DE2227521B2

DE2227521B2 - Verfahren zum elektroschlacke- umschmelzen von titan oder dessen legierungen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2227521B2
Application number: DE19722227521
Authority: DE
Inventors: Bons I Pavlitschuk Georgij A Martyn Viktor M Majorenko Vadim M Stupak Leonid M Artamanov Viktor L Kiew Medovar (Sowjetunion)
Original assignee: Institut elektrosvarki lmeni EO Patona Akademii Nauk Ukrainskoj SSR, Kiew (Sowjetunion)
Priority date: 1971-06-07
Filing date: 1972-06-06
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2227521C3; DE2227521A1

Description

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S^. ,,-so

'66-70) ist ein Elek.ro- _|ürTit_an beschrieben, bei Argon erfolgt. Die Anlage

und die

^^34«1^rt Umschme,_Zen Nach der US-PS ^ο B _ESU._{Verfahren zum}

^VOn JTr^UTechn k wobei erforderlichenfalls in der Stand der Techni^K' J\ _ülung erfolgt, um Rauch, ^" SS^ erzeugte flüchtige

1 87 907 betrifft das

-Umschmelzen von

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Abschmelz-Elektroden aus Titan oder dessen Legierungen mit dem Ziel der Herstellung von Metallblöcken mit vorgegebener Querschnittsform und vorgegebenen Abmessungen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Weitgehend bekannt ist ein Vakuumlichtbogen-Verfahren zum Umschmelzen von Abschmelz-Elektroden aus Titan oder dessen Legierungen, welches in Vakuum-Lichtbogenöfen unter Bildung eines Metallbades im Hohlraum der Kokille durchgeführt wird, die das umzuschmelzende Metall zu einem Block ausbildet. Dieser teuere und wenig produktive Prozeß beruht auf der Verwendung einer komplizierten Ausrüstung. Es wurden Versuche gemacht, das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren für Titan in einer unbeweglich montierten Kokille mit Metall- und Schiackenbad durchzuführen, die sich in einer hermetisch dichten Kammer, die zuvor evakuiert und dann mit inertem Gas gefüllt wurde, befindet (Fachzeitschrift »Automatische Schweißung«, Nr. 10,1963, S. 37 - 42, Verlag »Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR«, Kiew).

Jedoch erwies sich auch dieses Verfahren nach wie vor als kompliziert und die zugehörige Vorrichtung als teuer. Der Einsatz von einfacheren bekannten Vorrichtungen zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Abschmelz-Elektroden, beispielsweise aus Stahl und

⁴⁰ Verfahren wirtschaftlich und

emer

bei einem Verfahren zum _{an oder dessen}

_{Abschmelzelektro}. _Metallbades

K^kÄTeÄÄphä^ bei dem Ströme

f η r«es auf die Oberfläche des Schlackenbades merten Gases aut aie υ _{h die Kombina}.

ASASS a) daß das Gas als die

Dtese Menge inerten Gases gewährleistet die , Her teilung von vollkommen hochwertigen Blocken. ⁶⁰ r£ Oberfläche _der Abschmelzelektroden kann zuvor mit einer Aluminium-Schutzschicht von mindestens

^Sfi^2SZäZ Tei. der ₆₅ elektrode vor Wechselwirkung mil der Luft z

Dasbesagte Verfahren kann in einer hierzu geschaffenen Vorrichtung zum Elektroschlacke-Um-

schmelzen von Titan oder dessen Legierungen realisiert werden, die eine gekühlte Kokille enthält, in deren Wänden Kanäle vorhanden sind, welche in die Zone der Schmelze münden und mit einer Quelle inerten Gases in Verbindung stehen, sowie einen Antrieb für eine s Relativbewegung zwischen der erwähnten Kokille und dem Block besitzt, bei der erfindungsgemäßen Sammelrohre vorhanden sind, die an der oberen und der unteren Stirnseite der Kokille befestigt und mit der Quelle inerten Gas-:.s verbunden sind. ι ο

Diese Vorrichtung ist in konstruktiver Hinsicht einfach, erfordert kein kompliziertes Evakuierungssystem und besitzt eine genügend hohe Leistungsfähigkeit.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Durchführungsbeispiel des Verfahrens mit Bezugnahme is auf die Zeichnung beschrieben, in welcher eine Vorrichtung zur Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens im Längsschnitt durch die Vertikalebene dargestellt ist.

Die Vorrichtung besteht aus einer gekühlten Kokille 1 mit Hohlraum 2 zum Einführen und Schmelzen einer Abschmelzelektrode 3, die an eine in der Zeichnung nicht abgebildete Stromquelle angeschlossen ist.

Während des Elektroschlacke-Umschmelzens der Abschmelz-Elektrode 3 im Hohlraum 2 der Kokille 1 bildet sich ein Schlackenbad 4 (Schlackenschmelze) und unter ihm ein Metallbad 5 (Metallschmelze), welches in den Block 6 übergeht.

Zum Leiten des inerten Gases auf die Oberfläche des Schlackenbades 4 ist an der oberen Stirnseite der Kokille 1 ein Sammelrohr 7 mit Austrittsöffnungen 8 montiert. Ein ähnliches Sammelrohr 9 ist unten an der Stirnseite der Kokille 1 befestigt und weist öffnungen 10 für den Austritt des inerten Gases auf.

Das inerte Gas wird der Zone des Metallbades 5 über Kanäle 11 zugeführt, die in den Wänden der Kokille 1 ausgeführt und in deren Hohlraum 2 einmünden.

Zur vertikalen Verschiebung der Kokille 1 ist ein Antrieb (in der Zeichnung nicht dargestellt) vorgesehen.

In einer anderen Ausführungsvariante der Vorrichtung kann der der Block 6 aus der unbeweglich befestigten Kokille 1 mittels eines mit einem Antrieb versehenen Untersatzes (in der Zeichnung sind beide nicht dargestellt) entfernt werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 4s arbeitet folgenderweise.

Vor Beginn des Elektroschlacke-Prozesses wird die Kokille 1 auf den Untersatz mit auf diesem starr befestigter Impfscheibe (nicht abgebildet) aufgestellt, in d'e Kokille 1 die Abschmelz-F.iektrode 3 eingeführt und der Abschmelz-Elektrode 3 und dem Untersatz Spannung zugeführt. Dann wird durch die Sammelrohre 7 und 9 und die Kanäle 11 inertes Gas zugeleitet, welches eine Schutzatmosphäre in der Kokille 1 bildet. Alsdann wird in die Kokille 1 Schlacke eingegossen. Hat die Schlackenschmelze 4 die untere Stirnfläche der Abschmelz-Elektrode 3 berührt, setzt deren Abschmelzen und das Ausbilden des Blocks 6 ein. In dem Maße, wie der Block 6 aufgeschmolzen wird, wird die Kokille 1 nach oben verschoben oder der Untersatz mit dem Block 6 nach unten abgesenkt.

Während des Schmelzens der Abschmelz-Elektrode 3 werden die Tropfen des flüssigen Metalls 12, indem sie die Schlackenschmelze passieren, einer Behandlung durch den Aufstrom des inerten Gases 13 unterzogen, welches über die Kanäle 11 in die Metallschmelze 5 oder aber zu gleicher Zeit in die Schlacken- und die Metallschmelze 5 in einer Menge von mindestens 0,6 l/kg Schmelzgut geleitet wird. Diese Behandlung mittels inerten Gases 13 ermöglicht eine Entgasung des Metalls und erzeugt eine zusätzliche SchutzatmoF )häre über dem Schlackenbad 4.

Zur Erzeugung der Schutzatmosphäre über der Oberfläche des Schlackenbades 4 wird durch die öffnungen 8 im Sammelrohr 7 inertes Gas in einer Menge von mindestens 2,5 l/min zugeleitet. Um zu verhindern, daß atmosphärische Gase in den Spalt zwischen dem Block 6 und der Innenfläche der Kokille 1 geraten, wird der Block 6 durch die öffnungen 6 im Sammelrohr 6 mit inertem Gas in einer Menge von mindestens 1 l/kg Schmelzgut bespült.

Versuche zeigten, daß das Elektroschlacke-Umschmelzen von Titan und dessen Legierungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren es ermöglicht, Blöcke von hoher Qualität herzustellen, deren Querschnitt eine beliebige Form hat (runde, rechteckige, quadratische u. ä.). In der Tabelle sind als Beispiel Angaben über die mechanischen Eigenschaften von technisch reinem Titan, das nach dem oben beschriebenen Verfahren erhalten wurde, im Vergleich mit dem Ausgangsmetall, angeführt.

	Temperatur ⁰C	OB kg/mm²	<>C2 kg/mm²	kgm/cm²	Vo	ψ %
Ausgangsmetall Metall nach dem Elektroschlacke- Umschmelzen	20 20	35,0 34,1	23,5 23,2	28,0 28,4	45,8 49,5	76,8 77,2
	Hierzu 1 Blatt	Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Elekiroschlackeumschmelzen von Titan oder dessen Legierungen durch Schmelzen von Abschmelzelektroden mit Bildung eines Schlacken- und eines Metallbades unter Schutzatmosphäre, bei dem Ströme inerten Gases auf die Oberfläche des Schlackenbades geleitet werden, gekennzeichnet durch die Kombination

di

f Ηργ Grundlage von Eisen und Nickel, Legierungen aul ae Temperaturen mit den

ist unmöglich, da Titan ο _Wasserstoff, Stick-

Komponenten de _Lu» ( Vergrößerung des

«off, ak«.v ™£Z£%rL Stickstoffgehaltes _im Sauerstoff- Wassers _führt ^ _bedeulenden

Titan ^und _u ^deSje"±_r mechanischen Eigenschaften des Beeinträchtigung der mec^_n ^ ^ ^

^Meta",^S· SlIe welche vertikal verschiebbar mongekühlten Kok Ue weic ^_{n B},_{asformen fur dje}

Oberfläche oes acnwcKnü««« /-"Knmbination io t'^e^ ^{ist u}"^d ,' Gases in die Schmelze besitzt,
gekennzeichnet durch die Ko-nb m-..m Zuführung des .Mr«nG«esm ^^,^.^.

Solche KokiHer sm _Legien»ngen deshalb

schmelzen vor Trtan und _{Schutzatmosphare des}

ungeeignet, da in ⁱⁿⁱ^ _di Elektroden im

Kokillenhohlraumes;J . · ο ^ ^ ^ ^

Schlackenbad schmeizen,^^^ ^_d ^^ _{Luftansaugung}

gekennzeichnet durch die Kombinaio folgender Maßnahmen a) daß das Gas als die Atmosphäre verdrängendes Gas in einer Menge von mindestens 2,5 l/min, auf die Oberfläche des Schlackenbades und die Abschmelzelektrode geleitet wird, b) daß das Gas in einer Menge von mindestens 0,6 l/kg Schmelzgut in die Metallschmelze oder aber zu gleicher Zeit in die Schlacken- und Metallschmelze eingeleitet wird und c) daß die Blockoberfläche mit Gas in einer Menge von mindestens 1 l/kg Schmelzgut bespült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Abschmelzelektrode zuvor mit einer Aluminium-Schutzschicht von mindestens 0,01 mm Dicke überzogen wird.

3. Vorrichtung zum Elektroschlacke-Umschmelzen von Titan oder dessen Legierungen gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1—2, die eine gekühlte Kokille enthält, in deren Wänden Kanäle vorhanden sind, welche in die Zone der Schmelze münden und mit einer Quelle inerten Gases in Verbindung stehen, sowie einen Antrieb für eine Relativbewegung zwischen der erwähnten Kokille und dem Block besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß Sammelrohre (7 und 9) vorhanden sind, die an der oberen und der unteren Stirnseite der Kokille (1) befestigt und mit der Quelle inerten Gases verbunden sind.

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