Способ электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков жаропрочных сплавов



Способ электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков жаропрочных сплавов
Способ электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков жаропрочных сплавов
C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2673702:

Публичное акционерное общество "Русполимет" (RU)

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для оплавления боковой поверхности цилиндрических слитков жаропрочных сплавов в металлургических установках с источниками энергии поверхностного действия, например электронно-лучевых. Способ включает предварительный нагрев сканирующими электронными лучами поверхности слитка до температуры 600-800°С, формирование ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращение слитка вокруг его горизонтальной оси, а после завершения оплавления осуществляют нагрев поверхности слитка сканирующими электронными лучами в течение одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30% от таковой при оплавлении. Изобретение обеспечивает отсутствие трещин в переплавленном слое слитков жаропрочных сплавов на никелевой основе при остывании слитка после завершения процесса оплавления. 3 ил.

 

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для оплавления боковой поверхности цилиндрических слитков жаропрочных сплавов в металлургических установках с источниками энергии поверхностного действия, например электронно-лучевых.

Известен способ плазменно-дугового нагрева поверхностного слоя слитков жаропрочных сплавов, включающий одновременное вращение слитка относительно горизонтальной продольной оси, перемещение слитка вдоль этой оси и поддержание на боковой поверхности слитка под плазмотроном за счет плазменно-дугового нагрева ванны жидкого металла (Оптимизация режимов ПДРП с целью снижения склонности металла переплавленного слоя к образованию трещин. Лихобаба А.В., Латаш Ю.В. Торхов Г.В. Проблемы специальной электрометаллургии. - 1993, - №4, - с. 62-69.)

Недостатком известного способа является проблема растрескивания металла переплавленного слоя и зоны термического влияния вследствие нагрева локальных объемов металла плазменной дугой. Образование трещин обусловлено соотношением напряжений из-за неоднородного и нестационарного температурного поля и прочностных свойств металла, также зависящих от температуры.

Известен способ электронно-лучевого оплавления поверхности цилиндрических слитков, включающий нагрев электронными лучами поверхности слитка, формирования ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращение слитка вокруг его горизонтальной оси. (Патент Украины №46061 С22В 9/04, 9/22. Способ электронно-лучевого оплавления поверхности цилиндрических слитков. Тригуб Н.Л., Дереча А.Я., Калинюк А.Н., Жук Г.В. Бюл. №5 от 15.05.2002).

Недостатком известного способа является проблема образования трещин в переплавленном слое слитков жаропрочных сплавов на никелевой основе при остывании слитка после завершения процесса оплавления. Образование трещин обусловлено возникновением существенных напряжений в слитке из-за высоких градиентов температур в остывающем слитке и снижения прочностных свойств жаропрочных сплавов в температурном интервале хрупкости этих сплавов.

Наиболее близким по сути является известный способ электронно-лучевого оплавления поверхности цилиндрических слитков, включающий предварительный нагрев сканирующими электронными лучами поверхности слитка до температуры 600-800°С, формирование ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращение слитка вокруг его горизонтальной оси. (Патент Украины №88564 С22В 9/04, 9/22, С22С 33/04. Способ электронно-лучевого оплавления поверхности цилиндрических слитков большого диаметра. Тригуб Н.П., Жук Г.В., Березос В.А. Бюл. №20 от 26.10.2009).

Недостатком данного способа является проблема образования трещин в переплавленном слое слитков жаропрочных сплавов на никелевой основе при остывании слитка после завершения процесса оплавления. Образование трещин обусловлено возникновением существенных напряжений в слитке из-за высоких градиентов температур в остывающем слитке и снижения прочностных свойств жаропрочных сплавов в температурном интервале хрупкости этих сплавов.

Задачей и техническим результатом изобретения является удаление указанного недостатка и разработка способа, который сможет обеспечить отсутствие трещин в оплавленном слое слитков жаропрочных сплавов.

Технический результат достигается тем, что после завершения оплавления слитка осуществляют нагрев его поверхности сканирующими электронными лучами в течении одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30% от таковой при оплавлении (фиг. 3).

Сутью изобретения является то, что в известном способе электронно-лучевого оплавления поверхности цилиндрических слитков, включающего предварительный нагрев сканирующими электронными лучами 1 поверхности слитка 2 (фиг. 1) до температуры 600-800°С, формирование ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращения слитка вокруг его горизонтальной оси после завершения оплавления слитка осуществляют нагрев его поверхности сканирующими электронными лучами в течении одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30% от таковой при оплавлении.

Пример. Оплавление слитков жаропрочных сплавов на никелевой основе марок ЭИ-698 и ЭП-718 осуществляли в электронно-лучевой установке типа УЭ-108.

Установка имеет технологическое оборудование (3) и оборудована электроннолучевыми пушками (4) для нагрева и оплавления цилиндрических слитков. (Фиг. 1).

Оплавление слитков жаропрочных сплавов осуществляли следующим образом. На поверхность слитка (2), который вращается вокруг горизонтальной оси с помощью технологического оборудования (3), направляли электронные лучи (1). Лучи расфокусировали и проводили сканирование в продольной и поперечной координатах относительно горизонтальной оси слитка. Поверхностный слой слитка за несколько оборотов нагревали электронными лучами до температуры 600-800°С. Далее прекращали сканирование электронных лучей в поперечной координате относительно оси слитка, фокусировали их и проводили сканирование только в продольной координате в виде удлиненного овала (фиг. 2). Лучи фокусировались удовлетворительно, размер фокальных пятен составил 10-20 мм. Поверхностный слой расплавляли по всей длине фокальных пятен, слиток вращали вокруг его горизонтальной оси, в результате чего происходило полное оплавление поверхностного слоя. После завершения процесса оплавления электронными лучами вновь проводили сканирование в продольной и поперечной координатах относительно горизонтальной оси слитка (фиг. 3) в течение одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30% от таковой при оплавлении.

После оплавления получали поверхность слитков чистую, гладкую, с шероховатостью в пределах 3-4 классов при волнистости поверхности соответственно равной 0,2-0,6 мм и отсутствии трещин.

Таким образом, данный метод позволяет оплавлять боковую поверхность слитков жаропрочных сплавов без образования трещин.

Предлагаемый способ поясняется рисунками:

- фиг. 1 - схема предварительного нагрева поверхности слитков жаропрочных сплавов;

- фиг. 2 - схема оплавления слитков жаропрочных сплавов;

- фиг. 3 - схема нагрева поверхности слитков жаропрочных сплавов после оплавления.

Способ электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков жаропрочных сплавов, включающий предварительный нагрев сканирующими электронными лучами поверхности слитка до температуры 600-800°С, формирование ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращение слитка вокруг его горизонтальной оси, отличающийся тем, что после завершения оплавления осуществляют нагрев поверхности слитка сканирующими электронными лучами в течение одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30% от таковой при оплавлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для плавки в вакууме тугоплавких и химически активных металлов. Устройство содержит камеру плавления, охлаждаемый тигель для плавления металлической шихты и очистки от тяжелых и легких примесей получаемого расплава, механизм наклона тигля, электронно-лучевые пушки, расположенные под разными углами по отношению к оси корпусу плавильной камеры, и кристаллизатор для формирования слитка.

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности к средствам изменения структуры черных и цветных металлов и их сплавов посредством электромагнитных полей.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для последовательной термической обработки жидкого электропроводящего материала. Процесс включает плавление и рафинирование подлежащего обработке материала при различных давлениях в разных камерах обработки с источниками тепла.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при управлении плавкой в электронно-лучевой печи. В способе управляют сигналом местоположения электронного луча с помощью устройства генерации диаграммы сканирования электронного луча и направлением электронного луча в соответствии с управляющим сигналом, направленным в средство управления электронным лучом, обнаруживают пятна высокой интенсивности электронного луча, образованные электронным лучом на поверхности жидкого металла на поде или в кристаллизаторе, с помощью формирователя изображений, с помощью операционного устройства вычисляют разность местоположений между фактическим местоположением пятна высокой интенсивности электронного луча, обнаруженного формирователем изображения, и заранее заданным в начале процесса плавления местоположением, которое должно облучаться электронной пушкой, генерируют сигнал для коррекции вышеупомянутой разности местоположений, вычисленной операционным устройством, с помощью устройства испускания и осуществляют добавление корректирующего сигнала к управляющему сигналу с помощью устройства для добавления корректирующего сигнала, при этом управляют местоположением упомянутого пятна высокой интенсивности электронного луча так, чтобы вычисленная разность местоположений между фактическим местоположением пятна высокой интенсивности электронного луча, обнаруженного формирователем изображения, и заранее заданным в начале процесса плавления местоположением, которое облучают электронной пушкой, не превышала заранее заданное значение.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавки и литья химически активных металлов и их сплавов. Способ включает получение расплавленного металла в двух камерах, сообщающихся между собой с образованием гарнисажа в месте их сообщения, при этом в первой камере расплав получают с помощью электрической дуги между верхним расходуемым электродом и расположенным в кристаллизаторе нижним электродом и очищают расплав металла от газовых, легких и тяжелых примесей, осуществляют передачу расплавленного металла за счет проплавления гарнисажа из первой камеры во вторую камеру, в которой осуществляют доводку его путем электронно-лучевого нагрева, и последовательный слив очищенного расплавленного металла в кристаллизатор.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению высококачественных слитков и заготовок изделий из легированных интерметаллических сплавов на основе гамма-алюминида титана.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе ниобия, которые могут быть использованы для изготовления рабочих лопаток ГТД.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавки и литья высокореакционных металлов и сплавов. В способе регулируют подачу расплава из первой камеры во вторую с обеспечением герметичности между ними посредством установленной в месте сообщения камер охлаждаемой вставки из переплавляемого металла, которую проплавляют по центру с помощью независимого источника плавления, при этом величину проплавляемого отверстия во ставке регулируют с обеспечением пропускной способности, соответствующей объему очищенного расплава.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для плавления и литья металлического материала. Устройство содержит плавильное пространство, пространство рафинирования, соединяющееся по текучей среде с плавильным пространством, приемный резервуар, соединяющийся по текучей среде с пространством рафинирования, содержащий первую зону выпуска металлического материала в первом положении в приемном резервуаре и вторую зону выпуска металлического материала во втором положении в приемном резервуаре, и по меньшей мере один источник энергии для плавления металлического материала, выбранный из группы, состоящей из электронно-лучевой пушки и плазменного генератора, причем приемный резервуар дополнительно содержит первый проточный канал расплавленного материала, определяемый в первом положении, если по меньшей мере один источник энергии для плавления сконфигурирован и используется для направления энергии в первую зону выпуска, обеспечивая поток расплавленного материала в первой зоне выпуска, и второй проточный канал расплавленного материала, определяемый во втором положении, если по меньшей мере один источник энергии для плавления сконфигурирован и используется для направления энергии во вторую зону выпуска, обеспечивая поток расплавленного материала во второй зоне выпуска.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства слоистых слитков. Способ включает плавление металлической шихты и рафинирование получаемого расплава, при этом осуществляют плавление металлической шихты и рафинирование получаемого расплава в тигле, разделенном на секции проплавляемыми пластинами, состав которых соответствует составу загружаемой в каждую секцию тигля металлической шихты, путем поочередного проплавления с помощью электронно-лучевых пушек в каждой секции шихты и упомянутой проплавляемой пластины с получением металлического расплава, который сливают в один кристаллизатор через сливы в тигле для формирования слоистого слитка, при этом перед загрузкой шихты место слива металлического расплава в каждой секции закрывают предварительно очищенной от примесей металлической пластиной.

Изобретение относится к области термообработки металлов и может быть использовано для упрочнения деталей автосцепок железнодорожного транспорта. Способ термоупрочнения включает индукционный нагрев автосцепки и последующее ее охлаждение.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к обработке колеса железнодорожного транспорта. Проводят упрочнение поверхности упомянутого колеса путем сканирования с оплавлением при плотности мощности дуги 104-105 Вт/см2 электродом с непрерывно-последовательным проплавлением по ходу сканирования канала тороидальной формы с локальным объемом V=1,0-150 мм3 с обеспечением отношения единичной площади теплоотвода к объему расплавленного металла, ограниченного этой площадью, в пределах 0,4-4, при этом время упомянутого высокотемпературного воздействия на локальный объем составляет в τ=0,02-0,4 с при отношении шага сканирования к толщине электрода в пределах 0,7-1,2.

Изобретение относится к установке лазерной обработки для измельчения магнитных доменов текстурированного листа электротехнической стали путем настройки лазерного пучка, фокусируемого на текстурированный лист электротехнической стали и сканируемого в направлении сканирования (варианты).

Изобретение относится к области индукционной термообработки деталей, имеющих по меньшей мере частично цилиндрическую часть и дисковую часть, диаметр которой больше диаметра цилиндрической части, причем центральные оси упомянутых частей совпадают.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термоциклической обработке (ТЦО) сталей перлитного класса, применяемых в нефтяной, газовой промышленности, вагоностроении и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к производству стальной полосы с отожженным цинковым покрытием. Способ включает стадии, согласно которым сталь подвергают цинкованию с последующим отжигом с получением покрытия на стали и оцинкованную отожженную сталь подвергают термообработке с предварительным легированием, проведенной перед горячей штамповкой при температуре в диапазоне от 850°F (454°C) до 950°F (510°C).

Изобретение относится к холоднокатаному и отожженному стальному листу. Для повышения предела прочности при растяжении и предела текучести и обеспечения подходящей пластичности, заготовку, содержащую, мас.%: 0,10≤C≤0,13, 2,4≤Mn≤2,8, 0,30≤Si≤0,55, 0,30≤Cr≤0,56, 0,020≤Ti≤0,0500,0020≤B≤0,0040, 0,005≤Al≤0,050, Mo≤0,010, Nb≤0,040, 0,002≤N≤0,008, S≤0,005, P≤0,020, остальное - железо и неизбежные примеси, нагревают, подвергают горячей прокатке для получения горячекатаного листа, охлаждают и подвергают лист холодной прокатке, отжигу, охлаждению до заданной температуры, выдержке и охлаждению до комнатной температуры, при этом полученный холоднокатаный отожженный стальной лист имеет микроструктуру, состоящую из, в долях поверхности, мартенсита и/или нижнего бейнита указанный мартенсит включает свежий мартенсит и/или самоотпущенный мартенсит, сумма процента доли поверхности мартенсита и нижнего бейнита составляет 60-95%, 4-35% бейнита с низким содержанием карбида, 0-5% феррита и менее 5% остаточного аустенита в виде островков.

Изобретение относится к области металлургии, в частности термической обработке сварных соединений рельсов. Для уменьшения износа рельсов в области сварного соединения и восстановления структуры и свойств в области сварных соединений способ включает первоначальный нагрев всего сечения рельса в области сварного соединения до температуры нагрева под закалку на длину, превышающую длину зоны термического влияния сварки и первоначальную закалку; затем производят повторный нагрев поверхностного слоя по меньшей мере головки рельса в зонах термического влияния первоначального нагрева до температуры нагрева под закалку, при этом длину участков повторного нагрева задают таким образом, чтобы исключить наложение зон термического влияния повторного нагрева на сварной шов, и далее производят повторную закалку.

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированию железа азотом. Способ легирования расплава железа азотом включает получение порошковой смеси путем перемешивания порошка железа с порошками нитридов бора или алюминия, полученную порошковую смесь прессуют в брикеты при давлении 30-40 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления детали, имеющей бейнитную микроструктуру с минимальной прочностью на разрыв 800 МПа и используемой в автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области металлургии. Вакуумная индукционная плавильно-заливочная установка для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой содержит камеру плавильную со сферической крышкой, шлюзовую камеру, блок откатной и охлаждаемый медный подъемный стол.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для оплавления боковой поверхности цилиндрических слитков жаропрочных сплавов в металлургических установках с источниками энергии поверхностного действия, например электронно-лучевых. Способ включает предварительный нагрев сканирующими электронными лучами поверхности слитка до температуры 600-800°С, формирование ванны жидкого металла вдоль его образующей и вращение слитка вокруг его горизонтальной оси, а после завершения оплавления осуществляют нагрев поверхности слитка сканирующими электронными лучами в течение одного оборота слитка, причем мощность электронно-лучевого нагрева составляет 20-30 от таковой при оплавлении. Изобретение обеспечивает отсутствие трещин в переплавленном слое слитков жаропрочных сплавов на никелевой основе при остывании слитка после завершения процесса оплавления. 3 ил.

Наверх