UA134683U - EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY - Google Patents

EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY Download PDF

Info

Publication number
UA134683U
UA134683U UAU201900576U UA201900576U UA134683U UA 134683 U UA134683 U UA 134683U UA U201900576 U UAU201900576 U UA U201900576U UA 201900576 U UA201900576 U UA 201900576U UA 134683 U UA134683 U UA 134683U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
powder
alloy
grains
layers
obtaining
Prior art date
Application number
UAU201900576U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Павло Семенович Івченко
Борис Петрович Середа
Дмитро Борисович Середа
Георгій Іванович Камель
Олександр Сергійович Дудников
Ліна Вікторовна Білозуб
Ірина Владиславовна Рубашко
Original Assignee
Дніпровський Державний Технічний Університет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дніпровський Державний Технічний Університет filed Critical Дніпровський Державний Технічний Університет
Priority to UAU201900576U priority Critical patent/UA134683U/en
Publication of UA134683U publication Critical patent/UA134683U/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

Витратний електрод для одержання порожнистого зливка складнолегованого сплаву методом електрошлакового переплаву містить твердосплавні вставки у вигляді шарів зерно-порошкового дроту, намотаного по гвинтовій лінії на циліндричні металеві обичайки, які чергуються з циліндричними шарами кільцевих металевих обичайок і зв'язані між собою пресуванням. Зерна порошкового дроту модифіковані нанодисперсним порошком карбонітриду титану з розміром наночастинок 10…100 нм і оптимальним складом 0,1…0,2 від об'єму модифікованого матеріалу, при цьому згаданий нанодисперсний порошок скріплений із зернами порошкового дроту розчином рідкого скла.The expense electrode for obtaining a hollow ingot of an alloyed alloy by the method of electroslag remelting contains carbide inserts in the form of layers of grain-powder wire wound in a helical line on cylindrical metal shells, alternating with cylindrical layers of ring-shaped metal rings. Powder wire grains are modified with a nanodispersed titanium carbonitride powder with a nanoparticle size of 10… 100 nm and an optimum composition of 0.1… 0.2 from the volume of the modified material, with the nanodispersed powder bonded to the powdered wire grains with a liquid glass solution.

Description

Корисна модель належить до галузі спеціальної електрометалургії і може бути використана для одержання зливків складнолегованих сплавів методом електрошлакового переплаву.The useful model belongs to the field of special electrometallurgy and can be used to obtain ingots of complex alloys by the method of electroslag remelting.

Відомо, що забезпечення високої якості крупних сталевих виробів енергетичного і металургійного машинобудування традиційно пов'язано з однорідністю структури і хімічного складу вихідних поковок, що виготовляються з крупних зливків. Але відомі витратні електроди, які використовують для одержання зливків складнолегованих сплавів, не можуть гарантувати здобуття однорідної дрібнозернистої макро- і мікроструктури наплавленого багатошарового зливка по його висоті. Тому метал крупних литих зливків не може повною мірою відповідати постійно зростаючим вимогам до гомогенності конструкційного матеріалу і, перш за все, до гомогенності мікроструктури та ізотропності його фізико-механічних властивостей.It is known that ensuring the high quality of large steel products of power and metallurgical engineering is traditionally associated with the homogeneity of the structure and chemical composition of the original forgings made from large ingots. But the known consumable electrodes, which are used to obtain ingots of complex alloy alloys, cannot guarantee obtaining a uniform fine-grained macro- and microstructure of the deposited multilayer ingot along its height. Therefore, the metal of large cast ingots cannot fully meet the ever-increasing requirements for the homogeneity of the structural material and, above all, for the homogeneity of the microstructure and isotropy of its physical and mechanical properties.

Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, є витратний електрод для одержання зливка складнолегованого сплаву за допомогою електрошлакового переплаву, що містить твердосплавні вставки, який виконаний у вигляді центрального циліндричного стрижня, а твердосплавними вставками є шари зерно-порошкового дроту, намотаного по гвинтовій лінії на згаданий центральний циліндричний стрижень, які чергуються з циліндричними шарами кільцевих металевих обичайок і зв'язані між собою пресуванням (Патент України Мо 121525,The closest analogue to the claimed useful model is a consumable electrode for obtaining a complex alloy ingot by means of electroslag remelting, containing carbide inserts, which is made in the form of a central cylindrical rod, and the carbide inserts are layers of grain-powder wire wound along a helical line on the mentioned central cylindrical rod, which alternates with cylindrical layers of ring metal rings and is connected to each other by pressing (Patent of Ukraine Mo 121525,

С220 1/02, 2017).C220 1/02, 2017).

Наявність твердосплавних вставок в зерно-порошковому дроті відомого витратного електрода забезпечує збільшення міцності і опору утоми одержаного зливка складнолегованого сплаву, але не дозволяє зберегти достатньо високу пластичність, в'язкість і тріщиностійкість матриці сплава. При прокатуванні, вальцюванні, куванні, ударному та абразивному зносі твердосплавні вставки вириваються із матриці сплава, внаслідок чого відбувається її прискорене зношення, що призводить до руйнування виробів, одержаних із зливка складнолегованого сплава. Крім цього відомий витратний електрод обмежений в своєму використанні, його неможливо застосовувати для одержання порожнистого зливка. Для цього необхідно висвердлювати отвір в суцільному злитку. Але для зливка, що містить твердосплавні зерна, це дуже складна технологічна операція.The presence of hard alloy inserts in the grain-powder wire of the known consumable electrode increases the strength and fatigue resistance of the resulting complex alloy ingot, but does not allow maintaining a sufficiently high plasticity, viscosity and crack resistance of the alloy matrix. During rolling, rolling, forging, impact and abrasive wear, hard alloy inserts break out of the alloy matrix, as a result of which its accelerated wear occurs, which leads to the destruction of products obtained from a complex alloy ingot. In addition, the known consumable electrode is limited in its use, it cannot be used to obtain a hollow ingot. To do this, it is necessary to drill a hole in a solid ingot. But for an ingot containing carbide grains, this is a very complex technological operation.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції витратного електрода шляхом виконання його порожнистим та модифікування твердосплавних зеренThe useful model is based on the task of improving the design of the consumable electrode by making it hollow and modifying hard alloy grains

Зо порошкового дроту нанодисперсним матеріалом для одержання однорідної дрібнозернистої мікроструктури зливка, яка має високу пластичність, в'язкість, та тріщиностійкість, внаслідок чого підвищується якість складнолегованого сплаву і його фізико-механічні характеристики.Powdered wire is a nanodisperse material to obtain a homogeneous fine-grained ingot microstructure, which has high plasticity, viscosity, and crack resistance, as a result of which the quality of the complex alloy and its physical and mechanical characteristics increase.

Поставлена задача вирішується тим, що у витратному електроді для одержання порожнистого зливка складнолегованого сплаву методом електрошлакового переплаву, що містить твердосплавні вставки у вигляді шарів зерно-порошкового дроту, намотаного по гвинтовій лінії на циліндричні металеві обичайки, які чергуються з циліндричними шарами кільцевих металевих обичайок і зв'язані між собою пресуванням, згідно з корисною моделлю, зерна порошкового дроту модифіковані нанодисперсним порошком карбонітриду титану з розміром наночастинок 10...100 нм і оптимальним складом 0,1...0,2 від об'єму модифікованого матеріалу, при цьому згаданий нанодисперсний порошок скріплений із зернами порошкового дроту розчином рідкого скла.The task is solved by the fact that in the consumable electrode for obtaining a hollow ingot of a complex alloy by the method of electroslag remelting, containing hard alloy inserts in the form of layers of grain-powder wire wound in a helical line on cylindrical metal rings, which alternate with cylindrical layers of ring metal rings and bonded together by pressing, according to a useful model, powder wire grains are modified with nanodispersed titanium carbonitride powder with a nanoparticle size of 10...100 nm and an optimal composition of 0.1...0.2 by volume of the modified material, while the mentioned nanodisperse powder is bonded to powder wire grains with a solution of liquid glass.

Під дією модифікатора на поверхнях твердосплавних зерен утворюється велика кількість центрів кристалізації При плавленні твердосплавні зерна відриваються від електрода, проходять через шлакову та металеву ванну, і під час руху з кристалів, що утворилися з центрів кристалізації, на поверхні твердосплавних зерен формується пластична оболонка, яка в рідкій ванні зростається з кристалами матриці зливка. Запропонований витратний електрод дозволяє отримати порожнистий зливок з рівномірно розподіленими модифікованими твердосплавними зернами і пластичною дрібнозернистою матрицею, яка надійно утримує зерна при технологічному процесі переробки и при експлуатації виробів, одержаних із порожнистого зливка складнолегованого сплаву.Under the action of the modifier, a large number of crystallization centers are formed on the surfaces of hard alloy grains. During melting, hard alloy grains are detached from the electrode, pass through a slag and metal bath, and during movement from the crystals formed from crystallization centers, a plastic shell is formed on the surface of hard alloy grains, which in in a liquid bath grows with the crystals of the ingot matrix. The proposed consumable electrode makes it possible to obtain a hollow ingot with uniformly distributed modified hard alloy grains and a plastic fine-grained matrix, which reliably holds the grains during the technological process of processing and during operation of products obtained from a hollow ingot of a complex alloy.

При розмірах нанодисперсних частинок карбонітріду титану менше, ніж 10 нм, починає відбуватися їх інтенсивне окислення та утворення великих агломератів (агрегації), внаслідок чого активність зерен, як центрів кристалізації, знижується, що негативно позначається на утворенні дрібнодисперсної структури. Збільшення розміру нанодисперсних частинок вище 100 нм призводить до погіршення фізико-механічних властивостей сплаву.When the size of nanodispersed particles of titanium carbonitride is less than 10 nm, their intensive oxidation and the formation of large agglomerates (aggregation) begin to occur, as a result of which the activity of grains as crystallization centers decreases, which negatively affects the formation of a finely dispersed structure. An increase in the size of nanodispersed particles above 100 nm leads to a deterioration of the physical and mechanical properties of the alloy.

Добавка модифікатора у кількості менше, ніж 0,1 95 від об'єму модифікованого матеріалу, зменшує стабільність фізико-механічних характеристик сплаву. Вміст модифікатора більше 0,2 95 від об'єму модифікованого матеріалу ускладнює технологію плавлення зливка. Тільки склад 0,1-0,2 945 від маси зливка поліпшує дію карбонітриду титану і сприяє достатньому 60 модифікуванню твердосплавних зерен порошкового дроту.Addition of a modifier in an amount less than 0.1 95 of the volume of the modified material reduces the stability of the physical and mechanical characteristics of the alloy. The content of the modifier more than 0.2 95 of the volume of the modified material complicates the technology of melting the ingot. Only the composition of 0.1-0.2 945 from the mass of the ingot improves the effect of titanium carbonitride and contributes to sufficient 60 modification of the hard alloy grains of the flux cored wire.

Крім цього структурні та механічні характеристики матеріалу в порожнистому зливку вище, ніж в суцільному злитку, отриманому за найближчим аналогом. Це обумовлено характером охолоджування порожнистого зливка, яке здійснюється з двох сторін (зовні та зсередини), що призводить до покращення структури матриці зливка та його механічних характеристик.In addition, the structural and mechanical characteristics of the material in the hollow ingot are higher than in the solid ingot obtained by the closest analogue. This is due to the nature of the cooling of the hollow ingot, which is carried out from two sides (outside and inside), which leads to an improvement in the structure of the ingot matrix and its mechanical characteristics.

Використання розчину рідкого скла для скріплення нанодисперсного матеріалу із твердосплавними зернами порошкового дроту сприяє збільшенню центрів кристалізації, що призводить до формування дрібнозернистої структури зливка і позитивно впливає на його фізико-механічні і технологічні властивості.The use of a liquid glass solution for bonding nanodisperse material with hard alloy grains of powdered wire contributes to the increase of crystallization centers, which leads to the formation of a fine-grained structure of the ingot and has a positive effect on its physical, mechanical and technological properties.

Поступове формування витратного електрода чергуванням циліндричних шарів зерно- порошкового дроту з твердосплавними зернами, модифікованими нанодисперсним порошком карбонітриду титану, та циліндричних шарів металевих обичайок забезпечує рівномірний розподіл твердосплавних вставок по об'єму в дрібнозернистому матеріалі порожнистого злитка, а це дозволяє витримувати постійний режим плавлення витратного електрода і забезпечує при переплаві отримання якісного порожнистого зливка, в якому рівномірно розподілені по об'єму твердосплавні шари в дрібнозернистій пластичній матриці порожнистого зливка.The gradual formation of the consumable electrode by alternating cylindrical layers of grain-powdered wire with hard alloy grains modified with nanodispersed titanium carbonitride powder and cylindrical layers of metal ingots ensures a uniform distribution of hard alloy inserts throughout the volume in the fine-grained material of the hollow ingot, and this allows the consumable electrode to withstand a constant melting regime and ensures, during remelting, the production of a high-quality hollow ingot, in which hard alloy layers are evenly distributed throughout the volume in the fine-grained plastic matrix of the hollow ingot.

На Фіг. 1 показано запропонований витратний електрод, на Фіг. 2 - розріз по А-А конструкції витратного електрода, представленого на Фіг. 1. Витратний електрод містить центральну циліндричну обичайку 1, на яку по гвинтовій лінії намотаний зерно-порошковий дріт 2, що складається з твердосплавних зерен 3, на поверхню яких нанесений модифікатор в оболонці 4.In Fig. 1 shows the proposed consumable electrode, in Fig. 2 - a section along AA of the construction of the consumable electrode presented in Fig. 1. The consumable electrode contains a central cylindrical shell 1, on which a grain-powder wire 2 consisting of hard alloy grains 3, on the surface of which a modifier in a shell 4 is applied, is wound along a helical line.

Дві півобичайки 5, закріплені дуговою прихваткою б, охоплюють шар намотаного зерно- порошкового дроту 2. Отримана конструкція ущільнюється пресуванням 7. Нарощення на отриману конструкцію чергових шарів зерно-порошкового дроту та обичайок дозволяє отримувати необхідний діаметр витратного електрода.Two half-shells 5, secured with an arc tack b, cover a layer of wound grain-powder wire 2. The resulting structure is compacted by pressing 7. Adding successive layers of grain-powder wire and shells to the resulting structure allows obtaining the required diameter of the consumable electrode.

Приклад.Example.

Для експериментальної перевірки пропонованої корисної моделі виготовляли центральну циліндричну обичайку зі сталі 12 х 18Н10Т діаметром 30 мм та довжиною 1000 мм. На неї намотували зерно-порошковий дріт діаметром 3,5 мм з зернами карбіду вольфраму діаметром 1,6-2,5 мм. На поверхню твердосплавних зерен наносили модифікатор - нанодисперсний порошок карбонітриду титану ТІ(СМ), відповідний ТУ У 24.6-2424050-001-2002, у кількості 0,15 95For the experimental verification of the proposed utility model, a central cylindrical rod made of 12 x 18N10T steel with a diameter of 30 mm and a length of 1000 mm was made. A grain-powder wire with a diameter of 3.5 mm with grains of tungsten carbide with a diameter of 1.6-2.5 mm was wound on it. A modifier was applied to the surface of hard alloy grains - nanodisperse powder of titanium carbonitride TI(SM), corresponding to TU U 24.6-2424050-001-2002, in the amount of 0.15 95

Зо від об'єму модифікованого матеріалу, замішаний на рідкому склі. Як порошок використовували самофлюсуючий зносостійкий порошок СНГН-55. На шар намотаного зерно-порошкового дроту напресовували металеву обичайку. На отриману обичайку знову намотували шар зерно- порошкового дроту. Процес нарощування шарів, що чергуються, продовжували до тих пір, поки не отримали зовнішній діаметр витратного електрода 250 мм. Отриманий витратний електрод переплавляли методом електрошлакової технології на печі А-550 у мідний водоохолоджуваний кристалізатор за наступними параметрами режиму: напруга 0-36 В, струм 1І-600-700 А, швидкість подачі витратного електрода м-0,05 м/хв. Аналіз результатів дослідження показав, що у отриманому зливку твердосплавні зерна рівномірно розподілені по об'єму у вигляді концентричних кіл. Мікроструктура модифікованого зливка однорідна, дрібнозерниста; розмір зерна складає 0,1-1 мм. При литті без модифікування середній розмір зерна складав 3-10 мм.Zo from the volume of the modified material mixed on the liquid glass. Self-fluxing wear-resistant SNGN-55 powder was used as a powder. A metal rod was pressed onto a layer of wound grain-powder wire. A layer of grain-powder wire was again wound on the resulting custom. The process of building up alternating layers was continued until the outer diameter of the consumable electrode was 250 mm. The resulting consumable electrode was remelted by the method of electroslag technology on the A-550 furnace in a copper water-cooled crystallizer according to the following mode parameters: voltage 0-36 V, current 1I-600-700 A, feed speed of the consumable electrode m-0.05 m/min. The analysis of the research results showed that in the obtained ingot, hard alloy grains are evenly distributed over the volume in the form of concentric circles. The microstructure of the modified ingot is uniform, fine-grained; grain size is 0.1-1 mm. When casting without modification, the average grain size was 3-10 mm.

Використання модифікатора забезпечило стабільну гомогенну мікроструктуру і ізотропність його фізико-механічних властивостей.The use of the modifier ensured a stable homogeneous microstructure and isotropicity of its physical and mechanical properties.

Таким чином, запропонований витратний електрод забезпечує формування порожнистого зливка складнолегованого сплаву з підвищеними механічними та експлуатаційними властивостями.Thus, the proposed consumable electrode ensures the formation of a hollow ingot of a complex alloy with increased mechanical and operational properties.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Витратний електрод для одержання порожнистого зливка складнолегованого сплаву методом електрошлакового переплаву, що містить твердосплавні вставки у вигляді шарів зерно- порошкового дроту, намотаного по гвинтовій лінії на циліндричні металеві обичайки, які чергуються з циліндричними шарами кільцевих металевих обичайок і зв'язані між собою пресуванням, який відрізняється тим, що зерна порошкового дроту модифіковані нанодисперсним порошком карбонітриду титану з розміром наночастинок 10...100 нм і оптимальним складом 0,1...0,2 від об'єму модифікованого матеріалу, при цьому згаданий нанодисперсний порошок скріплений із зернами порошкового дроту розчином рідкого скла.USEFUL MODEL FORMULA Consumable electrode for obtaining a hollow ingot of a complex alloy by the method of electroslag remelting, containing hard alloy inserts in the form of layers of grain-powder wire wound in a helical line on cylindrical metal cores, which alternate with cylindrical layers of ring metal cores and are connected to each other by pressing, which is characterized by the fact that the powder wire grains are modified with nanodispersed titanium carbonitride powder with a nanoparticle size of 10...100 nm and an optimal composition of 0.1...0.2 by volume of the modified material, while the mentioned nanodispersed powder is bonded with powder wire grains with liquid glass solution.
UAU201900576U 2019-01-21 2019-01-21 EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY UA134683U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201900576U UA134683U (en) 2019-01-21 2019-01-21 EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201900576U UA134683U (en) 2019-01-21 2019-01-21 EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA134683U true UA134683U (en) 2019-05-27

Family

ID=66641837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201900576U UA134683U (en) 2019-01-21 2019-01-21 EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA134683U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5815684B2 (en) Spherical powder and method for producing the same
US8668760B2 (en) Method for the production of a β-γ-TiAl base alloy
RU2446930C1 (en) Flux-cored wire
JP5703414B1 (en) Method for producing platinum group base alloy
SE454059B (en) SET TO MANUFACTURE POWDER PARTICLES FOR FINE CORN MATERIAL ALLOYS
UA134683U (en) EXPENDITURE ELECTRODES FOR OBTAINING AN EMPTY INSTALLATION OF A FOLDED ALLOY ALLOY
CN111230358B (en) Boride and carbide composite reinforced impact-resistant surfacing wear-resistant alloy powder block and preparation and application thereof
RU2608011C1 (en) Modifier for welding materials
CN102492863B (en) Arc melting method of tungsten alloy with high tungsten content
CN109055792B (en) Method for preparing Al-Ti-C intermediate alloy
RU2630157C2 (en) Method to produce electrodes of alloys based on titanium aluminide
US3905803A (en) Process for producing ingots by electric resistance melting particulate metal under slag
RU2694178C1 (en) Method of doping titanium with carbon nanotubes at chamber electroslag remelting (cer)
RU2534479C2 (en) Disperse composite material
RU2364637C1 (en) Method of heavy-alloyed stainless steel electroslag remelting
JP2009113457A (en) Cylinder for molding machine
RU2163269C1 (en) Method for making laminate ingots by electroslag refining
US3865174A (en) Method for the nonconsumable electrode melting of reactive metals
RU2792515C1 (en) Method for smelting nickel-titanium alloys
RU2263721C2 (en) Method for producing of ingots
JPH05148565A (en) Production of particle dispersed magnesium alloy by using high energy density heat source
UA121525U (en) EXPENDITURE ELECTRODE FOR INJECTION OF FOLDED ALLOY ALLOY IN ACCORDING TO ELECTRIC SLACES
CN105252005B (en) A kind of preparation method of tin alloy silk material for 3D printing
JPH02424B2 (en)
JP3140025B2 (en) Method for producing particle-dispersed aluminum alloy using high energy density heat source