» » Печи для плавки титановых сплавов
23.04.2015

Для плавки титановых сплавов используют вакуумно-дуговые, электроннолучевые и плазменные печи с графитовыми тиглями или медными водоохлаждаемыми кристаллизаторами.
Производство титановых слитков осуществляется в основном в вакуумно дуговых печах с водоохлаждаемыми кристаллизаторами. Конструкция этих печей проста (рис. 111), Она состоит из кристаллизатора 2 (медной водоохлаждаемой изложницы) с поддоном 1, герметично соединенных с вакуумной камерой. Внутрь камеры через вакуумное уплотнение введен водоохлаждаемый электрододержатель, к нижнему концу которого приварен расходуемый электрод 5, а к верхнему — гибкий кабель от отрицательного полюса источника постоянного тока. Электрододержатель получает возвратно-поступательное движение от привода. По мере оплавления расходуемого электрода в кристаллизаторе формируется слиток 3. Для стабилизации дуги и перемешивания расплава печи снабжают соленоидами 4.
Печи для плавки титановых сплавов

Изложницы диаметром внутренним) до 370 мм изготавливают из прессованных толстостенных медных труб, а диаметром 450—1000 мм — из толстолистовой хромистой меди методом электродуговой сварки под флюсом. В качестве источников питания используют полупроводниковые выпрямители серии АВП на 12500—50000 А при напряжении 75 В. Для откачки вакуумных печей применяют механические и паромасляные насосы. Обычно плавку ведут при давлении 1,33 Па. При этом не возникает тлеющего разряда или пространственно неустойчивой дуги. Ниже приведены характеристики трех типов печей ДТВ.
Печи для плавки титановых сплавов

Большие объемы однородного расплава для отливки фасонных изделий получают в дуговых гарниссажных печах с расходуемым электродом. Отличительной особенностью этих печей является то, что плавление металла осуществляется не в кристаллизаторе, а в графитовом или металлическом охлаждаемом тигле, на внутренней поверхности которого наморожен слой переплавляемого металла (гарниссаж). Наличие гарниссажа позволяет предотвратить загрязнение расплавов материалом тигля (графитом или медью). Принципиальное устройство таких печей показано на рис. 112. Наиболее распространенными являются печи ОКБ (ДТВГ), технические характеристики которых приведены ниже:
Печи для плавки титановых сплавов

Плавку в печах ОКБ ведут в графитовых тиглях, которые охлаждают с помощью водоохлаждаемых рубашек. Расходуемым электродом служит слиток сплава первого переплава, изготовленный в вакуумно-дуговой печи из прессованного электрода.
Плавку начинают с установки тигля и электрода в печь. Затем печь герметизируют и вакуумируют до остаточного давления 1,33 Па. Расходуемый электрод приваривают к электрододержателю и на пониженном электрическом режиме прогревают тигель и электрод. Затем наплавляют необходимый объем металла и перегревают его до заданной температуры посредством изменения подаваемой на электрод мощности. Средняя стойкость графитовых тиглей 30—40 плавок.
Печи для плавки титановых сплавов

Плавка металла в электронно-лучевых печах (рис. 113) осуществляется за счет тепловой энергии, выделяющейся при резком торможении электронов, разогнанных до больших скоростей, при встрече с кусками шихты. Источником электронов служит электронная пушка с катодом из вольфрама или тантала, нагретого до температуры 2000—2500 °C в вакууме. С помощью фокусирующих и отклоняющих устройств поток электронов, излучаемых электронной пушкой, сосредоточивается в нужном направлении и месте. Во время движения часть энергии электронов расходуется на ионизацию молекул газа. Поэтому одним из условий эффективной работы электронно-лучевых установок является создание глубокого разрежения в них. Обычно плавку ведут при остаточном давлении 0,013 Па. Возможность регулировать поток электронов позволяет нагревать расплав до необходимой температуры и сохранять эту температуру сколько нужно. Это в значительной мере упрощает задачу изготовления тонкостенных отливок.
Печи для плавки титановых сплавов

Электронно-лучевые печи широко применяют для плавки тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, тантала, ниобия) и их сплавов. Достоинствами этих печей являются возможность получения очень высоких температур за счет высокой концентрации энергии и хорошая управляемость мощностью и ее распределением. Вместе с тем этим печам свойственны недостатки: необходимость работы в глубоком вакууме (<133*10в4 Па) и интенсивное испарение легколетучих компонентов, затрудняющее получение сплавов заданного состава и нарушающее режим работы электронной пушки.
Нагрев и плавление металла в плазменных печах осуществляются факелом ионизированного инертного газа (плазмы), нагретого до 10000—30000 °C в дуговых или индукционных плазмотронах.
Плазменно-дуговые печи применяются для плавки титана значительно реже, чем электронно-лучевые. Достоинствами их являются высокая стойкость плазмотронов, возможность получения высоких температур, высокая концентрация энергии. Необходимость использования инертных газов (аргона и гелия) в качестве плазмообразующих существенно удорожает процесс плавки. Более того, при плазменной плавке не происходит дегазация титана и его сплавов. Эти обстоятельства накладывают определенные ограничения на сферу использования этих печей.