RU2691828C1 - Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure - Google Patents
Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691828C1 RU2691828C1 RU2018138223A RU2018138223A RU2691828C1 RU 2691828 C1 RU2691828 C1 RU 2691828C1 RU 2018138223 A RU2018138223 A RU 2018138223A RU 2018138223 A RU2018138223 A RU 2018138223A RU 2691828 C1 RU2691828 C1 RU 2691828C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wastes
- waste
- equipment operating
- mold
- titanium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 24
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 3
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 2
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 235000004507 Abies alba Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 abstract 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/06—Casting non-ferrous metals with a high melting point, e.g. metallic carbides
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/06—Electrodes
- H05B7/07—Electrodes designed to melt in use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, в частности к процессам получения расходуемых электродов литейного титанового сплава для отливки деталей оборудования, работающего в агрессивных средах под высоким давлением, в особенности в среде сероводорода под давлением не менее 70 Мпа, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности при изготовлении отливок корпусных деталей газовых задвижек и фонтанной арматуры.The invention relates to the field of special electrometallurgy, in particular to the processes of obtaining consumable electrodes of casting titanium alloy for casting parts of equipment operating in corrosive media under high pressure, especially in hydrogen sulfide under pressure of at least 70 MPa, and can be used in various industries In particular, in the manufacture of castings of body parts of gas valves and Christmas tree.
Основными требованиями к материалам, работающим в среде сероводорода под давлением не менее 70 МПа, являются их высокая коррозионная стойкость, предел прочности не менее 590 МПа и относительное удлинение не менее 18%.The main requirements for materials operating in hydrogen sulfide under pressure of at least 70 MPa are their high corrosion resistance, tensile strength of at least 590 MPa and relative elongation of at least 18%.
Известные сплавы технически чистого титана ВТ1-0 и ВТ1-00 по ГОСТ 26492 и сплавы С-2 и С-3 по ASTM В-367 обладают высокой коррозионной стойкостью в среде сероводорода, хорошей пластичностью, однако, из-за низкой прочности, не могут быть использованы при изготовлении отливок для оборудования, работающего под давлением не менее 70 МПа.Known alloys of technically pure titanium VT1-0 and VT1-00 according to GOST 26492 and alloys C-2 and C-3 according to ASTM B-367 have high corrosion resistance in hydrogen sulfide, good ductility, however, due to low strength, they cannot be used in the manufacture of castings for equipment operating under pressure of at least 70 MPa.
Известен «Способ получения расходуемых электродов из титана и его сплавов» по патенту РФ №2081727. Данный способ получения расходуемых электродов включает заливку кусковых отходов в стальных изложницах, активирующую обработку шихты, укладку в изложницы с определенной плотностью и определенном порядке и заливку жидкого титана на шихту. Поверхность кусковых отходов активируется дробеметной или пескоструйной обработкой в течении 90-120 минут. Процесс активации сопровождается удалением на глубину 0,08-0,10 мм тугоплавкой составляющей окислов титана. Кроме этого, изложницы с кусковыми отходами подогревают до Т=300-350°С.The “Method of obtaining consumable electrodes made of titanium and its alloys” is known in accordance with the patent of the Russian Federation No. 2081727. This method of obtaining consumable electrodes includes pouring lump waste in steel molds, activating the processing of the charge, laying into molds with a certain density and a certain order and pouring liquid titanium onto the charge. The surface of lumpy waste is activated by shot-blasting or sandblasting for 90-120 minutes. The activation process is accompanied by the removal of the refractory component of titanium oxides to a depth of 0.08–0.10 mm. In addition, the mold with lumpy waste is heated to T = 300-350 ° C.
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и высокий расход электроэнергии, а также тот факт, что при сохранении пластических свойств сплава его прочностные характеристики не превышают 350 Мпа.The disadvantage of this method is the high complexity and high power consumption, as well as the fact that while maintaining the plastic properties of the alloy, its strength characteristics do not exceed 350 MPa.
Наиболее близким к заявленному способу и принятый за прототип является изложенный в работе: «Литейное производство новых судостроительных сплавов» (Филин Ю.А. и др. Литейное производство новых судостроительных сплавов. Л.: Судостроение, 1971) способ изготовления расходуемых электродов заливкой кусковых отходов в стальных изложницах с очисткой отходов галтовкой или пескоструйной очисткой и химической очисткой травлением.The closest to the claimed method and adopted for the prototype is presented in the work: "Foundry production of new shipbuilding alloys" (Filin YA. And others. Foundry production of new shipbuilding alloys. L .: Shipbuilding, 1971) method of manufacturing consumable electrodes pouring lumpy waste in steel molds with cleaning of waste by tumbling or sandblasting and chemical cleaning by etching.
В данном способе необходимый для упрочнения титана, кислород полностью удаляется с поверхности отходов, а дополнительное легирование сплава кислородосодержащими добавками, например порошком Ярекского концентрата TiO2, не обеспечивает равномерности распределения кислорода в объеме получаемого расходуемого электрода, поэтому механические свойства сплава нестабильны как по высоте слитка, так и по сечению.In this method, the necessary for hardening titanium, oxygen is completely removed from the waste surface, and additional alloying of the alloy with oxygen-containing additives, such as Yarek concentrate powder, TiO 2 , does not ensure uniform oxygen distribution in the volume of the consumed electrode, therefore the mechanical properties of the alloy are unstable as the ingot height, and the section.
Недостатком данного способа является невозможность обеспечить прочностные характеристики более 350 МПа.The disadvantage of this method is the inability to provide the strength characteristics of more than 350 MPa.
Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в обеспечении возможности получении расходуемых электродов титанового сплава для отливки деталей оборудования, работающего в среде сероводорода под давлением не менее 70 МПа.The technical problem solved by this invention is to provide the possibility of obtaining consumable electrodes of titanium alloy for casting parts of equipment operating in hydrogen sulfide under a pressure of at least 70 MPa.
Данная техническая задача решается следующим образом.This technical problem is solved as follows.
Одним из основных упрочнителей титана является кислород, который вносится в сплав с титановой губкой при изготовлении расходуемых электродов и с отходами при вторичном их использовании.One of the main hardeners of titanium is oxygen, which is introduced into the alloy with a titanium sponge in the manufacture of consumable electrodes and with waste during their secondary use.
В предлагаемом способе получение расходуемых электродов титанового сплава, предлагается использование при выплавке в шихту технически чистого титана, например сплава ВТ1-0, ВТ1-00 по ГОСТ 26492 или С-2, С-3 по ASTM В-367 и отходов литейного производства этих сплавов с сохраненным поверхностным слоем тугоплавкой составляющей окислов титана.In the proposed method of obtaining consumable electrodes of titanium alloy, it is proposed to use in smelting into mixture of commercially pure titanium, for example alloy VT1-0, VT1-00 according to GOST 26492 or C-2, C-3 according to ASTM B-367 and foundry production waste of these alloys with a preserved surface layer of the refractory component of titanium oxides.
Использование изобретения обеспечивает получение сплава более высокой прочности и пластичности по сравнению с существующими сплавами.The use of the invention provides an alloy of higher strength and ductility compared to existing alloys.
Блок-схема процесса реализуемого предлагаемы способ представлена на Фиг. 1.A flowchart of the process being implemented the proposed method is presented in FIG. one.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Отходы литейного производства, разрезают на части, подвергают кратковременной галтовке в течении 15-20 минут для удаления шлака от газовой резки и остатков формовочной смеси, при этом поверхностный слой окислов титана сохраняется. Это позволяет добавить в сплав 0,05-0,06% кислорода.Waste foundry, cut into pieces, subjected to short-term tumbling for 15-20 minutes to remove slag from gas cutting and the remains of the molding mixture, while the surface layer of titanium oxides is preserved. This allows you to add to the alloy 0.05-0.06% oxygen.
Двадцать процентов подготовленных отходов вводят на дно плавильного тигля. Остальные восемьдесят процентов подготовленных отходов укладывают в изложницу по всей высоте для равномерного распределения кислорода по объему получаемого расходуемого электрода, при этом между изложницей и отходами обеспечивают зазор в 50…60 мм для получения прочной оболочки электрода. В этот зазор заливают расплав технически чистого титана в соотношении 1:1 по массе по отношению к вводимым отходам.Twenty percent of the prepared waste is injected to the bottom of the smelting crucible. The remaining eighty percent of the prepared waste is placed into the mold over the entire height for uniform distribution of oxygen throughout the volume of the consumable electrode, while providing a gap of 50 ... 60 mm between the mold and the waste to obtain a solid electrode shell. A melt of technically pure titanium is poured into this gap in a 1: 1 ratio by weight with respect to the input waste.
Изложнице дают возможность остыть в течении от одного до двух часов. Подготовленный брусок прикрепляют к электродам и из изготовленных таким методом расходуемых электродов производится плавка и заливка отливок.The mold is allowed to cool for one to two hours. The prepared bar is attached to the electrodes and from the consumable electrodes made by this method, the castings are melted and cast.
Из изготовленных предлагаемым способом расходуемых электродов проведено более 70 плавок в вакуумных гарниссажных печах различной емкости и произведена отливка деталей газовых задвижек и фонтанной арматуры.From the consumable electrodes made by the proposed method, more than 70 heats were carried out in vacuum skull furnaces of various capacities and the parts of gas valves and gushing fittings were cast.
Полученные механические свойства сплава представлены на Фиг. 2 в Табл. 1 и полностью соответствуют прочностным и пластическим характеристикам для деталей оборудования работающего под давлением не менее 70 МПа.The resulting mechanical properties of the alloy are shown in FIG. 2 in Tab. 1 and fully comply with the strength and plastic characteristics for parts of equipment operating under pressure of at least 70 MPa.
Отливки подверглись гидроиспытаниям при 105 МПа и пневматическим испытаниям при рабочем давлении 70 МПа.Castings were subjected to hydrotesting at 105 MPa and pneumatic tests at an operating pressure of 70 MPa.
Одновременно проведены испытания образцов полученного сплава на коррозионную стойкость.At the same time, samples of the obtained alloy were tested for corrosion resistance.
Результаты испытаний приведены на Фиг. 2 в Табл. 2.The test results are shown in FIG. 2 in Tab. 2
Опытная задвижка ЗШ50x70 КЗ, заводской №1, изготовленная из сплава по предлагаемому способу, прошла промысловые испытания.Experimental valve ZSH50x70 KZ, factory number 1, made of an alloy of the proposed method, has passed field tests.
Данные таблиц 1 и 2 и результаты промысловых испытаний опытной задвижки показывают, что предлагаемый способ получения титанового сплава управляем и имеет преимущество перед известным.The data of tables 1 and 2 and the results of field tests of an experimental valve show that the proposed method for producing titanium alloy is manageable and has an advantage over the known one.
Технический результат - способ дает возможность выплавлять сплав с повышенными прочностными характеристиками и одновременно сохранять высокие пластические свойства металла практически в любых плавильных агрегатах, предназначенных для выплавки литейных титановых сплавов.The technical result - the method makes it possible to melt the alloy with enhanced strength characteristics and at the same time maintain high plastic properties of the metal in almost any melting unit designed for smelting casting titanium alloys.
Получаемые механические свойства обеспечивают возможность его применения для отливки деталей оборудования, работающего в среде сероводорода под давлением не менее 70 МПа, а также в различных отраслях промышленности.The resulting mechanical properties provide the possibility of its use for casting parts of equipment operating in hydrogen sulfide under pressure of at least 70 MPa, as well as in various industries.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138223A RU2691828C1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138223A RU2691828C1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691828C1 true RU2691828C1 (en) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018138223A RU2691828C1 (en) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691828C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761494C1 (en) * | 2020-08-10 | 2021-12-08 | Акционерное Общество "ЗЕЛЕНОДОЛЬСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ А.М. ГОРЬКОГО" | Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753262A (en) * | 1952-06-27 | 1956-07-03 | Allegheny Ludlum Steel | Process of compacting and sintering titanium metal scrap |
| RU2013457C1 (en) * | 1991-01-31 | 1994-05-30 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Method for production of ingots from chips |
| RU2081727C1 (en) * | 1994-12-05 | 1997-06-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Method of consumed titanium and its alloys electrodes production |
| RU2335553C2 (en) * | 2005-04-25 | 2008-10-10 | Сергей Николаевич Чепель | Consumable electrode for producing high titanium ferro alloy by means of electro slag melting |
-
2018
- 2018-10-30 RU RU2018138223A patent/RU2691828C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753262A (en) * | 1952-06-27 | 1956-07-03 | Allegheny Ludlum Steel | Process of compacting and sintering titanium metal scrap |
| RU2013457C1 (en) * | 1991-01-31 | 1994-05-30 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Method for production of ingots from chips |
| RU2081727C1 (en) * | 1994-12-05 | 1997-06-20 | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Method of consumed titanium and its alloys electrodes production |
| RU2335553C2 (en) * | 2005-04-25 | 2008-10-10 | Сергей Николаевич Чепель | Consumable electrode for producing high titanium ferro alloy by means of electro slag melting |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761494C1 (en) * | 2020-08-10 | 2021-12-08 | Акционерное Общество "ЗЕЛЕНОДОЛЬСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ А.М. ГОРЬКОГО" | Method for obtaining an electrode for the production of powder materials from titanium alloys for additive and granular technologies |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3443130B1 (en) | Gray cast iron inoculant | |
| WO2015142804A1 (en) | High strength, homogeneous copper-nickel-tin alloy and production process | |
| Atay et al. | Investigations of microstructure and mechanical properties of brass alloys produced by sand casting method at different casting temperatures | |
| RU2691828C1 (en) | Method of producing consumable titanium alloy electrodes for casting parts of equipment operating in aggressive media under high pressure | |
| Rzadkosz et al. | Structure and properties research of casts made with copper alloys matrix | |
| JP4636395B1 (en) | Method for producing flake graphite cast iron | |
| CN104263888B (en) | A kind of method improving thick and large section graphitic cast iron graphite grade | |
| CN100594248C (en) | Method for casting titanium alloy | |
| Guler et al. | A study of expanded polyethylene (EPE) pattern application in aluminium lost foam casting | |
| ZHUANG | Smelting and casting technologies of Fe-25Mn-3Al-3Si twinning induced plasticity steel for automobiles | |
| EP2744612B1 (en) | Method for producing investment castings | |
| Górny et al. | Role of Titanium in Thin Wall Vermicular Graphite Iron Castings Production | |
| CN108728706A (en) | A kind of pressure casting method of auto parts machinery | |
| JP2017083400A (en) | Evaluation method for refractory material | |
| US3290742A (en) | Grain refining process | |
| JP6843066B2 (en) | Miniaturization of crystal grains in iron-based materials | |
| CN106086614A (en) | A kind of thick and large casting and manufacture method thereof | |
| Zherebtsov et al. | Centrifugal electroslag casting of annular flange blanks | |
| Abdullah et al. | Production of ductile iron using inside-mold treatment technique | |
| US1346333A (en) | Process for producing articles of iron silicid | |
| Paszkiewicz et al. | Innovation technology for the production of massive slag ladles at the Krakodlew SA Foundry. Presentation of design works on research and development | |
| KR20020082057A (en) | A composition for cast iron having high strength and the method of manufacturing thereof | |
| Ajeel et al. | Study on improvement of casting conditions for some aluminum bronze alloys | |
| Jung et al. | Fluxless recycling of die-cast AZ91 magnesium alloy scrap | |
| Ahmad et al. | The Effect of Metallic Addition on Mechanical Property of Aluminum (LM6) Alloy |