Экспериментально изучены технические и технологические возможности производства слитков титана методом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ) из недроблённой кричной части блока губчатого титана. Показано, что технология ЭЛПЕ позволяет получать высококачественные слитки нелигированного титана и титановых сплавов.

Построена математическая модель температурного состояния поверхности расплава при электронно-лучевой плавке. Рассмотрены процессы испарения, тепломассопереноса и теплового излучения расплава в промежуточной емкости. Установлены количественные зависимости температуры поверхности расплава титана и его сплавов от скорости плавки и мощности электронно-лучевого нагрева.

По материалам конференции "Титан и его рынки", проходившей в г. Сан-Антонио, Техас, США, 15 - 17 февраля 1998 г.

Описано технологію електронно-променевого переплаву з проміжною ємністю сплавів системи залізо-хром-алюміній. Представлено результати дослідних плавок сплаву Х27Ю5Т на електронно-променевій установці УЕ-208.

Проведено экспериментальное сравнение эффективности рафинирования тантала при использовании радиальной и аксиальной схем электронно-лучевого нагрева. Показано, что при радиальном электронно-лучевом нагреве и вертикальной подаче расходуемой заготовки обеспечивается более глубокая очистка тантала от примесей внедрения и повышается выход годного металла.

Рассмотрены вопросы металлургии и металловедения титана и его сплавов. Приведены закономерности поведения примесей и легирующих элементов в процессе электронно-лучевой плавки, учет которых дает возможность получить слитки титановых сплавов заданного химического состава. Рассмотрены особенности кристаллизации титана в условиях регулируемого нагрева электронным лучом поверхности расплава, что позволяет задавать скорость кристаллизации, форму фронта кристаллизации и глубину ванны расплавленного металла. Приведены характеристики микро- и макроструктуры слитков титановых сплавов, механические характеристики титана электронно-лучевой плавки в литом и деформированном состоянии. Дано описание технологических схем плавки и оплавления поверхности слитков, а также конструкции электронно-лучевых установок.

Рассмотрены особенности металлуригического производства слитков ниобия, тантала, циркония, титана и урана методом электронно-лучевой плавки. Подробно исследованы механизмы и закономерности поведения примесей, неметаллических включений и легирующих элементов в процессе электронно-лучевой плавки этих металлов. С учетом выявленных зависимостей предложены оптимальные технологические режимы выплавки тугоплавких и высокореакционных металлов, которые обеспечивают высокие качественные и технико-экономические показатели данного металлургического передела. Приведены качественные характеристики получаемых слитков, включая их химический состав, микро- и макроструктуру, а также некоторые механические характеристики металла в литом и деформированном состоянии. Дано описание технологических схем плавки и оплавления поверхности слитков, раскрыты особенности конструкции электронно-лучевых установок.

Построена математическая модель тепловых процессов кристаллизации плоских слитков-слябов при электронно-лучевой плавке с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ) и порционной подачей жидкого металла. Рассчитаны оптимальные технологические режимы и параметры плавки. По технологии ЭЛПЕ с порционной кристаллизацией получены экспериментальные плоские слитки-слябы из сталей АК-25 и АК-33. Показано высокое качество выплавленных слитков.

Разработана технология производства толстостенных полых слитков большого диаметра методом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. С использованием математической модели подобраны оптимальные режимы плавки. Исследовано качество полученных слитков.

Представлены результаты исследований структуры и механических свойств поковок и труб, изготовленных из титановых слитков, полученных электронно-лучевой плавкой. Установлено, что степень укова титановых слитков при производстве поковок и прутков должна быть не менее шести. Предложена технология изготовления горячепрессованных труб непосредственно из титановой литой заготовки диаметром 200 мм и показано высокое качество получаемых изделий.

Методами математического моделирования изучены теплофизические особенности кристаллизации слитков жаропрочных никелевых сплавов при электронно-лучевой плавке с порционным сливом жидкого металла из промежуточной емкости в кристаллизатор. Установлены оптимальные режимы плавки, позволяющие получать качественные слитки с однородной мелкозернистой структурой, без дефектов усадочного характера. Показано, что предложенная технология обеспечивает высокую химическую однородность слитков и более низкую ликвацию легирующих элементов, чем способ вакуумно-дугового переплава.

Разработана технология производства полых слитков циркониевого сплава методом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Методами математического моделирования определены оптимальные технологические параметры плавки. Исследованы химический состав и механические свойства трубных заготовок.

Разработана технология электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков тугоплавких металлов. В результате отработки режимов оплавления поверхности слитков титановых сплавов установлены оптимальные параметры процесса, которые позволяют проплавлять поверхностный слой на глубину 0,01 м, что обеспечивает полное устранение поверхностных дефектов и соответствие химического состава переплавленного слоя требованиям стандарта.

Представлена технология электронно-лучевого оплавления цилиндрических слитков циркония и экспериментально определены оптимальные технологические режимы. На основании металлографического анализа слитков показано, что оплавленный слой характеризуется отсутствием макропор, несплошностей и других дефектов литейного происхождения.

Представлены результаты экспериментальных исследований по утилизации различных типов лома тантала способом электронно-лучевой плавки. Создана оптимизированная технология получения качественных слитков-слябов тантала при максимальном выходе годного металла. Показано, что электронно-лучевое оплавление поверхности танталовых слитков-слябов позволяет осуществлять их прокатку в ленту без промежуточной операции ковки.

Разработана математическая модель испарения легирующих элементов при электронно-лучевом оплавлении цилиндрических слитков из сплавов на основе титана. В рамках предложенной модели получены зависимости химического состава оплавленной зоны слитка от мощности электронно-лучевых пушек и угловой скорости вращения слитка. Адекватность модели подтверждена экспериментальными данными, полученными при оплавлении поверхности цилиндрических слитков из сплава Ti - 6Al - 4V.

Досліджено вплив способу виплавки металу (вакуумно-дугова і електронно-променева плавки з проміжною ємністю) на властивості і зварюваність титанових сплавів. Показано, що зварюваність сплавів ВТ1-0 і ВТ6 практично не залежить від методу їх виплавки.

Разработана математическая модель испарения легирующих элементов при электронно-лучевой плавке с промежуточной емкостью и порционном сливе металла для титанового сплава Ti - 6Al - 4V. В рамках предложенной модели получены зависимости химического состава выплавляемого слитка от технологических параметров процесса. Адекватность модели подтверждена экспериментальными данными, полученными в результате выплавки слитков сплава Ti - 6Al - 4V.

Разработана технология производства толстостенных полых слитков большого диаметра методом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Методами математического моделирования подобраны оптимальные режимы плавки титановых слитков. Исследовано качество полученных слитков. Создана электронно-лучевая печь для производства слитков диметром до 1,2 м.

Представлена технология электронно-лучевого оплавления цилиндрических слитков циркония и экспериментально определены оптимальные технологические режимы. Металлографический анализ слитков циркония показал, что оплавленный слой характеризуется отсутствием макропор, неплотностей и других дефектов литейного происхождения.