DE20012066U1 - Plant for the production of ready-to-sell bars from an alloy - Google Patents
Plant for the production of ready-to-sell bars from an alloyInfo
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Description
Anlage zur Gewinnung von
verkaufsfertigen Barren aus einer LegierungPlant for the extraction of
ready-to-sell bars made of an alloy
Das Gebrauchsmuster betrifft das Gebiet der speziellen Elektrometallurgie und kann bei der Gewinnung der Barren von hochreaktiven Legierungen, zum Beispiel, der Titanlegierungen, in den Elektronenstrahlanlagen mit dem Zwischengefäß eine Anwendung "finden.The utility model relates to the field of special electrometallurgy and can be used in the production of ingots from highly reactive alloys, for example, titanium alloys, in electron beam plants with an intermediate vessel.
Die bekannte Elektronenstrahlanlage enthält eine Vakuumschmelzkammer mit den elektronischen Kanonen, eine Vorrichtung zur Zufuhr des stückartigen Möllers in die Schmelzzone, eine Zwischengefäß und ein Kristallisator (Harker G.R., Entrekin Ch.H. Elektronenstrahlraffinieren von Titan in dem Tiegel mit kaltem Boden. Firma A. Jonson Metals. Die Übersetzung Nr. 3308 01.04.88. ZNTI "Welle"; (&KHgr;&bgr;&rgr;&kgr;&bgr;&rgr; &Ggr;.&Rgr;., SrnnpeKUH V.X. EneKmpoHHO-nyneeoe pacpuHupoeaHue mumaHa &bgr; muaene c xonodHbiM nodoM. OupMa A. Jonson Metals. {lepeKnad N° 3308 01.04.88. L(HTM "BonHa")). Die beschriebene Anlage ist für Gewinnung der Verkaufsbarren von Legierung Ti-6AI-4V nach Verfahren der Elektronenstrahlschmelzung mit dem Zwischengefäß vorbestimmt.The known electron beam plant contains a vacuum melting chamber with electronic guns, a device for feeding lumpy burden into the melting zone, an intermediate vessel and a crystallizer (Harker GR, Entrekin Ch.H. Electron beam refining of titanium in a cold-bottomed crucible. A. Jonson Metals. Translation No. 3308 01.04.88. ZNTI "Wave";(&KHgr;&bgr;&rgr;&kgr;&bgr;&rgr;&Ggr;.&Rgr;., SrnnpeKUH VX EneKmpoHHO-nyneeoe pacpuHupoeaHue mumaHa &bgr; muaene c xonodHbiM nodoM. OupMa A. Jonson Metals. {lepeKnad N° 3308 01.04.88. L(HTM "BonHa")). The described plant is designed for obtaining the Sales bars of alloy Ti-6AI-4V prepared by electron beam melting method with intermediate vessel.
Die Anlage hat folgende Nachteile:The system has the following disadvantages:
- niedrige durchschnittliche Ausbeute von brauchbaren Metall infolge von Aussprengung des Metalls wegen explosionsartigen Freisetzung von Gasen, von Magnesium- oder Natriumchloriden und flüchtigen Komponente bei der schnellen Erschmelzung von kleinen festen Stücken, die in das flüssige Metall des Zwischengefässes geraten, sowie eine Notwendigkeit an zweiten homogenisierenden Vakuum-Bogen-Umschmelzung des gewonnenen Barrens infolge seiner chemischen Unhomogenität;- low average yield of usable metal due to metal splintering caused by explosive release of gases, magnesium or sodium chlorides and volatile components during rapid melting of small solid pieces entering the liquid metal of the tundish, as well as the need for a second homogenizing vacuum-arc remelting of the obtained ingot due to its chemical inhomogeneity;
- niedrige Produktivität der Anlage infolge der Notwendigkeit an der Senkung der Geschwindigkeit der Umschmelzung wegen der Instabilität der elektronischen Erwärmung bei der explosionsartigen Freisetzung von Gasen und Magnesiumchloriden bei der schnellen Erschmelzung von festen Stücken, die in das flüssige Metall des Zwischengefässes geraten;- low productivity of the plant due to the need to reduce the remelting speed due to the instability of electronic heating during the explosive release of gases and magnesium chlorides during the rapid melting of solid pieces that get into the liquid metal of the tundish;
- große durchschnittliche spezifische Elektroenergieaufwand infolge der Notwendigkeit an wiederholten Umschmelzung des Rohbarrens in dem Vakuum-Bogen-Ofen;- high average specific electrical energy consumption due to the need for repeated remelting of the ingot in the vacuum arc furnace;
- chemische Unhomogenität längst des Barrens infolge der ungleichmäßigen Verteilung im Möller von Legierungsbestandteile mit verschiedener Dichte bei der Vibration der Rinne und der allmählichen Zufuhr des Möllers in das Zwischengefäß, was wiederholte Umschmelzung des gewonnenen Rohbarrens fordert;- chemical inhomogeneity along the ingot due to the uneven distribution of alloying components with different densities in the burden during vibration of the chute and the gradual supply of the burden into the tundish, which requires repeated remelting of the obtained raw ingot;
- chemische Unhomogenität quer des Barrens infolge der ungenügenden Zeit des Aufenthaltes des flüssigen Metalls in dem Zwischengefäß, und als Folge, verschiedenen Geschwindigkeiten von Entmischungsprozessen bei der Formierung der Barren infolge der Abgießen in den Kristallisator des flüssigen Metalls mit der verschiedenen chemischen Zusammensetzung.- chemical inhomogeneity across the ingot due to insufficient time of liquid metal staying in the tundish and, as a result, different rates of demixing processes during ingot formation due to pouring liquid metal with different chemical composition into the crystallizer.
Am nächsten zur angemeldeten Lösung nach dem technischen Wesen und dem erreichbaren Resultat liegt eine Anlage für Gewinnung der Verkaufsbarren von Legierung, die eine Vorrichtung zur Zufuhr des stückartigen Möllers in die Schmelzzone, eine Zwischengefäß und ein Kristallisator enthält (Information Nr. 003-18-561 über den vom Mikroprozessor angesteuerten Ofen ES 2/30/300/CF für die Elektronenstrahlschmelzung von superreinen strengflüssigen und chemisch aktiven Metalle, in der die Durchführung der Schmelzung mit dauernden Fluß sowie der neuen technologischen Prozesse möglich ist. WZP. Die Übersetzung C-45057.20.02.89, S. 7,8,10,11, die Punkte 1.3.2b, 1.3.4). (MHCpopMaitua Ns 003-18-561 &ogr; peaynupyeMOu MUKponpoi^eccopoM nevu ES 2/30/300/CF dnn sneKmpoHHO-ny-ieeoü &pgr;&eegr;&bgr;&bgr;&kgr;&ugr; ceepxvucmbix myaonnaeKux u xuMuvecKu aKmueHhix Memannoe, &bgr; Komopoü &bgr;&ogr;&bgr;&Mgr;&Ogr;&KHgr;&EEgr;&Ogr; ocymecmeneHue &pgr;&eegr;&bgr;&bgr;&kgr;&ugr; HenpepbieHbiM &pgr;&ogr;&pgr;&iacgr;&ogr;&kgr;&ogr;&mgr; u Hoebix mexHonoauvecKux npou,eccoe. BIlLI. nepeeod C-45057.20.02.89, c. 7,8,10,11, &pgr;.&pgr;. 1.3.2&bgr;, 1.3.4)). The closest to the proposed solution in terms of technical nature and achievable result is a plant for producing alloy ingots for sale, which includes a device for feeding lumpy charge into the melting zone, an intermediate vessel and a crystallizer (Information No. 003-18-561 on the microprocessor-controlled furnace ES 2/30/300/CF for electron beam melting of superpure, highly liquid and chemically active metals, in which continuous flow melting and new technological processes are possible. WZP. Translation C-45057.20.02.89, pp. 7,8,10,11, items 1.3.2b, 1.3.4). (MHCpopMaitua Ns 003-18-561 &ogr; peaynupyeMOu MUKponpoi^eccopoM nevu ES 2/30/300/CF dnn sneKmpoHHO-ny-ieeoü &pgr;&eegr;&bgr;&bgr;&kgr;&ugr; ceepxvucmbix myaonnaeKux u xuMuvecKu aKmu eHhix Memannoe, &bgr; Komopoü &bgr;&ogr;&bgr;&Mgr;&Ogr;&KHgr;&EEgr;&Ogr; ocymecmeneHue &pgr;&eegr;&bgr;&kgr;&ugr;&pgr;&ogr;&pgr;&iacgr;&ogr;&kgr;&ogr;&mgr; u Hoebix mexHonoauvecKux npou,eccoe. BILLI. nepeeod C-45057.20.02.89, c. 7,8,10,11, π.π. 1.3.2β, 1.3.4)).
Diese Anlage verfügt eine hohe Qualität des Metalls, hat aber folgende Mängel:This system has a high quality of metal, but has the following defects:
- niedrige durchschnittliche Produktivität der Anlage infolge der großen Gesammtzeit der technologischen Zyklen der Gewinnung von Rohbarrens und des Verkaufsbarrens, bedingt durch die Notwendigkeit der Abkühlung des Rohbarrens auf die Temperatur, bei welcher eine Oxidierung seiner Oberfläche nicht eintritt, und dessen Umladung für wiederholten Umschmelzung zum Verkaufsbarren;- low average productivity of the plant due to the long total time of the technological cycles of obtaining raw ingots and selling ingots, caused by the need to cool the raw ingot to a temperature at which oxidation of its surface does not occur, and to reload it for repeated remelting into selling ingots;
- große durchschnittliche spezifische der Elektroenergieaufwand infolge von Notwendigkeit an der Vergrößerung der Leistung der elektronischen Erwärmung bei der Umschmelzung des gekühlten Rohbarrens zum Verkaufsbarren;- high average specific electrical energy consumption due to the need to increase the power of electronic heating during the remelting of the cooled raw ingot into a selling ingot;
- niedrige durchschnittliche Ausbeute des brauchbaren Produktes infolge von Unmöglichkeit der Vergrößerung der Geschwindigkeit der Umschmelzung des Rohbarrens zum Verkaufsbarren wegen niedrigen Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierungen.- low average yield of usable product due to the impossibility of increasing the speed of remelting of the raw ingot into a selling ingot due to the low thermal conductivity of titanium alloys.
Dem angebotenen Geschmacksmuster ist eine Aufgabe der Entwicklung solcher Anlage für Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung zugrundegelegt, die eine Verbesserung der durchschnittlichen technisch-wirtschaftlichen Kennziffern des technologischen Prozesses der Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung versorgt hätte, das heißt die Erhöhung der durchschnittlichen Ausbeute des brauchbaren Metalls in den Barren, die Senkung des durchschnittlichen spezifischen Elektroenergieaufwandes, die Erhöhung der Produktivität durch derer Ausrüstung mit Mitteln für Vorschub des nicht auf die Zimmertemperatur gekühlten Rohbarrens zur Schmelzung in die Zwischengefäß sowie durch die Vereinigung der technologischen Prozesse der Formierung von Rohbarrens und der Einschmelzung des Verkaufsbarrens in einem Zyklus von Evakuieren der Schmelzkammer.The proposed design is based on the task of developing such a plant for producing commercial alloy ingots, which would provide an improvement in the average technical and economic indicators of the technological process of producing commercial alloy ingots, i.e. increasing the average yield of usable metal in ingots, reducing the average specific electrical energy consumption, increasing productivity by equipping it with means for feeding the raw ingot not cooled to room temperature into the tundish for melting, and by combining the technological processes of forming the raw ingot and melting the commercial ingot in one cycle of evacuating the melting chamber.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in vorgeschlagenen Anlage für Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung, die wie bekannte Anlage eine Vakuum-Schmelzkammer mit den elektronischen Kanonen, eine Vorrichtung zur Zufuhr des stückartigen Möllers in die Schmelzzone, eine Schmelzwanne für die Formierung des Rohbarrens, einen Zwischengefäß und einen Kristallisator enthält, entsprechend dem Vorschlag die Schmelzwanne für die Formierung des Rohbarrens zwischen der Vorrichtung zur Zufuhr des stückartigen Möllers in die Schmelzzone und dem Zwischengefäß angeordnet ist.The stated problem is solved by the fact that in the proposed plant for obtaining the alloy ingot for sale, which, like the known plant, contains a vacuum melting chamber with electronic guns, a device for supplying the lumpy burden to the melting zone, a melting tank for forming the raw ingot, an intermediate vessel and a crystallizer, according to the proposal the melting tank for forming the raw ingot is arranged between the device for supplying the lumpy burden to the melting zone and the intermediate vessel.
Eine Besonderheit der Anlage besteht darin, daß die Schmelzwanne mit den beweglichen Stößeln ausgerüstet ist, deren vertikale Hub größer ist, als die Tiefe der Schmelzwanne.A special feature of the plant is that the melting tank is equipped with movable rams whose vertical stroke is greater than the depth of the melting tank.
Eine weitere Besonderheit der Anlage besteht auch darin, daß über der Schmelzwanne ein beweglicher Rollgang für die Anlegung des Rohbarrens sowie für dessen Verschiebung in der Richtung der Zwischengefäß eingerichtet ist.Another special feature of the plant is that a movable roller table is installed above the melting tank for placing the raw ingot and for moving it in the direction of the tundish.
Eine weitere Besonderheit der Anlage besteht auch darin, daß der maximale Quermaß der Schmelzwanne gleich oder kleiner ist, als der Maß des dem Rohbarren zugewandten Zwischengefässesrandes.Another special feature of the plant is that the maximum transverse dimension of the melting tank is equal to or smaller than the dimension of the intermediate vessel edge facing the raw ingot.
In der vorgeschlagenen Anlage ist die Schmelzwanne für die Formierung des Rohbarrens zwischen der Vorrichtung für Zufuhr von stückartigen Möller in die Schmelzzone und dem Zwischengefäß angeordnet, wobei die Schmelzwanne mit den beweglichen Stößeln ausgerüstet ist, deren vertikale Hub größer ist, als die Tiefe der Schmelzwanne, und über der Schmelzwanne ein beweglicher Rollgang für die Anlegung des Rohbarrens sowie für dessen Verschiebung in der Richtung der Zwischengefäß eingerichtet ist, und der maximale QuermaßIn the proposed plant, the melting tank for forming the ingot is located between the device for feeding lumpy burden into the melting zone and the tundish, the melting tank is equipped with movable rams, the vertical stroke of which is greater than the depth of the melting tank, and above the melting tank there is a movable roller table for placing the ingot and for moving it in the direction of the tundish, and the maximum transverse dimension
der Schmelzwanne gleich oder kleiner ist, als der Maß des dem Rohbarren zugewandten Zwischengefässesrandes, was ermöglicht, den technologischen Prozeß der Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung in einem Zyklus von Evakuieren der Schmelzkammer zu verwirklichen.the melting tank is equal to or smaller than the dimension of the tundish edge facing the raw ingot, which makes it possible to carry out the technological process of obtaining the alloy ingot for sale in one cycle of evacuating the melting chamber.
Die vorgeschlagene Anlage versorgt eine hohe durchschnittliche Ausbeute des brauchbaren Metalls in den Barren, die Senkung des durchschnittlichen spezifischen Elektroenergieaufwandes und die Erhöhung der Produktivität der Anlage bei der Gewinnung der kompakten Verkaufsbarren von Titanlegierungen mit der hohen chemischen Homogenität.The proposed plant provides a high average yield of usable metal in the ingots, a reduction in the average specific electrical energy consumption and an increase in the productivity of the plant in the production of compact commercial ingots of titanium alloys with high chemical homogeneity.
Die Grenze der Abkühlung des Rohbarrens vor dessen nachfolgenden Zufuhr zur Schmelzung auf das Temperaturniveau nicht unter 75 % des Temperaturniveaus der Soliduslinie von Legierung gewährleistet eine ökonomisch zweckmäßige durchschnittliche Ausbeute des brauchbaren Metalls, einen spezifischen Elektroenergieaufwand sowie eine Produktivität der Anlage infolge von minimal notwendigen Leistung der elektronischen Erwärmung des einzuschmelzenden Stirnendes von Rohbarren und des Metallspiegels in dem Zwischengefäß, weil man zur Schmelzung in das Zwischengefäß einen heißen Rohbarren zuführt. Eine Senkung des Temperatumiveaus bei der Abkühlung des Rohbarrens unter 75% des Temperaturniveaus der Soliduslinie von Legierung führt zur Notwendigkeit, eine Leistung der elektronischen Erwärmung des einzuschmelzenden Stirnendes von Rohbarren zu vergrössern, was zur Änderung der chemischen Zusammensetzung des Verkaufsbarrens wegen der stichprobenartigen Verdunstigung von flüchtigen Komponente sowie zur Senkung der Ausbeute von brauchbaren Metalls in den Barren führt.The limit of cooling of the ingot before its subsequent feeding for melting to a temperature level not lower than 75% of the temperature level of the alloy's solidus line ensures an economically feasible average yield of usable metal, specific electrical energy consumption and productivity of the plant due to the minimum necessary power of electronic heating of the front end of the ingot to be melted and the metal level in the tundish, since a hot ingot is fed into the tundish for melting. A decrease in the temperature level when cooling the ingot to below 75% of the temperature level of the alloy's solidus line leads to the need to increase the power of electronic heating of the front end of the ingot to be melted, which leads to a change in the chemical composition of the commercial ingot due to the random evaporation of volatile components and a decrease in the yield of usable metal in the ingot.
In der vorgeschlagenen Anlage für Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung ist die Schmelzwanne für die Formierung des Rohbarrens zwischen der Vorrichtung für Zufuhr von stückartigen Möller in die Schmelzzone und dem Zwischengefäß angeordnet, wobei die Schmelzwanne mit den beweglichen Stößeln ausgerüstet ist, deren vertikale Hub größer ist, als die Tiefe der Schmelzwanne, und über der Schmelzwanne ein beweglicher Rollgang für die Anlegung des Rohbarrens sowie für dessen Verschiebung in der Richtung der Zwischengefäß eingerichtet ist und der maximale Quermaß der Schmelzwanne gleich oder kleiner ist, als der Maß des dem Rohbarren zugewandten Zwischengefässesrandes. Das ermöglicht, den Rohbarren in einem Zyklus von Evakuieren der Schmelzkammer zu formieren, dann ihn mit Hilfe den beweglichen Stößeln auf die Höhe zu heben, die die Tiefe der Schmelzwanne überschreitet, den beweglichen Rollgang vorzubringen, den Rohbarren auf den Rollgang zu senken und die Umschmelzung des Rohbarrens in das Zwischengefäß zu verwirklichen, wobei damit das Metall von einzuschmelzenden Stirnende des Rohbarrens in die Zwischengefäß abfloß, sondern nicht außer ihre Randen, der maximale Quermaß der Schmelzwanne gleich oder kleiner ist, als der Maß des dem Rohbarren zugewandten Zwischengefässesrandes.In the proposed plant for producing alloy ingots for sale, the melting tank for forming the ingot is located between the device for feeding lumpy burden into the melting zone and the tundish, the melting tank is equipped with movable rams whose vertical stroke is greater than the depth of the melting tank, and a movable roller table is installed above the melting tank for placing the ingot and moving it in the direction of the tundish, and the maximum transverse dimension of the melting tank is equal to or smaller than the dimension of the tundish edge facing the ingot. This allows the ingot to be formed in one cycle of evacuating the melting chamber, then lifting it with the help of movable rams to a height exceeding the depth of the melting tank, moving the movable roller table forward, lowering the ingot onto the roller table and remelting the ingot into the tundish, whereby the metal flows from the front end of the ingot to be melted into the tundish, but not beyond its edges, the maximum transverse dimension of the melting tank being equal to or smaller than the dimension of the tundish edge facing the ingot.
Auf solche Weise, gewährleistet die Gesamtheit der konstruktiven Besonderheiten der Anlage die Gewinnung der Barren von Legierung mit den hohen durchschnittlichen technischwirtschaftlichen Kennziffern des technologischen Prozesses (die Ausbeute des brauchbaren Metalls, der spezifische Elektroenergieaufwand, die Produktivität).Thus, the totality of the design features of the plant ensures the production of alloy ingots with high average technical and economic indicators of the technological process (yield of usable metal, specific electrical energy consumption, productivity).
Das Wesen des Gebrauchsmusters wird mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Sie zeigen:
Rg. 1 - schematische Ansicht der Anlage in der Station der Formierung von Rohbarren,The nature of the utility model is explained with the help of drawings. They show:
Rg. 1 - schematic view of the equipment in the station of formation of raw ingots,
Fig. 2 - schematische Ansicht der Anlage in der Station der Umschmelzung des Rohbarrens in das Zwischengefäß mit der Ausziehung des Verkaufsbarrens aus dem Kristallisator. Mit den Pfeilen sind die Richtungen der Umstellung von einzelnen Elemente der Anlage angezeigt.Fig. 2 - schematic view of the equipment in the station of remelting the raw ingot into the tundish with the extraction of the selling ingot from the crystallizer. The arrows indicate the directions of the movement of individual elements of the equipment.
Fig. 3 - Schnitt A-A der schematischen Ansicht der Anlage gemäß der Fig. 2;Fig. 3 - section A-A of the schematic view of the installation according to Fig. 2;
Fig. 4 - Verteilung von Legierungselemente durch den Schnitt des Verkaufsbarrens.Fig. 4 - Distribution of alloying elements through the cross section of the sales bar.
Den Prozeß der Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung verwirklicht man auf solchen Weise.The process of obtaining the alloy ingot for sale is carried out in this way.
Den Ausgangsmöller in Form des Titanschwamms, der Blattrestabschnitte, der stückigen Abfälle von geschmiedeten oder gepreßten Erzeugnissen, der Ligaturen und der Legierungskomponente, die vorläufig im Mischer gemischt sind, lädt man in den Möllerungsbunker 1. Die Menge des Titanschwamms, der Abfälle, der Ligaturen und Legierungskomponente bebunkert man unter Berücksichtigung ihrer Verluste wegen der Verdunstung nach der doppelten Elektronenstrahlumschmelzung und der Gewinnung von Legierung mit der vorgegebenen chemischen Zusammensetzung und der Masse des Barrens. Nach der Bunkerung von Möllermaterialien evakuiert man die Schmelzkammer 2. Bei der Erreichung des Arbeitsdruckes in der Schmelzkammer 2 schließt man die Versorgungs- und Ansteuerungskreisen der elektronischen Kanonen 3, 4 ein und führt man den Möller aus dem Bunker 1 mit der vorgegebenen Geschwindigkeit in die Schmelzwanne 5 zu, derer maximale Quermaß gleich oder kleiner ist, als der Maß des dem Rohbarren zugewandten Zwischengefässesrandes.The initial burden in the form of titanium sponge, sheet scraps, lumpy waste from forged or pressed products, ligatures and alloy components, which are preliminarily mixed in the mixer, is loaded into the burden bunker 1. The amount of titanium sponge, waste, ligatures and alloy components is bunkered taking into account their losses due to evaporation after double electron beam remelting and obtaining alloy with the specified chemical composition and ingot mass. After bunkering the burden materials, the melting chamber 2 is evacuated. When the working pressure is reached in the melting chamber 2, the supply and control circuits of the electronic guns 3, 4 are closed and the burden is fed from the bunker 1 at the specified speed into the melting tank 5, the maximum transverse dimension of which is equal to or smaller than the dimension of the intermediate vessel edge facing the raw ingot.
Dadurch bei der folgenden Umschmelzung des Rohbarrens fließt das flüssige Metall in das Zwischengefäß, sondern nicht außer dessen Ränder (Fig. 1, Fig. 3). Unter Wirkung der elektronischen Strahlen der Kanonen 3, 4 schmelzt sich der Möller und beheizt dabei den Metallspiegel in der Schmelzwanne durch den ganzen Querschnitt. Es versorgt die Formierung des Rohbarrens 6 durch Auftragung der Schichten mit der gleichmäßigen Verteilung von Legierungskomponente und Beimischungen nur in den horizontalen Ebenen, das heißt durchAs a result, during the subsequent remelting of the ingot, the liquid metal flows into the intermediate vessel, but not beyond its edges (Fig. 1, Fig. 3). Under the influence of the electronic beams of the guns 3, 4, the burden melts and heats the metal mirror in the melting tank across the entire cross-section. It provides the formation of the ingot 6 by applying layers with the uniform distribution of alloy components and impurities only in the horizontal planes, i.e. through
die Länge und die Breite des Rohbarrens 6, während in den senkrechten Ebenen, das heißt durch die Höhe des Rohbarrens 6, ist die chemische Zusammensetzung ungleichmäßig. Den Prozeß der Schmelzung von Möllers in der Schmelzwanne 5 überwacht man mit Hilfe von Fernsehüberwachungssystem 7. Nach der vollen Verschmelzung des Ausgangsmöllers und der Gewinnung des Rohbarrens 6 der vorgegebenen Masse schaltet man die Versorgungs- und Ansteuerungskreisen der elektronischen Kanonen 3, 4 aus, kühlt man den Rohbarren auf das Temperaturniveau nicht unter 75% des Temperaturniveaus der Soliduslinie der Legierung, dann mittels des Stocks 8 und der Stösseln 9, 10, deren vertikale Hub größer ist, als die Tiefe der Schmelzwanne 5, hebt man den Rohbarren 6 auf die vorgegebene Höhe. Mittels des Stocks 11 des Mechanismus des horizontalen Vorschubs (auf den Fig. 1, 2 nicht dargestellt) unter den Rohbarren 6 und über der Schmelzwanne 5 schiebt man den Rollgang 12 auf solche Weise ein, daß die Spitze 13 des Rollgangs 12 in den Fänger 14 eintritt (Fig. 2). Durch die Umstellung des Stockes 8 mit den Stößeln 9, 10 senkt man den Rohbarren 6 auf den Rollgang 12. Dann schließt man die Versorgungs- und Ansteuerungskreisen der elektronischen Kanonen 15, 16 ein. Den Rohbarren 6 mittels des Stocks 17 des Mechanismus des horizontalen Vorschubs (auf den Fig. 1, 2 nicht dargestellt) reicht man in die Schmelzzone über dem Zwischengefäß 18, wo man unter der Wirkung des elektronischen Strahles der Kanone 15 das Stirnend des Rohbarrens 6 abschmelzt. Das flüssige Metall fließt in das Zwischengefäß 18 ab. Nach der Auffüllung des Zwischengefässes 18 dekantiert sich das flüssige Metall in den Kristallisator 19 auf die Schale 20. Man schließt die elektronische Kanone 16 für Heizung des flüssigen Metallbades im Kristallisator 19 ein. Nach dem Anfang der Dekantierung des Metalls aus dem Zwischengefäß 18 in den Kristallisator 19 je nach der Marke der Legierung stellt man notwendige lineare Geschwindigkeit des Vorschubs des Rohbarrens in die Zone der Wirkung des elektronischen Strahles der Kanone 15, eine Leistung der Erwärmung des Metallspiegels in dem Zwischengefäß 18 sowie des flüssigen Metallbades im Kristallisator 19 auf. Während der Schmelzung mit der vorgegeben Geschwindigkeit und der Leistung des elektronischen Erwärmung des einzuschmelzenden Stirnendes des Rohbarrens 6 sowie des Metallspiegels in dem Zwischengefäß 18 geschehen zusätzlich eine Raffinierung und eine Ausgleichung von chemischen Zusammensetzung des Metalls dadurch, daß man die Schmelzung des Rohbarrens in der Ebene mit der ungleichmäßigen chemischen Zusammensetzung durch seine Höhe verwirklicht, wobei die schwere nichtmetallische Sprenglinge im Laufe der Schmelzung mit der Barriere 21 des Zwischengefässes 18 aufgehalten werden. Dadurch gewinnt man ein Verkaufsbarren mit der stabilen gleichmäßigen chemischen Zusammensetzung wie durch seinen Schnitt, als auch durch seine Länge. Den Prozeß der Schmelzung des Rohbarrens überwacht man mit Hilfe von Fernsehüberwachungssystem 22. Nach Maßgabe der Verschmelzung des Rohbarrens 6 im Kristallisator 19 formiert man den Verkaufsbarren 23 bis zum Ende des technologischen Prozesses. Schalt man die Versorgungs- undthe length and width of the ingot 6, while in the vertical planes, that is, along the height of the ingot 6, the chemical composition is uneven. The process of melting the burden in the melting tank 5 is monitored by means of a television monitoring system 7. After the initial burden has been completely melted and the ingot 6 of the specified mass has been obtained, the power and control circuits of the electronic guns 3, 4 are turned off, the ingot is cooled to a temperature level not lower than 75% of the temperature level of the alloy solidus line, then the ingot 6 is raised to the specified height using the rod 8 and the pestles 9, 10, the vertical stroke of which is greater than the depth of the melting tank 5. Using the rod 11 of the horizontal feed mechanism (not shown in Fig. 1, 2), the roller table 12 is inserted under the ingot 6 and above the melting tank 5 in such a way that the tip 13 of the roller table 12 enters the catcher 14 (Fig. 2). By moving the rod 8 with the pushers 9, 10, the ingot 6 is lowered onto the roller table 12. Then the power and control circuits of the electronic guns 15, 16 are connected. The ingot 6 is fed using the rod 17 of the horizontal feed mechanism (not shown in Fig. 1, 2) into the melting zone above the tundish 18, where the front end of the ingot 6 is melted under the action of the electronic beam of the gun 15. The liquid metal flows into the tundish 18. After filling the tundish 18, the liquid metal is decanted into the crystallizer 19 onto the bowl 20. The electronic gun 16 is turned on to heat the liquid metal bath in the crystallizer 19. After the metal has started decanting from the tundish 18 into the crystallizer 19, depending on the alloy brand, the necessary linear speed of advance of the ingot into the zone of action of the electronic beam of the gun 15, the power of heating the metal mirror in the tundish 18 and the liquid metal bath in the crystallizer 19 are set. During melting at the specified speed and power of electronic heating of the front end of the ingot 6 to be melted and the metal level in the intermediate vessel 18, additional refining and equalization of the chemical composition of the metal take place by melting the ingot in a plane with an uneven chemical composition due to its height, while heavy non-metallic fragments are stopped during melting by the barrier 21 of the intermediate vessel 18. This results in a commercial ingot with a stable, uniform chemical composition both in its cross-section and in its length. The process of melting the ingot is monitored by means of a television monitoring system 22. After melting the ingot 6 in the crystallizer 19, the commercial ingot 23 is formed until the end of the technological process. Switch off the power and
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Ansteuerungskreisen der Kanone 15 aus. Dann stellt man einen Schwindungshohlraum im Barren 23 nach dem vorgegebenen Programm der Erwärmung mit dem elektronischen Strahl der Kanone 16 ab und mit Hilfe von Stock 24 des Mechanismus (auf der Fig. 2 ist nicht dargestellt) für Ausziehung des Verkaufsbarrens 23 senkt man ihn in die Barrenkammer 25, schließt man den Schleusenverschluß 26 der Barrenkammern 25, entevakuiert man die Schmelzkammer 2, senkt man und rollt man die Barrenkammer 25 zusammen mit dem Schleusenverschluß 26 in die Station der Abkühlung und Ausladung des Verkaufsbarrens 23 (Fig. 3). Man reinigt die Schmelzkammer 2, die Zwischengefäß 18 und der Kristallisator 19, lädt den Bunker 1 mit neuem Satz des vorbereiteten Möllers, rollt die Barrenkammer 27 mit Schleusenverschluß an (auf der Fig. 3 ist nicht dargestellt) und fügt sie an der Schmelzkammer 2. Man evakuiert die Anlage und wiederholt den technologischen Prozeß der Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung. Die Ausladung des gewonnenen Verkaufsbarrens 23 verwirklicht man nach seiner Abkühlung in der Heliumatmosphäre in der Barrenkammer 25 im Laufe von der geforderten Zeit.control circuits of the gun 15. Then, according to the predetermined program of heating with the electronic beam of the gun 16, a shrinkage cavity is made in the ingot 23 and by means of the rod 24 of the mechanism (not shown in Fig. 2) for pulling out the commercial ingot 23, it is lowered into the ingot chamber 25, the lock 26 of the ingot chambers 25 is closed, the melting chamber 2 is evacuated, the ingot chamber 25 is lowered and rolled together with the lock 26 into the station for cooling and unloading the commercial ingot 23 (Fig. 3). The melting chamber 2, the tundish 18 and the crystallizer 19 are cleaned, the bunker 1 is loaded with a new batch of prepared burden, the ingot chamber 27 is rolled up with a lock (not shown in Fig. 3) and attached to the melting chamber 2. The plant is evacuated and the technological process of obtaining the alloy ingot for sale is repeated. The obtained ingot 23 is unloaded after it has cooled in a helium atmosphere into the ingot chamber 25 for the required time.
Die Gewinnung des Verkaufsbarrens von Legierung Ti-6AI-4V mit der chemisch gleichmäßigen Zusammensetzung wurde in der Elektronenstrahlanlage unter Umständen der experimentellen Produktionsabteilung verwirklicht. Als Möller für Gewinnung von Rohbarren wurden die Blattrestabschnitte, die stückigen Abfälle von Legierung Ti-6AI-4V, die Vanadium-Aluminium-Ligatur BhAjvID (TY 48-4-505-88), das Aluminium der Marke A-99 (I~OCT 11069-74) und den Titanschwamm von Marke &Tgr;&Ggr;-100 (FOCT 17746-79) benutzt. Vor Schmelzung wurden die Blattrestabschnitte, die stückigen Abfälle der Legierung Ti-6AI-4V und des Aluminiums bis zum Maß der Fraktionen von Titanschwamm und der Ligatur zerkleinert und alle Komponenten des Möllers im Mischer für Gewinnung des gleichmäßigen Satzes für die Einschmelzung eines Verkaufsbarrens gemischt. Dabei betrug die Menge der eingeladenen Abfälle nicht mehr als 20-30 % von der für die Einschmelzung eines Rohbarrens notwendige Masse des Möllers. Die durchschnittliche Masse des Ausgangsmöllers betrug 460-480 Kilogramm, die Masse der Rohbarren betrug 420-440 Kilogramm, und die Masse der Verkaufsbarren betrug 410-430 Kilogramm. Die Verkaufsbarren wurden unter Benutzung der Anlage mit folgenden geometrischen Abmessungen der Bestandteilen gewonnen: die Schmelzwanne: die Länge - 0,8 m, die Breite - 0,6 m, die Höhe - 0,25 m; das Zwischengefäß mit dem Querschnitt 0,66 m &khgr; 0,3 m und der rechteckige Kristallisator mit dem Querschnitt 0,405 m &khgr; 0,205 m gemäß der obendargelegten Beschreibung. Nach der vorgeschlagenen Technologie wurden mehr als 25 Verkaufsbarren von Legierung Ti-6AI-4V gewonnen.The production of commercial ingots from Ti-6AI-4V alloy with a chemically uniform composition was carried out in the electron beam machine under the conditions of the experimental production department. Sheet scraps, lump waste from Ti-6AI-4V alloy, vanadium-aluminum ligature BhAjvID (TY 48-4-505-88), aluminum of the A-99 (I~OCT 11069-74) and titanium sponge of the ΤΓ-100 (FOCT 17746-79) brand were used as the charge for the production of raw ingots. Before melting, the sheet scraps, lump waste from Ti-6AI-4V alloy and aluminum were crushed to the size of titanium sponge and ligature fractions and all components of the charge were mixed in the mixer to obtain a uniform charge for melting a commercial ingot. The amount of waste loaded did not exceed 20-30% of the mass of the charge required to melt one raw ingot. The average mass of the initial charge was 460-480 kg, the mass of the raw ingots was 420-440 kg, and the mass of the commercial ingots was 410-430 kg. Commercial ingots were obtained using equipment with the following geometric dimensions of the components: melting tank: length - 0.8 m, width - 0.6 m, height - 0.25 m; tundish with a cross section of 0.66 m x 0.3 m and a rectangular crystallizer with a cross section of 0.405 m x 0.205 m according to the description given above. More than 25 commercial ingots of Ti-6AI-4V alloy were obtained using the proposed technology.
Als Vergleich wurden die Verkaufsbarren von Legierung Ti-6AI-4V mit der Masse von 390-405 Kilogramm nach dem technologischen Prozeß des Prototyps gewonnen.For comparison, commercial ingots of Ti-6AI-4V alloy with a mass of 390-405 kg were obtained using the prototype technological process.
Die experimentellen Daten (Tabelle, Fig. 4) zur Gewinnung der Barren von Legierung Ti-6AI-4V in den Rahmen der angemeldeten technologischen Parameter und der konstruktiven Besonderheiten der Anlage bestätigen die Erreichung des gestellten Zweckes und zeigen auf, daß im Vergleich zu den technologischen Parametern und die konstruktiven Besonderheiten der Anlagen des Standes der Technik, bei der vollen Befriedigung der Forderungen TOCT 19807-91 zur Legierung BT6 und ASTM B348-83 Grade 5 betreffs den Gehalt der Hauptbeimischungen und der gleichmäßigen Verteilung der Legierungselemente im Barren, die Anwendung des Gebrauchsmusters ermöglicht die Erreichung von folgenden Vorteilen:The experimental data (Table, Fig. 4) on the production of Ti-6AI-4V alloy ingots within the declared technological parameters and design features of the plant confirm the achievement of the set purpose and show that in comparison with the technological parameters and design features of the state-of-the-art plants, while fully satisfying the requirements of TOCT 19807-91 for alloy BT6 and ASTM B348-83 Grade 5 regarding the content of the main impurities and the uniform distribution of alloying elements in the ingot, the application of the utility model makes it possible to achieve the following advantages:
- Vergrößerung der durchschnittlichen Ausbeute des brauchbaren Metalls in den Verkaufsbarren auf 4-6 %;- Increasing the average yield of usable metal in the selling bars to 4-6%;
- (1,5-2)-fache Verringerung des durchschnittlichen spezifischen Elektroenergieaufwandes;- (1.5-2)-fold reduction of the average specific electrical energy consumption;
- (1,8-2)-fache Vergrößerung der Produktivität der Anlage;- (1.8-2)-fold increase in plant productivity;
- Erhöhung der Stabilität von mechanischen Eigenschaften der Erzeugnisse.- Increasing the stability of mechanical properties of products.
1. Harker G.R., Entrekin Ch.H. Elektronenstrahlraffinieren von Titan in dem Tiegel mit kaltem
Boden. Firma A. Jonson Metals. Die Übersetzung Nr. 3308 01.04.88. ZNTI "Welle".
{XapKep &Ggr;.&Rgr;., SHmpemH *-I.X. EneKmpoHHO-nyveeoe pacpuHupoeaHue mumaHa &bgr; muane c
xonodHbiM nodoM. Φ&ugr;&rgr;&Mgr;&bgr; A. Jonson Metals, ilepeeod Nq 3308 01.04.88 z. L(HTM "Bonna') 1. Harker GR, Entrekin Ch.H. Electron beam refining of titanium in the crucible with cold
Soil. Firm A. Jonson Metals. Translation No. 3308 01.04.88. ZNTI "Wave".
{XapKep Ggr;.&Rgr;., SHmpemH *-IX EneKmpoHHO-nyveeoe pacpuHupoeaHue mumaHa &bgr; muane c xonodHbiM nodoM. ?&ugr;&rgr;&Mgr;&bgr; A. Jonson Metals, ilepeeod Nq 3308 01.04.88 z. L(HTM 'Bonna')
2. Die Information Nr. 003-18-561 über den vom Mikroprozessor angesteuerten Ofen ES 2/30/300/CF für die Elektronenstrahlschmelzung von superreinen strengflüssigen und chemisch aktiven Metalle, in der die Durchführung von Schmelzung mit stetigen Fluß sowie der neuen technologischen Verfahren möglich ist. WZP. Die Übersetzung C-45057.20.02.89, S. 7,8,10,11, die Punkte 1 .3.2b, 1.3.4 (Prototyp). 2. Information No. 003-18-561 on the microprocessor-controlled furnace ES 2/30/300/CF for electron beam melting of super-pure, highly liquid and chemically active metals, in which it is possible to carry out melting with a continuous flow and new technological processes. WZP. Translation C-45057.20.02.89, p. 7,8,10,11, items 1.3.2b, 1.3.4 (prototype).
(MHCpopMau,un Nq 003-18-561 &ogr; pezynupyeuoü MUKponpoueccopoM newu ES 2/30/300/CF
ö/w QneKmpoHHO-nyyeeoü nnaeKu ceepxvucmbix myaonnaeKux u xuMimecKU aKmueHbix
Memannoe, &bgr; Komopoü 6O3mo>kho ocymecmeneHue nnaem HenpepbieHbiM &pgr;&ogr;&pgr;&iacgr;&ogr;&kgr;&ogr;&mgr; u
Hoebix mexHonoauvecKUX npou,eccoe. BIlLI. üepeeod C-45057.20.02.89, c. 7,8,10,11, n.n.
1.3.2e, 1.3.4 (npomomun)) (MHCpopMau,un Nq 003-18-561 ? pezynupyeuoü MUKponpoueccopoM newu ES 2/30/300/CF
ö/w QneKmpoHHO-nyyeeoü nnaeKu ceepxvucmbix myaonnaeKux u xuMimecKU aKmueHbix Memannoe, &bgr; Komopoü 6O3mo>kho ocymecmeneHue nnaem HenpepbieHbiM &pgr;&ogr;&pgr;&iacgr;&ogr;&kgr;&ogr;&mgr; u Hoebix mexHonoauvecKUX npou,eccoe. BILLI. üepeeod C-45057.20.02.89, c. 7,8,10,11, nn 1.3.2e, 1.3.4 (npomomun))
Technisch-wirtschaftliche Effektivität der Gewinnung der Verkaufsbarren von Legierung Ti-6AI-4VTechnical and economic efficiency of obtaining commercial ingots from Ti-6AI-4V alloy
Abkühlung desTemperature level of
Cooling of the
KennziffernAverage technical-economic
Key figures
Elektroenergieaufwand,
kWh/kgSpecific
Electrical energy consumption,
kWh/kg
T/hProductivity,
T/h
verfahrenExtraction
procedure
Temperatu rn iveau
der Soliduslinie
der Legierung, %Raw bullion from
Temperature level
the solidus line
of the alloy, %
%Yield,
%
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