Нерасходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов и сплавов

Союз СоветсиихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк двтоескомь свиднюльствь пц 890563(22) Заявлено 1 О, 10. 79 (21) 2862864/24-07 с присоединением заявки РЙ Н 05 В 7/08 Государственный комитет(23) Приоритетпо делан изобретений и открытийОпубликовано 15.12.81 Бюллетень Рй 46 Дата опубликования описания 18,12.81(54) НЕРАСХОДУЕИЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПЛАВКИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электротермии, и может быть исполь" зовано для вакуумной дуговой плавки тугоплавких металлов и их сплавов нерасходуемым электродом.Известны нерасходуемые электроды из чистого материала - графита или вольфрама 1 1.Недостатком таких электродов является загрязнение переплавляемого металла материалом электрода.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является не- расходуемый электрод для плавки тугоплавких металлов и сплавов, содержащий стержень из переплавляемого металла, например тантала2.Однако эти электроды характеризуются понижением в процессе плавки эрозионной стойкости, цто связано с обеднением рабочей поверхности электродов эмиссионной присадкой, трудностями в обеспечении стабильного горения дугового разряда в вакууме,дороговизной(введение дорогостоящейэмиссионноактивной добавки) и слож"ностью порошковой технологии производства электродных материалов изтугоплавких металлов.Целью изобретения является удешевление электрода и повышение стабильности работы электрода,Поставленная цель достигается тем,,цто стержень выполнен из холоднодеформированного материала со степеньевытяжки 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, котороеприводит к уменьшению работы выходаэлектронов и, как следствие, к увели"цению термоэлектронной эмиссии, цтоспособствует более стабильному горению дугового разряда и возможностипроведения плавки на повышенных мощностях, что в свою очередь, улучшаетпроплав металла и позволяет получитьслитки с более качественной поверх-.ностьюИзготовление стержня нерасходуемого электрода в виде пакета, собранного из ряда параллельных холоднодеформированных прутков, позволяетудешевить электрод и получить егонеобходимого размера,На фиг1 представлен нерасходуемый электрод, разрез А-А на фиг. 2,на фиг. 2 - вид Б на Фиг. 1 (сечениестержня электрода). о 905 15 Электрод состоит из электрододержателя 1 (танталовая затравка) истержня 2, собранного из холоднодефор.мированных прутков 3 тантала. В танталовой затравке имеется гнездо 4 дляустановки. центрального прутка.Изготовление нерасходуемого электрода ведут следующим образом.Слиток тантала электроннолучевойплавки диаметром, например, 122 ммзачехловывают в медную оболоцку толщиной 1 мм и прессуют на гидравлическом прессе 1600 тс до диаметра 40 ммпри 950 С. Общее усилие прессованиясоставляет 1100. тс. Полученный пруток в холодную подвергают волоцениюдо 634 мм с последующим профилирова нием через шестигранную Фильеру наключ 26,5 мм. Затем пруток разрезаютна отдельные части, длиной 300 мм,с которых стравляют медный чехол врастворе 63-ной азотной кислоты.Осветленные в расторе плавиковой кислоты и пергидроля (1:1) прутки собирают в пакет изштук (ф 80 мм) и при 40варивают к танталовой затравке диаметром 90 мм по периферии с помощьюгелиево-дуговой сварки припоем на3 мм танталовой проволоки, причемцентральный пруток вставляют в гнездо 4 и вокруг него вплотную располагают остальные 6 прутков.Электрод работает следующим образам.С помощью резьбового соединения 50электрод соединяют с электроприводомпечи ДДВ,5 В,6 и производят плавку танталовой спеченной шихты в видетаблеток размером 10 Х 10 мм в кристаллизатор диаметром 160 мм. ,55Режим плавки: остаточное давлениеатмосферных газов 5 10 мм рт.ст.;натекание 15; ток дуги - 12 кА,лмк,63 4напряжение 30-35 В, ток соленоида 5 А; 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 калиток, лишенный непроплавов. Работа. электрода отличается стабильностьюгорения дугового разряда,Испытания электрода показывают,что использование холоднодеформированного нелегированного стержня тантала, выполненного из пакета прутков,позволяет постоянно поддерживать мощность дугового разряда порядка 400 кВтпри плавке в кристаллизатор диаметром160 мм в отличие от 200-250 кВт приплавке электродом с эмиссионно-активной добавкой, повышает стойкостьэлектрода в 1,5 раза, Ведение плавкипри стабильном дуговом разряде мощностью около 400 кВт исключает непроплавы, улучшает качество поверхности,слитка, химический состав и позволяетповысить скорость последующей электроннолучевой переплавки дуговогослитка.Холодная деформация со степеньювытяжки более 2,5 обеспечивая изме"нение микрогеометрии поверхности (образование ступенек, увеличение плотностй, дислокаций, дробление блоков,образование единичных атомов на поверхности и вакансий в поверхностномряде атомов) и обуславливает значи-тельное снижение работы выхода электронов, в связи с чем отпадает необходимость в применении дорогостоящейэмиссионно-активной добавки и стабилизуется работа электрода,формула изобретения1. Нерасходуемый электрод для плав"ки тугоплавких металлов исплавов, содержащий стержень из переплавляемого металла, например тантала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности работы, стержень вь 1 полнен из холоднодеформированного материала со степенью вытяжки 2,5-10,5.2 Вид Й Тираж 89 Подписное Заказ 11026/ В ектная, 4 филиал П атент", г. Ужгор 52, Электрод по и, 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, что стерженьвыполнен из пакета параллельно соединенных между собой прутков,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 890563 41. Техника высоких температур.Пер, с англ, Под ред. В.П. Елютина.М., ИЛ, 1959. у 2, Авторское свидетельство й 239986, кл. Н 05 В 7/08, 1969,