UA53821A

UA53821A - A method for charge materialS delivery to metal bath

Info

Publication number: UA53821A
Application number: UA2001042128A
Authority: UA
Inventors: Володимир Іванович Мірошниченко; Владимир Иванович Мирошниченко; Микола Іванович Левицький; Николай Иванович Левицкий; Юрій Пилипович Анікін; Юрий Филиппович Аникин; Сергій Васильович Ладохін; Сергей Васильевич Ладохин
Original assignee: Фізико-Технологічний Інститут Металів Та Сплавів Нан України; Физико-Технологический Институт Металлов И Сплавов Нан Украины
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2003-02-17

Abstract

A method for charge materials delivery to metal bath includes loading the main charge to the crucible, heating and melting thereof using an electron-beam method with further delivery of an additional charge in the form of powder. The powdered charge is delivered from the container equipped with a sieve for a discrete passing of particles, which makes oscillatory movements, and melt is moved at a speed providing uniform distribution of these particles on surface thereof and thereafter in the volume.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Пропонований винахід стосується спеціальної металургії, зокрема до одержання відливок із нових сплавів з 2 високою стійкістю проти крипу при високих температурах за рахунок дисперсіного зміцнення матриці нерозчинними при нагріві твердими включеннями, а також для одержання рівномірної дрібнозернистої структури крупногабаритних зливків шляхом введення додаткових центрів кристалізації.The proposed invention relates to special metallurgy, in particular to the production of castings from new alloys with 2 high resistance to creep at high temperatures due to dispersion strengthening of the matrix with solid inclusions insoluble when heated, as well as to the production of a uniform fine-grained structure of large ingots by introducing additional crystallization centers.

Відомі способи |1 - З| подачі шихтових матеріалів, в т.ч. у вигляді порошка через дозатор сипучих матеріалів у металеву ванну. Всі ці способи, вирішуючи задачу раціонального введення шихтових матеріалів у 70 вигляді порошка, як традиційних легуючих добавок, тобто з подальшим їх розплавленням і рівномірним розподіленням у розплаві (внаслідок теплової конвекції або зовнішньою дією), непридатні для одержання сплавів типу механічних сумішей, де компонент у вигляді порошка грає роль нерозчинних твердих включень у матриці основного (іншого) компонента або роль мікрохолодильників - зародків кристалізації для одержання дрібнозернистої кристалічної структури. Це пов'язано з тим, що при введенні порошка у розплав вказаними 72 способами, окремі його фракції спікаються, утворюючи агломератні скупчення, не дозволяючи, таким чином, вирішити поставлену задачу.Known methods |1 - Z| supply of bulk materials, including in the form of powder through a bulk material dispenser into a metal bath. All these methods, solving the problem of rational introduction of charge materials in the form of powder, as traditional alloying additives, that is, with their subsequent melting and uniform distribution in the melt (due to thermal convection or external action), are unsuitable for obtaining alloys of the type of mechanical mixtures, where the component in in the form of a powder plays the role of insoluble solid inclusions in the matrix of the main (other) component or the role of micro-refrigerators - nuclei of crystallization to obtain a fine-grained crystalline structure. This is due to the fact that when the powder is introduced into the melt in the specified 72 ways, its individual fractions are sintered, forming agglomerate clusters, thus preventing the solution of the given problem.

Найближчим є спосіб |4), при якому дисперсні частинки вводяться нижче рівня розплаву у вакуумованому контейнері. Розплав під дією вакуума поступає у форму, частинки омиваються багатократно все чистішим розплавом, що сприяє їх змочуванню, рівномірному розподіленню в розплаві і запобігає утворенню агломератних скупчень.The closest is the method |4), in which dispersed particles are introduced below the level of the melt in a vacuumed container. The melt enters the mold under the influence of vacuum, the particles are repeatedly washed with increasingly pure melt, which contributes to their wetting, uniform distribution in the melt and prevents the formation of agglomerate clusters.

Недоліком цього способу є те, що він не дозволяє одержувати композиційні матеріали на основі високореакційних (Ті, 77) та тугоплавких (Мо, МБ, МУ) металів, оскільки плавки проводяться у вакуумі, що виключає можливість використання вакуумного контейнера. Крім цього, введення такого контейнера супроводжується попаданням в розплав матеріалу контейнера, що призводить до зміни хімічного складу.The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain composite materials based on highly reactive (Ti, 77) and refractory (Mo, MB, MU) metals, since melting is carried out in a vacuum, which excludes the possibility of using a vacuum container. In addition, the introduction of such a container is accompanied by getting into the molten material of the container, which leads to a change in the chemical composition.

Метою пропонованого винаходу є забезпечення рівномірного розподілення порошкової шихти у розплаві при « виплавці тугоплавких та високореакційних металів у вакуумі. Поставлена мета досягається тим, що у способі введення шихтових матеріалів у металеву ванну, який включає завантаження основної шихти у тигель, нагрів і розплавлення її електронно-променевим способом з послідуючим введенням додаткової шихти у вигляді порошку, згідно з винаходом, порошкову шихту вводять із контейнера, оснащеного ситом для дискретного -- проходження частинок, який здійснює коливальні рухи, а розплав перемішується зі швидкістю, що забезпечує Га рівномірне розподілення цих частинок на його поверхні, а потім і в об'ємі.The purpose of the proposed invention is to ensure uniform distribution of the powder charge in the melt during the melting of refractory and highly reactive metals in a vacuum. The goal is achieved by the fact that in the method of introducing charge materials into a metal bath, which includes loading the main charge into a crucible, heating and melting it by an electron beam method with subsequent introduction of an additional charge in the form of powder, according to the invention, the powder charge is introduced from a container, equipped with a sieve for discrete passage of particles, which carries out oscillating movements, and the melt is mixed at a speed that ensures uniform distribution of these particles on its surface, and then in the volume.

Суть способу пояснюється кресленням (фіг.). соThe essence of the method is explained by the drawing (fig.). co

Спосіб реалізується таким чином. У тигель 1 із системою електромагнітного перемішування (СЕМП) 2 со завантажується і розплавляється основна шихта 3. До ванни розплаву підводиться контейнер 4 за допомогою 3о пристрою для подачі 5 із завантаженою порошковою шихтою 6. Дно контейнера 4 оснащене ситом 7, розмір о отворів якого забезпечує дискретне проходження частинок, і заслінкою 8, що запобігає неконтрольованому висипанню порошку та захищає сито 7 від запилення у неробочому стані. Для здійснення введення порошкової шихти 6 контейнеру 4 надаються коливальні рухи вібратором 9, а СЕМП 2 забезпечує постійне оновлення « поверхні розплаву у зоні введення шихти 6 і рівномірне її розподілення в об'ємі рідкометалевої ванни. ЗThe method is implemented as follows. The main charge 3 is loaded and melted into the crucible 1 with an electromagnetic stirring system (EMF) 2. The container 4 is brought to the melt bath using a feeding device 5 with the loaded powder charge 6. The bottom of the container 4 is equipped with a sieve 7, the size of the holes of which ensures discrete passage of particles, and a flap 8, which prevents uncontrolled spillage of powder and protects the sieve 7 from dusting in an idle state. To implement the introduction of the powder charge 6, the container 4 is given oscillating movements by the vibrator 9, and the SEMP 2 provides constant renewal of the surface of the melt in the area of the introduction of the charge 6 and its uniform distribution in the volume of the liquid metal bath. WITH

Приклад. с Перевірку способу здійснювали у ФТІМС НАН України. Плавки проводили в електронно-променевій установці з» в мідному водоохолоджуваному тиглі з системою електромагнітного перемішування розплаву. Як матричний сплав використовували титановий сплав ВТ1-0 (технічний титан), в який вводили дисперсні частинки нітриду титану (ТІМ) фракцій 30...8Омкм в кількості 0,1...0,390.Example. c Verification of the method was carried out at the FTIMS of the National Academy of Sciences of Ukraine. Melting was carried out in an electron-beam installation in a copper water-cooled crucible with a system of electromagnetic stirring of the melt. As a matrix alloy, titanium alloy VT1-0 (technical titanium) was used, into which dispersed particles of titanium nitride (TIM) fractions of 30...8μm in the amount of 0.1...0.390 were introduced.

Після розплавлення основної шихти і наведення рідкометалевої ванни достатнього об'єму до ванни і-й підводився контейнер з порошком нітриду титану, який через сито за допомогою вібратора висипався у тигель, оз де СЕМП забезпечувала рівномірне його розповсюдження. Після необхідної витримки метал зливався у графітову форму 2240мм, висотою З0Омм. Ефективність способу оцінювалась за величиною макрозерна на со поперечному перерізі зливка і рівнем механічних властивостей металу. Результати досліджень приведені у ко 250 таблиці. га Як свідчать одержані дані, пропонований спосіб дозволяє одержувати рівномірну дрібнозернисту структуру по перерізу зливка і досягти більш високих і стабільних значень характеристик міцності та пластичності. » щ 02 Проютит! 71111111 ви? язвхиві 0 обеви бо ЛІТЕРАТУРАAfter melting the main charge and introducing a liquid metal bath of sufficient volume to the bath, a container with titanium nitride powder was brought to the bath, which was poured through a sieve into a crucible with the help of a vibrator, where the SEM ensured its uniform distribution. After the necessary exposure, the metal was poured into a graphite mold of 2240 mm with a height of 30 mm. The efficiency of the method was evaluated by the size of the macrograin on the cross-section of the ingot and the level of mechanical properties of the metal. The results of the research are given in Table 250. ha As the obtained data show, the proposed method allows obtaining a uniform fine-grained structure across the ingot cross-section and achieving higher and more stable values of strength and plasticity characteristics. » sh 02 Proyutit! 71111111 are you? scathing 0 obevy because LITERATURE

1. Патент ГДР Мо56.588 В22в. 20.06.67. 2. Патент США Мо3788839 С22в 9/08; С22с 21/00 29.01.74. 3. Патент США Мо3847592 С22в 9/12; С21с 7/00. 12.11.74. 4. Патент України Мо10630 С22с 1/06 25.12.96 (бюл.Мо4).1. GDR patent Mo56.588 B22v. 20.06.67. 2. US patent Mo3788839 C22v 9/08; C22c 21/00 01.29.74. 3. US patent Mo3847592 C22v 9/12; C21c 7/00. 12.11.74. 4. Patent of Ukraine Mo10630 C22s 1/06 25.12.96 (bul. Mo4).

Claims

Formula of the invention 70 Method of introducing charge materials into a metal bath, which includes loading the main charge into a crucible, heating and melting it by the electron-beam method, followed by the introduction of an additional charge in the form of a powder, which is characterized by the fact that the powder charge is introduced from a container equipped with a sieve for discrete passage of particles, which performs oscillatory movements, and the melt is moved at a speed that ensures the uniform distribution of these particles on its surface, and then in the volume.

« «- sch (ee) Ge) IS o) - s z

1 (95) (ee) with 50 -M bo b5