Нерасходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов и сплавов

 

Союз Советсиих

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к лвтоескомь свиднюльствь пц 890563 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 1О. 10. 79 (21 } 2862864/24-07 с присоединением заявки .%

Н 05 В 7/08

1овударствеиный комитет (23) Приоритетпо делан изобретений и открытий

Опубликовано 15. 12. 81 Бюллетень Рй46

Дата опубликования описания 18. 12. 81 (53) УДК 621. .365.22 (088.8) А.К-С. Цораев, В.Е. Кутний, lO.А. " чмтйКин, В.T.

В.П. Косенко и В.Х. Фа4зулин (72) Авторы изобретения

Жуков, (71) Заявитель (54) НЕРАСХОДУЕИЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПЛАВКИ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электротермии, и может быть использовано для вакуумной дуговой плавки тугоплавких металлов и их сплавов нерасходуемым электродом.

Известны нерасходуемые электроды из чистого материала — графита или вольфрама $1 ).

Недостатком таких электродов является загрязнение переплавляемого металла материалом электрода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является нерасходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов и сплавов, содержащий стержень из переплавляемого металла, например тантала (2).

Однако эти электроды характеризуются понижением в процессе плавки эрозионной стойкости, что связано с обеднением рабочей поверхности электродов эмиссионной присадкой, трудностями в обеспечении стабильного горения дугового разряда в вакууме, дороговизной(введение дорогостоящей эмиссионноактивной добавки) и слож" ностью порошковой технологии производства электродных материалов из тугоплавких металлов.

Целью изобретения является удешевление электрода и повышение стабильности работы электрода.

Поставленная цель достигается тем,,что стержень выполнен из холоднодеформированного материала со степенью вытяжки 2,5-10,5.

Стержень выполнен из пакета параллельно соединенных между собой прутков.

При холодной деформации со степенье вытяжки 2,5-10,5 происходит искажение структуры металла, которое приводит к уменьшению работы выхода электронов и, как следствие, к увеличению термоэлектронной эмиссии, что способствует более: стабильному горению дугового разряда и возможности проведения плавки на повышенных мощностях, что в свою очередь, улучшает проплав металла и позволяет получить слитки с более качественной поверх-. ностью

Изготовление стержня нерасходуемого электрода в виде пакета, собранного из ряда параллельных холоднодеформированных прутков, позволяет удешевить электрод и получить его необходимого размера.

На фиг ° 1 представлен нерасходуемый электрод, разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 2 — вид Б на фиг. 1 (сечение стержня электрода).

8905

Электрод состоит из электрододержателя 1 (танталовая затравка) и стержня 2, собранного из холоднодеформированных прутков 3 тантала. В танталовой затравке имеется гнездо 4 для установки. центрального прутка.

Изготовление нерасходуемого электрода ведут следующим образом.

Слиток тантала электроннолучевой плавки диаметром, например, 122 мм зачехловывают в медную оболочку толщиной 1 мм и прессуют на гидравлическом прессе 1600 тс до диаметра 40 мм при 950 С. Общее усилие прессования

0 составляет 1100. тс. Полученный пруток в холодную подвергают волочению до 434 мм с последующим профилирова нием через шестигранную фильеру на ключ 26,5 мм. Затем пруток разрезают на отдельные части, длиной 300 мм, с которых стравляют медный чехол в растворе 63 -ной азотной кислоты.

Осветленные в расторе плавиковой кислоты и пергидроля (1:1) прутки собирают в пакет из 7 штук (ф80 мм) и при40 варивают к TGHTGJloBQN затравке диаметром 90 мм по периферии с помощью гелиево-дуговой сварки припоем на

3 мм танталовой проволоки, причем центральный пруток вставляют в гнездо 4 и вокруг него вплотную располагают остальные 6 прутков.

Электрод работает следующим образам.

С помощью резьбового соединения электрод соединяют с электроприводом печи ДДВ-2,5В-0,6 и производят плавку танталовой спеченной шихты в виде таблеток размером 10<10 мм в кристаллизатор диаметром 160 мм.,5S

Режим плавки: остаточное давление атмосферных газов 5 10 мм рт.ст.; натекание 15 ; ток дуги — 12 кА, л-мк .

63 4 напряжение 30-35 В, ток соленоида 5А время плавки 24 ч; скорость плавки

14,5 кг/ч, вес слитка 400 кг.

Возникающие в процессе плавки наросты из-за разбрызгивания металла при его подгруэке в жидкую ванну сплавляют переполюсовкой, т.е. изменением полярности электрода с минуса на плюс. Постоянное поддерживание мощности дуги 360-240 кВт при плавке позволяет получить более качественный слиток, лишенный непроплавов. Работа . электрода отличается стабильностью горения дугового разряда.

Испытания электрода показывают, что использование холоднодеформированного нелегированного стержня тантала, выполненного из пакета прутков, позволяет постоянно поддерживать мощность дугового разряда порядка 400 кВт при плавке в кристаллизатор диаметром

160 мм в отличие от 200-250 кВт при плавке электродом с эмиссионно-актив ной добавкой, повышает стойкость электрода в 1,5 раза. Ведение плавки при стабильном дуговом разряде мощностью около 400 кВт исключает непроплавы, улучшает качество поверхности ,слитка, химический состав и позволяет повысить скорость последующей электроннолучевой переплавки дугового слитка.

Холодная деформация со степенью вытяжки более 2,5 обеспечивая изме" нение микрогеометрии поверхности (образование ступенек, увеличение плотностй. дислокаций, дробление блоков, образование единичных атомов на поверхности и вакансий в поверхностном ряде атомов) и обуславливает значи-тельное снижение работы выхода электронов, в связи с чем отпадает необходимость в применении дорогостоящей эмиссионно-активной добавки и стабилизуется работа электрода. формула изобретения

1. Нерасходуемый электрод д;я плав" ки тугоплавких металлов и сплавов, содержащий стержень из переплавляемого металла, например тантала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности работы, стержень выполнен из холоднодеформированного материала со степенью вытяжки 2,5-10,5. з

2. Электродпоп, 1, отлич а ю шийся тем, что стержень выполнен из пакета параллельно соеди ненных между собой прутков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

890563 4

1. Техника высоких температур.

Пер. с англ. Под ред. В.П. Елютина.

М., ИЛ, 1959. у 2. Авторское свидетельство

N 239986, кл. Н 05 В 7/08, 1969.

ВНИИПИ Заказ 11026/87 Тираж 892 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4