Разработка технологии плавки слитков высококачественного титанового сплава

               
Обновить: 04-09-2020
               
Abst:

В конце 1940-х годов технология вакуумной дуговой плавк […]

В конце 1940-х годов технология вакуумной дуговой плавки плавящимся электродом (VAR) была в основном зрелой. Что касается процесса плавки, то в титановых сплавах аэрокосмического и роторного качества со сложными компонентами обычно используется тройной VAR-процесс для улучшения состава слитка. Однородность, уменьшение дефектов, таких как включения и сегрегация, и повышение стабильности качества партии.
Для титановых сплавов Ti-6246, Ti-17, Ti-1023, содержащих больше β-стабилизирующих элементов (Mo, Cr, Fe и т. Д.), Плотность тока должна быть уменьшена во время последней плавки VAR, а скорость плавки и затвердевания должна контролировать, чтобы подавить производство. Сильная сегрегация дендритов β-стабилизирующего элемента.
В настоящее время разработаны некоторые новые методы мониторинга, подходящие для плавки VAR. Например, американская компания ATI применяет технологию предотвращения боковой дуги и датчика положения дуги, и оператор может наблюдать движение дуги и трехмерное изображение контура расплава. Кроме того, недавно разработанное программное обеспечение для моделирования плавления может выполнять численное моделирование реального процесса плавления.
В дополнение к методу плавки VAR была разработана технология плавки с холодным подом (CHM), подходящая для получения слитков титанового сплава. В зависимости от различных источников тепла она делится на два типа: электронно-лучевая плавка с холодным подом (ЭЛПНП) и плазменная плавка с холодным подом (ПАЧМ). Практика показала, что холодная плавка значительно лучше, чем VAR-плавка, с точки зрения исключения включений высокой плотности, включений низкой плотности и улучшения однородности состава, что позволяет достичь чистого производства материалов из титанового сплава с нулевым дефектом и стать высокопроизводительным , многогрупповой юань и производство высокочистых титановых сплавов незаменимая технология плавки.
В настоящее время в Соединенных Штатах реализовано промышленное производство высококачественной плавки слитков титанового сплава на холодном поде, а метод плавки на холодном поде включен в стандарт материалов, например, стандарт компании GE «Высококачественный β-кованый Ti «-17 детали из титанового сплава» предусматривает: вращающиеся детали Для титановых сплавов преимущественно используются материалы марки С, а именно холодный под + вакуумная плавка плавящихся материалов (HM + VAR); Марка C может заменить марку B (трехкратная вакуумная плавка расходных материалов); другие стандарты «высококачественная поковка α + β стандартного качества» Детали из титанового сплава Ti-6Al-4V »,« лезвия из титанового сплава премиум-класса Ti-6Al-4V »,« кованые детали из титанового сплава Ti-6242 премиум-класса α + β »и т. д. ., также входят в высший уровень материалов "HM + VAR".
Технология электронно-лучевой плавки с холодным подом предназначена для плавки титановых сплавов в закрытой вакуумной камере печи. В последние годы достигнутый технический прогресс включает: улучшение компоновки пода, получение слитков различной формы (квадратные слябы, толстостенные полые слитки) и улучшение для повышения эффективности производства; Используя технологию цифрового моделирования плавки, он может точно моделировать трехмерную форму ванны расплава, условия на границе раздела жидкость-твердое тело, условия на границе раздела боковых стенок и прогноз температуры во время переходной стадии затвердевания слитка. Американская организация по стандартизации аэрокосмических материалов сформулировала стандарт материалов для производства титановых сплавов на одном холодном поде, которым является AMS6945 (учитывая улетучивание элементов Al с высоким давлением пара в условиях высокого вакуума во время плавки ЭЛППЭ, содержание Al должно быть быть соответствующим образом увеличено), так что одна ЭЛППН. Плавленая пластина из Ti-6Al-4V заменяет изделия из пластин, выплавленных методом VAR или "HM + VAR".
Еще одно важное применение электронно-лучевой плавки с холодным подом - переработка остатков титана. TIMET запустила бизнес по переработке под названием «Toll Melting», который может предоставить клиентам замкнутый цикл рециклинга титановых ломов и использовать EBCHM плавку для преобразования их в слитки или промежуточные заготовки, чтобы гарантировать, что сырье клиентов возвращается в их продукцию. В цепочке поставок реализовано управление по замкнутому циклу для дальнейшего снижения затрат. В 2015 году на ВСМПО была установлена ​​печь для электродуговой плавки черепа (SAR: Skull Arc Melting), которая реализовала переработку отходов титана с высокой добавленной стоимостью (обрезки титана, блоки) и принесла огромные экономические выгоды. Согласно статистическим данным, за последние десять лет моя страна оборудовала около 10 электронно-лучевых плавильных печей с холодным подом. Они расположены в компаниях Baoti Group, Baosteel Group, Luoyang Shuangrui Wanji, Yunnan Titanium Industry, Qinghai Juneng Titanium Industry, Panzhihua Yun Titanium Industry, Shaanxi Tiancheng Aviation Materials и других предприятиях.

ru.ferrotitanium.net

0