Рациональный выбор скорости литья (плавки)
Скорость литья (плавки) непосредственно определяет глубину лунки, объем переходной области, массу жидкого металла в отливаемом слитке. При большой глубине лунки обеспечиваются лучшие условия для растворения частиц компонентов и более равномерного их распределения, однако усиливаются процессы зональной ликвации. При использовании двойного переплава глубина лунки при первом переплаве может быть принята максимальной, чтобы обеспечить лучшее растворение и распределение составляющих шихты, при втором она должна быть ограничена для ослабления процессов зональной ликвации. В практике литья слитков алюминиевых сплавов скорость литья для сплавов, склонных к зональной ликвации, ограничивается соотношением 124 Для плавки слитков титановых сплавов рекомендуется 126 скорость, при которой глубина лунки не будет превышать величину диаметра отливаемого слитка.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Регулирование давления газов в процессе плавки
Различные условия по ходу процесса плавки, необходимость выдержки расплава на определенных стадиях плавки без подачи жидкого металла в лунку (например, при выведении усадочной раковины) могут вызывать в этих случаях повышенное испарение составляющих сплавов и местную неоднородность слитков. Эффективным средством устранения такой неоднородности является регулирование давления ппертпых газов в процессе плавки, в частности напуск инертных газов при выведении усадочной раковины до давления, необходимого для подавления испарения. Особое внимание при этом должно быть уделено чистоте напускаемого газа. Этот прием особенно эффективен при выплавке слитков большого диаметра для выведения усадочной раковины в этом случае требуется выдерживать расплав в течение длительного времени.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Использование различных методов плавки по переплавам
Еще более широкие возможности обеспечения рафинирования металла и получения однородных по составу и плотных слитков дает использование при первом и втором переплаве различных методов плавки. Наиболее рациональной представляется следующая общая схема: проведение первого переплава при режимах, позволяющих более полно растворять составляющие шихты и рафинировать металл, и второго при режимах, обеспечивающих подавление процессов неравномерного распределения компонентов (испарение, ликвация), предотвращения образования металлургических дефектов (раковин, пор, трещин), устранения неравномерности состава, возникшей при первом переплаве. Исходя из этих целей, очевидно, что для первого переплава наиболее приемлемы ЭЛИ, ВДП, ПДП, для второго переплава ВДП (в вакууме или инертной атмосфере) и ЭШП.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Регулирование давления инертных газов по переплавам
применение вакуумно-аргонной плавки) В ряде случаев стремление обеспечить лучшее рафинирование сплавов от вредных примесей вступает в противоречие с необходимостью предотвратить испарение и неравномерное распределение испаряющихся легирующих компонентов. В таких случаях может быть применена схема вакуумно-аргонной плавки, заключающаяся в проведении первого переплава в вакууме, достаточном для рафинирования металла от примеси, и второго переплава при повышенном давлении нейтрального газа (аргона, гелия), достаточном для подавления испарения п равномерного распределения легирующих компонентов. Метод можно успешно использовать в случаях, когда имеется менее интенсивное испарение с поверхности расплава и более полная конденсация компонента на поверхности кристаллизатора на уровне зоны плавления но сравнению с удаляемой примесью. Как уже отмечалось, использование такой схемы при производстве слитков титановых сплавов, содержащих марганец, обеспечило достаточно глубокое рафинирование металла от водорода и хлоридов магния при равномерном распределении марганца по объему слитков.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Использование двух и более переплавов
Широкие технологические возможности обеспечиваются при использовании нескольких переплавов одним или различными методами плавки. В практике производства СЛИТКОВ титановых сплавов и сплавов па основе тугоплавких металлов используют двойной переплав в вакуумных дуговых и электроннолучевых печах. Наряду с улучшением качества поверхности слитков повторный переплав завершает формирование однородного по составу слитка. В практике некоторых американских фирм при выплавке слитков титановых сплавов, предназначенных для деталей особо ответственного назначения, используют тройной вакуумный дуговой переплав. Наряду с обеспечением лучшей однородности состава слитков применение многократных переплавов можно использовать для достижения более глубокого рафинирования, выплавки слитков большего диаметра и т. п.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Использование металлокерамических электродов
В практике промышленного производства все более широко используют электроды, полученные гидростатическим прессованием в эластичных оболочках смеси чистых порошков и соединений 127. Причины и условия использования этого метода могут быть различными, однако бесспорным преимуществом его является возможность выплавки сплавов с компонентами, резко различающимися по температуре плавления и плотности. Гак, при выплавке сложнолегированных никелевых сплавов, содержащих одновременно и алюминий и вольфрам, достигается высокая степень однородности состава даже при однократном вакуумном дуговом пли электроннолучевом переплаве. Высокая степень однородности состава обеспечивается при использовании легированных штабиков п электродов при вакуумной дуговой или электроннолучевой плавке слитков тугоплавких металлов.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Введение дисперсных частиц тугоплавких компонентов
В некоторых случаях химический состав сплавов не позволяет разработать п использовать лигатуры с достаточно низкой температурой плавления. Равномерное распределение тугоплавких компонентов может быть достигнуто при введении их в виде достаточно дисперсных частиц (порошок, топкая стружка). Важным усло-вием достижения однородности состава слитка в этом случае является обеспечение равномерного перемешивания исходной шихты. Размеры частиц тугоплавкого компонента должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечить их падежное растворение при первом переплаве. Последнее условие необходимо соблюдать, чтобы предотвратить сдвиг нерастворившихся частиц вдоль оси слитка и возникновение вследствие этого зональной химической неоднородности при последующих переплавах. Введение молибдена в измельченном виде (в виде тонкой стружки) позволило успешно преодолеть трудности обеспечения однородного состава слитков сплава, содержащего и послужило основой для разработки промышленной технологии производства слитков этого сплава. Этот метод обеспечил также возможности изготовления титановых сплавов (содержащего 11,5 Мо).
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Использование различных схем и интенсивности перемешивания
В металлургической практике все шире используют различные конструктивные схемы воздействия на жидкий металл лунки отливаемого слитка. Разработаны схемы интенсивного движения металла в горизонтальной, вертикальной плоскостях, знакопеременные соленоиды, предотвращающие направленное движение расплава. Принудительное движение металла используют для обеспечения лучшей поверхности слитка, формирования более совершенной структуры. Его можно эффективно использовать и для воздействия на процессы, определяющие равномерность состава слитков. Так, для достижения более полного растворения частиц тугоплавких компонентов оказывается эффективным интенсивное перемешивание расплава в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Снижение степени прямой ликвации компонентов достигается полным отключением соленоида, вызывающего вращение ванны, или использованием знакопеременного соленоида, подавляющего направленное движение жидкого металла в лунке. Для сплавов, склонных к значительной обратной ликвации, целесообразно применять регламентированное принудительное движение расплава в лунке, обеспечивающего необходимый массообмен между переходной областью и жидким металлом лунки. При выборе схемы и интенсивности движения расплава в лунке в целях обеспечения лучшей химической однородности слитка необходимо учитывать возможное их влияние на другие стороны процесса формирования слитка.
Категория поста: Технологические приемы повышения химической однородности слитков
Образование больших количеств обогащенной жидкой фазы
Образование больших количеств обогащенной жидкой фазы приводит к тому, что к концу затвердевания сплавов А14Си и CuSSn в твердой фазе находится только 1 3, а сплавов Ti8Cu и Ti 11 Сг 2 3 исходного содержания компонента. Это создает предпосылки для сильного влияния перемещения остаточного расплава па характер распределения компонента в слитке. Вместе с тем при оценке зависимости относительного количества компонента в твердой фазе от относительного количества твердой фазы при неравновесной кристаллизации (см. рис. 104), так же, как и в равновесных условиях затвердевания (см. рис. 101), не выявляется какого-либо существенного различия в поведении сплавов, склонных к обратной или прямой ликвации. В наибольшей мере запаздывание перехода легирующих компонентов в твердую фазу проявляется у сплавов алюминия с медью и титана с хромом, в наименьшей у сплава титана с медью. Это не дает оснований связывать характер ликвации компонентов с той или иной особенностью сплавов по темпу кристаллизации и по распределению компонента в твердой и жидкой фазах при затвердевании.
Категория поста: Зональная ликвация в слитках
Определение количества легкоплавких составляющих
Определение количества легкоплавких составляющих в конце затвердевания и оценку темпа кристаллизации для этих сплавов в неравновесных условиях при отсутствии диффузии компонентов в твердой фазе провели по трем известным в литературе методам: 1. По формуле И. В. Горбачева 118 для прямолинейных отрезков ликвидуса и солидуса, к которым па-ми были отнесены системы алюминий медь и титан медь. Расчеты показали значительное и, па наш взгляд, 9632 авышенное количество эвтектики в конце затвердевания для обоих сплавов, а для сплава титана с 8 Си по мере понижения температуры количество жидкой фа-1Ы сначала уменьшилось, а затем резко возросло, в конце 62 - Эти расчеты не были использованы при сравнительном анализе. 2. По методике, предложенной Д. А. Петровым 120, заключающейся в графическом интегрировании выражения Где х концентрация компонента в жидкой фазе т 1 масса незакристаллизовавшейся жидкости у концентрация компонента в твердой фазе.
Категория поста: Зональная ликвация в слитках
