RU2440428C2
Application number: RU2010114546/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Смирнов (RU); Владимир Григорьевич Смирнов; Михаил Викторович Чащин (RU); Михаил Викторович Чащин
Original assignee: ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА"
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2012-01-20
Also published as: RU2010114546A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: according to the method, loose charge materials are mixed and supplied in portions to the matrix having conical and cylindrical parts; charge is pressed so that an electrode is obtained; the last charge portion is loaded; adapter with shank is installed on extrusion stem, on which an expansion sleeve is installed for alignment of adapter axis with axis of pressed electrode, with the height equal to adapter shank height, the inner surface of which is adjoined to shank surface during pressing and outer surface is adjoined to surface of cylindrical matrix part; adapter is pressed and loading of charge of the next electrode is performed to the end surface formed with end surfaces of shank and expansion sleeve.

EFFECT: invention allows performing continuous pressing of consumable electrodes with guaranteed alignment of adapter axis with electrode axis.

1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу непрерывного прессования расходуемых электродов для выплавки крупногабаритных слитков титановых сплавов.The invention relates to metallurgy, in particular to a method for continuously pressing consumable electrodes for smelting large-sized ingots of titanium alloys.

Известен способ полунепрерывного прессования шихты 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 (диском), имеющей несколько больший диаметр, чем диаметр цилиндрической части матрицы. Такой диск создает в калибрующей части матрицы противодавление (за счет сил трения о стенки матрицы), что позволяет в начальной стадии прессования формировать электрод с заданными механическими свойствами. После выхода из калибрующей цилиндрической части матрицы прокладка отделяется, в дальнейшем противодавление прессования поддерживается вследствие сопротивления обжатия прессуемого электрода при его проталкивании через матрицу.A known method of semi-continuous pressing of a mixture through a conical matrix into a compound electrode for vacuum arc melting of titanium alloys (Melting and casting of titanium alloys. / Ed. By V.I.Dobatkin. M: Metallurgy, 1978, p.265-271, Fig. 107 , 108). Before pressing, the conical matrix is drowned out by a gasket (disk) having a slightly larger diameter than the diameter of the cylindrical part of the matrix. Such a disk creates back pressure in the calibrating part of the matrix (due to friction forces on the matrix walls), which allows the formation of an electrode with specified mechanical properties in the initial stage of pressing. After exiting from the calibrating cylindrical part of the matrix, the gasket is separated, then the back pressure of the pressing is maintained due to the compression resistance of the pressed electrode when it is pushed through the matrix.

Недостаток данного способа заключается в том, что он является цикличным. К изготовленному электроду по данной схеме необходимо прикрепить переходник, с помощью которого электрод устанавливается на электрододержателе в вакуумно-дуговой печи. Трудоемкая операция приварки переходника осуществляется непосредственно в печи, что занимает около 20-25% печного времени.The disadvantage of this method is that it is cyclic. It is necessary to attach an adapter to the manufactured electrode according to this scheme, with which the electrode is mounted on the electrode holder in a vacuum arc furnace. The laborious operation of welding the adapter is carried out directly in the furnace, which takes about 20-25% of the furnace time.

Известен также способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков титановых сплавов (патент РФ 2284360, МПК С22В 9/21, B22F 3/02, публ. 10.06.2006), включающий смешивание сыпучих шихтовых материалов, подачу их порциями в конусную матрицу, прессование шихты с одновременным продавливанием пресс-шайбой порций через матрицу за один ход пуансона с пресс-шайбой, имеющей выступы, и присоединение переходника, последняя порция шихты запрессовывается одновременно с переходником, выполненным из металла, имеющим химический состав, идентичный химическому составу шихты, а торцевая поверхность переходника, стыкуемая с электродом, имеет конические выступы, оси которых совпадают с осью электрода, при этом их поверхности имеют наклон, равный 1-10°.There is also known a method of manufacturing a consumable electrode for smelting ingots of titanium alloys (RF patent 2284360, IPC СВВ 9/21, B22F 3/02, publ. 10.06.2006), comprising mixing bulk materials, feeding them in portions into a cone matrix, pressing the mixture with simultaneously pushing portions through the die with a press washer in one stroke of the punch with a press washer having protrusions and attaching an adapter, the last portion of the charge is pressed simultaneously with an adapter made of metal having a chemical composition identical to the chemical the composition of the charge, and the end surface of the adapter, mating with the electrode, has conical protrusions, the axes of which coincide with the axis of the electrode, while their surfaces have a slope of 1-10 °.

Данный способ позволяет получать готовые слитки с запрессованным переходником, что позволяет исключить приварку переходника непосредственно в печи перед началом плавки и, как следствие, снизить печное время выплавки слитков первого переплава на 20-25%.This method allows to obtain finished ingots with a pressed adapter, which eliminates the welding of the adapter directly in the furnace before the start of melting and, as a result, reduces the furnace time of smelting ingots of the first remelting by 20-25%.

Недостаток данного способа заключается в прерывности технологического процесса, т.к. прессование очередного электрода может быть начато только после завершения технологической операции прессования предыдущего. Кроме того, в процессе запрессовки переходника возможно смещение его оси относительно оси электрода, что приводит к трудно исправляемому браку и значительным временным и финансовым потерям.The disadvantage of this method is the discontinuity of the process, because pressing of the next electrode can be started only after completion of the technological operation of pressing the previous one. In addition, in the process of mounting the adapter, it is possible to displace its axis relative to the axis of the electrode, which leads to difficult to fix marriage and significant temporary and financial losses.

Задачей изобретения является совмещение в одной технологической операции процесса прессования нескольких электродов на имеющемся универсальном технологическом оборудовании и оснастке (вертикальном прессе и конусной матрице), повышение точности геометрических размеров электрода.The objective of the invention is the combination in one technological operation of the process of pressing several electrodes on the existing universal technological equipment and accessories (vertical press and cone matrix), increasing the accuracy of the geometric dimensions of the electrode.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является осуществление практически непрерывного процесса прессования расходуемых электродов и гарантированное совмещение оси переходника с осью электрода.The technical result achieved by the implementation of the invention is the implementation of a practically continuous process of pressing consumable electrodes and guaranteed alignment of the axis of the adapter with the axis of the electrode.

Поставленная задача решается тем, что в способе непрерывного прессования расходуемых электродов для выплавки крупногабаритных слитков титановых сплавов, характеризующимся тем, что смешивают сыпучие шихтовые материалы, подают их порциями в матрицу, имеющую коническую и цилиндрическую часть, прессуют шихту с получением электрода, засыпают последнюю порцию шихты, устанавливают на пресс-штемпель переходник с хвостовиком, на котором для центрирования оси переходника с осью отпрессованного электрода установлена разжимная втулка, высотой равной высоте хвостовика переходника, внутреннюю) поверхность которой в процессе прессования сопрягают с поверхностью хвостовика, а наружную - с поверхностью цилиндрической части матрицы, запрессовывают переходник и осуществляют засыпку шихты последующего электрода на торцевую поверхность, образованную торцевыми поверхностями хвостовика и разжимной втулки.The problem is solved in that in the method of continuous pressing of consumable electrodes for smelting large-sized ingots of titanium alloys, characterized in that they mix bulk charge materials, feed them portionwise into a matrix having a conical and cylindrical part, compress the charge to obtain an electrode, fill up the last portion of the charge , an adapter with a shank is installed on the press stamp, on which, to center the axis of the adapter with the axis of the pressed electrode, an expansion sleeve is installed, with a height equal to the height of the adapter shank, the inner surface of which during pressing is mated with the surface of the shank, and the outer - with the surface of the cylindrical part of the matrix, the adapter is pressed in and the charge of the subsequent electrode is filled onto the end surface formed by the end surfaces of the shank and expansion sleeve.

На чертеже показан расходуемый электрод, изготовленный по предлагаемому способу. В конусную матрицу 1 размещается отпрессованный электрод 2 с запрессованным переходником 3 с хвостовиком 4, на котором размещается разжимная втулка 5 и шихта последующего электрода 6.The drawing shows a consumable electrode made by the proposed method. A pressed electrode 2 is placed in the conical matrix 1 with a pressed adapter 3 with a shank 4, on which the expanding sleeve 5 and the charge of the subsequent electrode 6 are placed.

Реализация способа осуществляется в следующем порядке.The implementation of the method is carried out in the following order.

Перед запрессовкой переходника 3 на его хвостовик 4 устанавливается втулка 5, цилиндрические поверхности которой в процессе прессования сопрягаются с поверхностями матрицы 1 и хвостовика, обеспечивая надежное центрирование оси переходника с осью отпрессованного электрода 2. Последующий электрод прессуется непосредственно за отпрессованным электродом, причем шихту последующего электрода 6 засыпают на торцевую поверхность, образованную торцевыми поверхностями хвостовика и втулки. После выхода отпрессованного электрода из матрицы, втулку снимают с хвостовика переходника и используют в последующих технологических операциях.Before the adapter 3 is pressed in, a sleeve 5 is mounted on its shank 4, the cylindrical surfaces of which are pressed into the matrix 1 and the shank during the pressing process, ensuring reliable centering of the adapter axis with the axis of the pressed electrode 2. The subsequent electrode is pressed directly behind the pressed electrode, and the charge of the subsequent electrode 6 fall asleep on the end surface formed by the end surfaces of the shank and the sleeve. After the pressed electrode exits the matrix, the sleeve is removed from the adapter shank and used in subsequent technological operations.

Предлагаемый способ опробован в промышленных условиях при прессовании серии расходуемых электродов в количестве 4 штук (диаметром 560 мм, длиной 9500 мм, весом 3300 кг, диаметр хвостовика 310 мм, высота хвостовика 250 мм) на гидравлическом прессе модели Д6150М усилием 10 тыс.тс. Хвостовик был изготовлен методом штамповки из титанового сплава марки ВТ 1-0. Разжимная стальная втулка была изготовлена из двух частей (наружный диаметр равен 560 мм, внутренний - 310, высота втулки - 250 мм). Изготовленные электроды полностью соответствовали требованиям технической документации по геометрическим, прочностным и электрическим характеристикам.The proposed method was tested in industrial conditions when pressing a series of consumable electrodes in an amount of 4 pieces (diameter 560 mm, length 9500 mm, weight 3300 kg, shank diameter 310 mm, shank height 250 mm) on a hydraulic press of model D6150M with a force of 10 thousand tons The shank was made by stamping from titanium alloy grade VT 1-0. The expandable steel sleeve was made of two parts (the outer diameter is 560 mm, the inner diameter is 310, the height of the sleeve is 250 mm). The manufactured electrodes fully met the requirements of technical documentation for geometric, strength and electrical characteristics.

Промышленное применение данного способа повышает производительность пресса на 4-6%.Industrial application of this method increases the productivity of the press by 4-6%.

Claims

A method of continuous pressing of consumable electrodes for smelting large-sized ingots of titanium alloys, characterized in that the bulk charge materials are mixed, fed in portions into a matrix having a conical and cylindrical parts, the charge is pressed to obtain an electrode, the last portion of the charge is poured, and the adapter is placed on the press stamp with a shank on which, to center the axis of the adapter with the axis of the pressed electrode, an expansion sleeve is installed with a height equal to the height of the adapter shaft, the morning surface of which, during the pressing process, is mated with the surface of the shank, and the outer - with the surface of the cylindrical part of the matrix, the adapter is pressed in and the charge of the subsequent electrode is filled onto the end surface formed by the end surfaces of the shank and the expansion sleeve.