Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш
Приведены результаты экспериментов по плазменно-дуговому переплаву заготовки, скомпактированной из стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш. Определены технологические особенности переплава, получены слитки при литье в изложницу и плавке в проходной кристаллизатор. Исследованы химический состав и качество...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Назва видання: | Современная электрометаллургия |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96265 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, В.Р. Бурнашев, Ю.А. Никитенко // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 21-23. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-96265 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-962652016-03-14T03:02:06Z Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Бурнашев, В.Р. Никитенко, Ю.А. Плазменно-дуговая технология Приведены результаты экспериментов по плазменно-дуговому переплаву заготовки, скомпактированной из стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш. Определены технологические особенности переплава, получены слитки при литье в изложницу и плавке в проходной кристаллизатор. Исследованы химический состав и качество полученных слитков. The results of experiments on plasma-arc remelting of a billet, compacted of EP609-Sh heat-resistant steel chips, are given. The technological peculiarities of remelting were determined, ingots were produced in casting into mould and melting into a through-passage mould. Chemical composition and quality of produced ingots were investigated. 2011 Article Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, В.Р. Бурнашев, Ю.А. Никитенко // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 21-23. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96265 669.-187.58 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Плазменно-дуговая технология Плазменно-дуговая технология |
| spellingShingle |
Плазменно-дуговая технология Плазменно-дуговая технология Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Бурнашев, В.Р. Никитенко, Ю.А. Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш Современная электрометаллургия |
| description |
Приведены результаты экспериментов по плазменно-дуговому переплаву заготовки, скомпактированной из стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш. Определены технологические особенности переплава, получены слитки при литье в изложницу и плавке в проходной кристаллизатор. Исследованы химический состав и качество полученных слитков. |
| format |
Article |
| author |
Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Бурнашев, В.Р. Никитенко, Ю.А. |
| author_facet |
Шаповалов, В.А. Биктагиров, Ф.К. Бурнашев, В.Р. Никитенко, Ю.А. |
| author_sort |
Шаповалов, В.А. |
| title |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш |
| title_short |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш |
| title_full |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш |
| title_fullStr |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш |
| title_full_unstemmed |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш |
| title_sort |
плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали эп609-ш |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Плазменно-дуговая технология |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96265 |
| citation_txt |
Плазменно-дуговой переплав заготовки, скомпактированной из стружки стали ЭП609-Ш / В.А. Шаповалов, Ф.К. Биктагиров, В.Р. Бурнашев, Ю.А. Никитенко // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 21-23. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT šapovalovva plazmennodugovojpereplavzagotovkiskompaktirovannojizstružkistaliép609š AT biktagirovfk plazmennodugovojpereplavzagotovkiskompaktirovannojizstružkistaliép609š AT burnaševvr plazmennodugovojpereplavzagotovkiskompaktirovannojizstružkistaliép609š AT nikitenkoûa plazmennodugovojpereplavzagotovkiskompaktirovannojizstružkistaliép609š |
| first_indexed |
2025-07-07T03:27:48Z |
| last_indexed |
2025-07-07T03:27:48Z |
| _version_ |
1836957166031863808 |
| fulltext |
УДК 669.-187.58
ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ПЕРЕПЛАВ ЗАГОТОВКИ,
СКОМПАКТИРОВАННОЙ ИЗ СТРУЖКИ
СТАЛИ ЭП609-Ш
В. А. Шаповалов, Ф. К. Биктагиров,
В. Р. Бурнашев, Ю. А. Никитенко
Приведены результаты экспериментов по плазменно-дуговому переплаву заготовки, скомпактированной из стружки
жаропрочной стали ЭП609-Ш. Определены технологические особенности переплава, получены слитки при литье в
изложницу и плавке в проходной кристаллизатор. Исследованы химический состав и качество полученных слитков.
The results of experiments on plasma-arc remelting of a billet, compacted of EP609-Sh heat-resistant steel chips, are
given. The technological peculiarities of remelting were determined, ingots were produced in casting into mould and
melting into a through-passage mould. Chemical composition and quality of produced ingots were investigated.
Ключ е вы е с л о в а : компактирование стружки; плаз-
менно-дуговой переплав заготовки; изложница; проходной
кристаллизатор
Для изготовления газотурбинных двигателей
(ГТД), эксплуатируемых в качестве силового при-
вода газоперекачивающих агрегатов, используют
различные коррозионно-стойкие стали и сплавы.
На предприятии ГП НПКГ «Зоря»—«Машпроект»,
специализирующемся на производстве ГТД, рото-
ров компрессоров низкого давления двигателей
ДН80Л и ДГ90, широко применяют сталь ЭП609-Ш
[1]. В случае достаточной коррозионной стойкости
она хорошо механически обрабатывается и свари-
вается способами электронно-лучевой и аргоно-ду-
говой сварки, что важно при сборке ротора из от-
дельных деталей.
Увеличение объема производства изделий из
этой стали привело к накоплению на предприятии
отходов, преимущественно в виде стружки, что выз-
вало необходимость ее эффективной утилизации.
Одним из перспективных путей переработки
стружки высоколегированных сталей является раз-
работанная в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины
технология компактирования под электрическим
током в проходной матрице в длинномерные заго-
товки [2], подвергаемые затем переплаву способами
спецэлектрометаллургии. Вторая, рафинирующая
стадия, необходима для получения качественного
металла, пригодного к непосредственному исполь-
зованию в производстве.
© В. А. ШАПОВАЛОВ, Ф. К. БИКТАГИРОВ, В. Р. БУРНАШЕВ, Ю. А. НИКИТЕНКО, 2011
Рис. 1. Схема плазменно-дугового переплава и литья в излож-
ницу: 1 – медный водоохлаждаемый тигель; 2 – две пары
плазмотронов постоянного тока; 3 – колонна с механизмом по-
дачи расходуемой заготовки; 4 – расходуемая заготовка; 5 –
изложница; 6 – гарнисажный слой, который образуется на по-
верхности холодного тигля в процессе плавления
21
Ранее исследовали электрошлаковый переплав
расходуемой заготовки, полученной способом ком-
пактрования стружки стали ЭП609-Ш [3]. В насто-
ящей работе приводятся результаты другого рафини-
рующего переплава спрессованной стружки – плаз-
менно-дугового (ПДП). При ЭШП основным ра-
финирующим компонентом является шлаковый рас-
плав, и качество металла определяется массообмен-
ными процессами в системе шлак—металл. Особен-
ность ПДП заключается в том, что рафинирование
происходит за счет перераспределения элементов в
системе газ—металл.
Возможность переплава металла при нормаль-
ном или даже избыточном давлении в инертной ат-
мосфере позволяет осуществлять ПДП заготовок с
повышенной газонасыщенностью или большим со-
держанием элементов с высокой упругостью пара
без нарушения процесса и существенных потерь ле-
гирующих в результате испарения. Высокотемпера-
турный плазменно-дуговой нагрев дает возмож-
ность получать слитки с хорошей поверхностью,
высоким выходом годного металла, низким содер-
жанием газов и неметаллических включений.
Переплав скомпактированной заготовки произ-
водили на четырехплазмотронной многофункцио-
нальной печи УПП-3 [4]. Плазмотроны прямого
действия устанавливали радиально для того, чтобы
плазменные струи направлялись на ванну жидкого
металла и образовывали вихревое вращение рас-
плава. Уровень тока каждого плазмотрона состав-
лял 350 А, напряжение – около 40 В. Плавку выпол-
няли в аргоне с избыточным давлением 10…20 кПа и
постоянной циркуляцией газа, а также с обновле-
нием атмосферы камеры.
Радиальное расположение четырех плазмотро-
нов позволило распределять тепловую нагрузку по
поверхности ванны, осуществлять ее перемешива-
ние и регулировать обогрев отдельных зон ванны
(особенно периферийных участков).
Важным преимуществом радиальной схемы рас-
положения плазмотронов является экранирование
заготовкой излучения плазменных струй и ванны.
В итоге заготовка воспринимает на себя значитель-
ную долю излучения, что способствует уменьшению
энергии, необходимой для ее плавления.
Рис. 2. Подготовка установки УПП-3 для плавки расходуемой
заготовки в проходной кристаллизатор квадратного сечения
Рис. 3. Слиток плазменно-дугового переплава 120 120 155 мм
Рис. 4. Микроструктура ( 500) слитка плазменно-дугового пе-
реплава и литья в изложницу
22
В процессе плавки заготовку, закрепленную на
колонне с механизмом перемещения, подавали меж-
ду четырьмя плазмотронами. Входя в зону действий
плазменных дуг, она оплавлялась, и металл в резуль-
тате капельного переноса попадал в жидкую ванну.
Спрессованные из стружки заготовки подверга-
ли двум видам переплава. Первый заключался в
переплаве заготовки с накоплением жидкого метал-
ла в тигле и последующем его сливе в литейную
форму (изложницу), второй – в переплаве заго-
товки в медный водоохлаждаемый проходной крис-
таллизатор квадратного сечения 125 125 мм.
Схема ПДП по первому виду переплава приве-
дена на рис. 1. Для осуществления второго вида
ПДП печь УПП-3 переоборудовали, а вместо пово-
ротного тигля установили кристаллизатор (рис. 2). В
этом случае для вытягивания слитка из кристалли-
затора использовали нижний шток, на который кре-
пили водоохлаждаемый поддон с зацепом типа
«ласточкин хвост». Слиток фиксировался на под-
доне и в процессе плазменно-дугового переплава он
перемещался вместе с ним. Скорость вытягивания
слитка согласовывали со скоростью подачи заготов-
ки в зону плавки. Она составила 3…4 мм/мин.
В процессе переплава на поверхности металли-
ческого расплава и на боковых поверхностях слитка
образовался небольшой слой шлака, что свидетель-
ствовало о переходе неметаллических включений
из переплавляемой заготовки в шлаковую фазу.
Плавное регулирование мощности плазмотронов
дало возможность получить плотный квадратный
слиток практически без усадочной раковины (рис. 3).
Общий удельный расход электроэнергии на пере-
плав составил около 2,0…2,2 кВт⋅ч/кг, при про-
мышленном внедрении и увеличении сечения слит-
ка эти расходы могут быть уменьшены.
При визуальном осмотре поверхности слитков
ПДП, полученных в проходном кристаллизаторе и
отлитых в изложницу, не выявлены какие-либо гру-
бые дефекты типа заворотов корки, трещин, на-
плывов и т.п. Макроструктура полученного металла
плотная и однородная (рис. 4, 5), поры, ликвация
и иные дефекты отсутствуют.
Химический состав металла полученных слит-
ков полностью отвечает требованиям заводских тех-
нических условий на сталь ЭП609—Ш. В таблице
для сравнения приведены данные химического сос-
тава того же металла после ЭШП прессованных из
этой стружки заготовок [3].
Обращает внимание более низкое содержание
углерода и кремния в металле ПДП, по сравнению
с металлом ЭШП, а также на 20…30 % меньшее
содержание газов (кислорода, водорода и азота). В
то же время при ПДП отмечено более высокое со-
держание хрома и серы. Объясняется это особен-
ностями рафинирования металла и протекания
массообменных процессов в этих видах плавки.
Таким образом, можно сделать вывод, что спо-
соб плазменно-дугового переплава позволяет эф-
фективно переплавлять скомпактированные заго-
товки из стружки стали ЕП609-Ш с сохранением
химического состава металла и повышением его ка-
чества за счет снижения содержания в нем газов и
неметаллических включений. Выбор способа пере-
работки таких заготовок (ПДП, ЭШП или др.) за-
висит от конкретных требований к металлу, из ко-
торого изготовляют то или иное изделие.
1. Романов В. В., Коваль В. А. Применение новых материа-
лов при конвертации корабельных и авиационных ГТД в
стационарные ГТУ // Вост.-Европ. ж-л передовых тех-
нологий. – 2010. – № 3/2. – С. 4—7.
2. Пат. 79977 Україна, МПК С 22 В 1/248, B 22 F 3/12.
Спосіб компактування металевої шихти / Б. Є. Патон,
М. Л. Жадкевич, В. О. Шаповалов та ін. – Опубл.
10.08.07; Бюл. № 12.
3. Переработка стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш спо-
собом компактирования под электрическим током с после-
дующим электрошлаковым переплавом / В. А. Шапова-
лов, В. Р. Бурнашев, Ф. К. Биктагиров и др. // Совре-
мен. электрометаллургия. – 2009. – № 3. – С. 43—45.
4. Получение расходуемых электродов компактированием
титановой губки под током / М. Л. Жадкевич, В. А. Ша-
повалов, В. С. Константинов и др. // Там же. –
2005. – № 3. – С. 64—67.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Поступила 17.06.2011
Химический состав жаропрочного сплава ЭП609-Ш
Вид
переплава
Массовая доля элементов, %
C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V
ПДП 0,017… 0,02 0,23… 0,25 0,30… 0,35 0,025 0,02 11,2… 11,4 0,4 1,67… 1,70 0,1 0,2
ЭШП 0,084… 0,088 0,39… 0,52 0,29… 0,30 0,03 0,002 10,8… 11,0 0,4 1,61… 1,64 0,007 0,2
ТУУ—27.1—
00190414-
030—2004
0,05…0,09 ≤ 0,6 ≤ 0,6 ≤ 0,03 ≤ 0,02 10,5… 12,0 0,35… 0,5 1,4… 1,8 0,05… 0,15 0,15… 0,25
Рис. 5. Макроструктура поперечного сечения квадратного слитка
стали ЭП609-Ш плазменно-дугового переплава в проходной
кристаллизатор
23
|