Способ приготовления резистивного сплава на медно-никелевой основе

Молдавский, И. А, Саркися и Т, А. Стомахина Авторызобретения Измайлов ударственный научно-исследовательский и проектныйинститут сплавов и обработки цветных металловТипроцветметобработка" 71) Заявитель 4) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО СПЛАВА НА МЕДНО - НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕж ир ыд аз азаО ре и комп ством номумарга зложницы приводит елких литейных и тов, сопоставимых оки и фольги, кото. изделия в процессе обенно на конечных увеличивает трудогодного, Изобретение относится к металлургии, ь частности к тсхнологии производства медно- никелевых сплавов и может быть использовано при приготовлении слитков для производства проволоки и фольги из прецизионных резистивных сплавов, применяющихся в приборо. строснии,Основными требованиями, предъявленными к полуфабрикатам, изготавливаемым из этих сплавов, в частности к тензометрической термокомпснсированной проволоке, являются уз. кий предел значений температурного коэффициента электросопротивления (ТКС) и стабильная величина элсктросопротивления, Разброс электросопротивлсния одного погонного метра проволоки в одной катушке не должен превышать 100 Ом. Величина и стабильность ука. эанных значений электрических свойств определяется в значительной степени стабильностью химического состава сплава и микроструктурой исходной заготовки.Известен способ приготовления резистивного сплава на медно-никелевой основе, включаю. щий расплавление медно-никелево-железной шихты, перегрев (до 1673-1732 К) и вы ку в вакууме (в течение 5 - 10 мин), левание марганцем, раскисление магнием, ржку в течение 5 мин, псремешивание и ивку в изложницу в атмосфере инертного 11 .днако процесс лсгирования расплава мар. м осуществляется при высокой температуокисленной ванне (в сплаве отсутствуют онснты с большим, чем у марганца, сродк кислороду). Это приводит к чрезмери неравномерному испарению и окислению нца.и, следовательно, к широким преде. колебания его содержания в слитках+ 11,0 относ.%). Разливка расплава в и во-первых, к появлению м кристаллизационны х дсфск с размерами микропровол рые приводят к обрыву волочения и прокатки, ос этапах производства, что емкость и снижает выход20 3 901321Во.вторых, способствует формированию грубой и не постоянной ло сечению слитков микроструктуры (расстояние между осями второгопорядка дендритов составляет 90 - 110 мкм),которая; как известно, снижает пластичность5слитка и полуфабрикатов.В-третьих, к появлению ликвации легиру.ющих компонентов по сечению слитка (впределах - 7+6 относ.% марганца и - 6 -16 относ.% железа), что приводит к нестабильности химического состава, из-за чего неможет быть достигнута нужная воспроизводимость ТКС и электросопротивления.сЦель изобретения - создание способа при.готовления резистивного ь.едно-никелевого сплава для производства термокомпенсированноймикропроволоки и фольги с повышенной плас.тичиостью. воснроиэводимостью значений ТКСи электросопротивления,Поставленная цель достигается тем, чтов способе приготовления резистивного сплавана медно-никелевой основе, включающем рас.плавление шихты и перегрев расплава до температуры 1400 в 14 С, легирование марганцем,раскисление магнием, выдержку, перемешивание и разливку в изложницы в атмосфереинертного газа, перегретый расплав охлаждаютдо 1300 - 1330 С, раскисляют магнием, вводяткальций в количестве 0,017 - 0,05% от весасплава, например, в виде силикокальция, илицерий в количестве 0,004-0,012% от веса сплава, например,. в виде железо.церия, затем легируют марганцем и слитки после разливкив изложницы переплавляют в электрошлаковойпечи при температуре шлаковой ванны 1350 -1600 С и линейной скорости кристаллизации35слитка (3,0 - 5,0) 10 м/сек.Предложенный способ отличается от известного тем, что операцию легирования расплавамарганцем производят после предварительного40раскисления расплава магнием и ввода силико.кальция либо железо.церия, прн более низкойтемпературе, Это обеспечивает снижение угарамарганца и железа и, следовательно. повыше.ние воспроизводимости их содержания в слит.ках и ТКС и электросопротнвления готовойпродукции, Кроме того, дополнительный вводсиликокальция либо железо-церня в расплавобеспечивает: во первых, образование легкоплавких соединений окиавв кремния и марганца к удаление их нз расплава; во-вторых,сохранение части свободного (активного) каль.цня либо церия в слитке, предназначенномдпя электрошлакового переплава, Использова.ине кальция либо церия для этих целей обусловлено нх боиьшей химической активностью Ыи баые низкой, чем у магния, упругостью пара.Электрошлаковый дервплав, благодаря:относительно малому объему жидкометалличес 4кой ванны и направленной кристаллизациислитка, обеспечивает получение здорового слит.ка беэ кристаллнэационных и литейных дефектов, а также низкий разброс содержаниялегирующнх компонентов по сечению слитка,Кроме того, шлаковая ванна поглощает всекрупные экзогенные неметаллические включенияэлектрода и частично. эндогенные включения,образовывающиеся в процессе переплава (вчастности, окислы кремния, марганца и кальцня), Неметаллические включения, образовавшиеся в процессе кристаллизации слитка, имеютразмеры 0,0001-0,0004 мм (значительно меньшепараметров изделия)которые не оказываютсущественного влияния на нластичность и проч.ность изделия.Формирование слитка при электрошлаковомпереплаве со средней скоростью кристаллизации(3 - 5) х 10 м/с обеспечивает получение микроструктуры слитка с расстоянием между осямивторого порядка дендритов 0,0035-0,0050 мм(35-50 мкм). Это способствует повышениюпластичности полуфабрикатов и изделий.Заданные пределы средней скорости кристаллизации слитка (З,О - 5,0) 10 м/с обеспечи.ваются температурой шлаковой ванны в,процеасе электрошлакового переплава, котораядолжна быть в пределах 1350 в 16 К. Проведение переплава при более высокой температуре увеличивает угар марганца до 8 относ.% иприводит к огрублению микроструктуры слитков (увеличению расстояния между осями второго порядка дсндритов, которое доходит до100 мкм), и, следовательно, к снижению плас.тичности слитка до уровня слитков наполнительного литья. Снижение температуры шлаковой ванны ниже 1350 С приводит к формированию относительно холодной жидкомсталлической ванны и ухудшению поверхности слитка(появлению гофр и шлаковых прослоек в слитке),Заданные пределы вводимого кальция0,017 - 0,05 вес.% либо церия 0,004 - 0,012 вес.%приняты, исходя из следующих соображений,Нижние пределы 0,017 вес,% кальция и0,004 вес.% церия обеспечивают достаточнуюконцентрацию кальция и церия в электроде длязащиты от окисления жидкометаллическойванны слитка злектрнолакового переплава приего формировании со бедней скоростью кристаллизации 3 10 "м (такая ванна имеетнизкий перегрев над точкой плавления, милыеобъем и время взаимодействия со шлаковымрасплавом), Верхние пределы калымы 0,05 вес.%и 0012 вес,% церия обеспечивают защиту жид.кометаллической ванды электрошлакового,слитка со средней скоростью кристаллизации5 10 "мс (такая ванна характеризуется высоким перегревом, большими объемом и време.901321 5нем взаимодействия со шлаковым расплавом. а, следовательно, и большим угаром кальция и церия), При указанных количествах вводимого кальция в слитках электрошлакового переплава обнаруживают следы кальция, а содержание кремния не превышает допустимый уро. вень 0,1 вес,% для этих сплавов (ГОСТ 492-73).Кроме того, верхний предел церия 0,012 вес.% обусловлен тем, что церий в виду своей высокой активности сильно разъедает магнезитовый тигель нри приготовлении сплава, Поэто. му количество неметаллических включений в сплаве растет и, следовательно, повышается обрывность проволоки и фольги при их изгбтовлении,1 Пример осуществления способа.В набивном магнезитовом тигле емкостью 60 - 80 кг по меди вакуумной печи ОКБбыли проведены плавки сплава. спецконстантант следующим образом, В тигель загружают медь, железо и никель. Марганец помещают в один из дозаторов, Лигатуру никель-магний (50% магния) заворачивают в медную фольгу и помещают на край другого дозатора.Раскислитель силикакальций (с содержанием 35 вес.% Са) либо железо.церий (с содержанием 40 вес,% Се) также заворачивают в медную фольгу и укладывают во второй дозатор. Вес основных компонентов и добавок берут из расчета шихты на 48 кг, После откачки установки ОКБ - 869 цо остаточного разрежения 1,5 10-2,0 10 мм рт.ст, на мощности 50 квт расплавляют медно-жс.лезно.никелсвую часть шихты и дегазируют расплав. После чего вводят аргон и измеряют температуру расплава, которая должна быть в 35 пределах 1400 в 14 С. В случае, если температура сплава ниже, его дополнительно подогревают путем повышения мощности. Затем снижают мощность до 15-30 квт 4 о(в зависимости от температуры расплава) для понижения температуры расплава до 1300-.1330 С и производят раскисление лигатурой никель-магний, вводят силикокальций либо железо-цсрий, Сразу же после этих. операций вводят марганец в 2-3 приема, После. вьщерж ки расплава в течение 2 - 3 мии его перемеппьвания производят разлив металла в чугунную изложницу Я 90 мм и длиной 650-750 мм, Полученные слитки переплавляют в электро.шлаковой печи Апод флюсом. Вес флюса во всех плавках составляет 3,0 кг. Диаметр кристаллизатора 135 мм, сила рабочего тока 3700 - 3900 А, рабочее напряженке 37 - 38 В, Й процессе переплава измеряют температуру55 расплава, фиксируют колебания тока, которые . не превышают + 0,1 КА . В конце плавки выводят усадочную раковину по следующему режи 3000 А 1 мин 2500 А 1 мин 2000 А 1 мин 1000 .А 1 мин Общая продолжительность выведения усадочной раковины сосгавляет 4 мин.Далее от слитков отрезают темнлеты и определяют металлографически диаметр дендритной ячейки, а путем химического анализа стружки - ликвацию и угар марганца и желеЧасть полученных слитков отковывают до 995 мм и отпрессовывают на прутки И 10 мм, которые протянуты вхолодную до 0,5 мм без промежуточных отжигов. Далее после садочного отжига в вакуумной печи при 680 С в те. чение 1 ч и волочення с вытяжкой иа проход Ф,З получена проволока диаметром 30, 25 и 20 мкм.Другая часть слитков была прокована на сутунки 44 х 220 х 400 мм, которые в горячую прокатывают до толщины 3,5 мм, После промежуточных отжигов в садочной печи ленту прокатывают вхолодную до фольги толщиной 7-5 мкм. Для получения сравнительных данных параллельно проводят обработку металла, иолучснного методом наполннтельного литья (диаметр дендритной ячейки 90 и 110 мкм).Из получснных данных следует, что использование предлагаемого способа приготовления рсзистивного сплава иа медно-никелсвой основе обсспсчивает сннжсние разброса содержания (ликнации) марганца и жслсза по диаметру слитка электрошлакового переплава (ЭШП). что позволяет получить константановую прово. локу с разбросом по ТКС и электросопротив. ленив внутри одной плавки соответственно +1,5 10 ОС и 50 Ом; уменьшение угара мар. ганца в среднем в 5 раз при ЭШИ обсспечивает достаточно стабильное воспроизведение хими ческого состава. Получение металла с дсндрнтной ячейкой 38 - 45 мкм позволяет новы. сить пластичность металла в 10 раз, что приводит к резкому уменьшсншо обрывности при получена проволоки и фольги микронных сечений и повышению выхода кондиционной проволоки в 3 - 4 раза и фольги в 2 - 2,5 раза./Формула изобретения Способ приготовления реэистивного сплава на медно-никелевой основе, включающий расплавление шихты и перегрев расплава до 1400- 1450 С, легирование марганцем, раскисление магнием, выдержку, перемешивание и разливку в изложницы в атмосфере инертного газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюСоставитель В. БедовскийТехред Л.Пекарь Редактор Б. Лушникова Корректор М. Пожо Заказ 12305/25 Тираж б 56ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и опсрытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное Филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4 79013 повышения пластичности сплава, воспроизводи. мости значений температурного коэффициента сопротивления и электросопротивления, пере.гретый расплав охлаждают до 1300-1330 С, раскисляют мааннем, вводят кальций в коли.честве 0,017 - ,005% от веса сплава, предпочтительно в виде аиликокальция, или церий в ко. личестве 0,004-0,012% от веса сплава, предпочтительно в виде железо церия, затем легируют марганцем, и слитки после разливки в излож. 21 8ницы переплавляют в электрошлаковой печипри температуре шлаковой ванны 1350 - 1600 фСи линейной скорости кристаллизации слитка(3,0 - 5,0) 10 м/с,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Плавка, литье н изготовление шашек изсплава МНМцЖ - 40 - 1, 25 - 0,4. Технологическаякарта 17 - 77. Экспериментальный завод качественных сплавов. М 1977,