ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Способ производства слитков титановых сплавов включает подготовку шихты, прессование расходуемых электродов с введением в каждую порцию шихты при прессовании электрода двуокиси титана и алюминия и переплав электродов. Используемые компоненты берут фракции (-2) мм в соотношении: двуокись титана 15...20%: алюминий - остальное и перед вводом в порцию шихты их перемешивают.

Использование шихтовых материалов фракции (-2) мм необ­ходимо для обеспечения протекания алюминотермической реак­ции восстановления алюминия и титана из двуокиси титана. Ниж­ний предел крупности шихтовых материалов (А1 иtio2) опреде­ляется условиями пожаро- и взрывобезопасности процесса и со­ставляет, согласно действующим нормативам, десятки микрон.

Содержание алюминия 80% и двуокиси титана 20% опреде­ляется термичностью процесса восстановления Тio2. При этом содержании алюминия выделяется необходимое количество теп­ла, обеспечивающее получение требуемого состава сплава систе­мыal-ti-0 непосредственно в прессованном электроде при его сплавлении методом ВДП. Реакция восстановления начинается при расплавлении алюминия и его перегреве до температуры вы­ше 90°С. Такая температура при ВДП прессованного электрода существует на определенном расстоянии от оплавляемого торца. Таким образом, реакция восстановления и образования лигатуры проходит внутри прессованного электрода. На оплавляемом торце электрода лигатура с заданными физическими параметрами, не­обходимыми для получения бездефектного металла (температура плавления и плотность должны быть ниже, чем данные парамет­ры для расплавленного титанового сплава).

Содержание алюминия 85% и двуокиси титана 15% опреде­ляется составом лигатуры, обеспечивающим заданную темпера­туру плавления и плотность лигатуры, а также оптимальностью порции вводимой лигатуры. При пониженном содержании алю­миния не обеспечивается требуемая термичность процесса. При содержании алюминия более 85% и двуокиси титана менее 15% значительно необоснованно возрастает масса порции вводимой лигатуры, что не технологично. При содержании двуокиси титана более 20% и алюминия меньше 80% могут возникнуть тугоплав­кие газонасыщенные включения, приводящие к дефектам в слит­ках.

Использование способа позволит снизить трудоемкость про­цесса выплавки слитков и повысить его производительность за счет исключения операций предварительной выплавки лигатуры методом вакуумного дугового переплава и разделения лигатуры на куски. При этом существенно экономится сырье: дефицитный губчатый титан и электроэнергия.

Реализацию предложенного способа осуществляли в про­мышленных условиях плавильно-литейного завода ВСМПО. Производили выплавку двойным вакуумным дуговым переплавом слитков диаметром 440 мм и массой 600 кг сплава ВТ6 с допол­нительным легированием каждого слитка 0,05 мас.% кислорода. Расходуемые электроды диаметром 260 мм и массой по 300 кг прессовали из порции шихты массой 15 кг. В каждую порцию шихты вводили расчетное количество двуокиси титана (tio₂и А1, навешивали раздельно, затем навески объединяли и тщательно смешивали). Полученную навеску упаковывали в алюминиевую фольгу и подавали в каждую порцию шихты при прессовании расходуемого электрода.

Полученные слитки обтачивали, проверяли в иммерсионном варианте наличие дефектов методом УЗК, анализировали химиче­ский состав. Из слитков изготавливали полуфабрикаты (прутки диаметром 25 мм и листы). Изучали поведениеtio2 и А1 в остатках прессованных электродов/специально недоплавленных при ВДП. На расстоянии 20 мм от торца обнаружена пустота (раковина), которая образовалась в зоне, где находилась порцияtio2 и А1. Вокруг раковины располагался плавленный металл - лигатура, содержащий 6-8% кислорода, 30-60% алюминия и остальное - титан, вверху прессованного электрода на расстоянии 80 мм от торца следующая порцияtio2 и А1, которая сохранила первоначальный прессованный вид - без каких-либо следов её плавления. Таким образом, наглядно показано протекание реакции восстановленияtio2 и образование лигатуры непосредственно внутри прессованного электрода до выхода данной порции на оплавляемый торец электрода.