Исследование физических и технологических свойств солевых флюсов для ЭШП титана

Abstract

Получены экспериментальные данные о температурных зависимостях вязкости и электропроводности, а также температурном интервале затвердевания двойных и тройных солевых систем на основе CaF₂ с добавлением MgF₂, SrCl₂ и Na₃AlF₆. Показано, что введение в состав флюса на основе CaF₂ указанных компонентов позволяет снизить удельную электропроводность шлакового расплава и расширить температурный интервал его затвердевания (сделать флюс более «длинным»). В исследуемых солевых системах определены концентрационные минимумы электропроводности, на основе которых были составлены композиции опытных флюсов для ЭШП титана. Технологические свойства флюсов на основе систем CaF₂–MgF₂; CaF₂–SrCl₂; CaF₂–Na₃AlF₆; CaF₂–MgF₂–Na₃AlF₆; CaF₂–SrCl₂–Na₃AlF₆ изучали в условиях электрошлакового переплава технического титана ВТ1. Установлено, что использование при ЭШП титановых слитков флюсов системы CaF₂–10 % SrCl₂–4 % Na₃AlF₆ и CaF₂–10 % MgF₂–4 % Na₃AlF₆ обеспечило снижение удельного расхода электроэнергии, по сравнению с плавкой под флюсом на основе 100 % CaF₂, на 14,7 и 18,3 % соответственно. На основании полученных экспериментальных данных предложен солевой флюс для ЭШП титановых сплавов, обеспечивающий стабильное протекание электрошлакового процесса и качественное формирование поверхности слитка при уменьшении расхода технологической электроэнергии.

Experimental data are obtained about the temperature dependencies of viscosity and electric conductivity, as well as temperature interval of solidification of binary and ternary salt systems on CaF₂ base with addition of MgF₂, SrCl₂ and Na₃AlF₆. It is shown that the adding of the mentioned components into composition of CaF₂-based flux allows decreasing the specific electric conductivity of slag melt and widening the temperature interval of its solidification (making flux «longer»). In the investigated salt systems the concentration minimums of electric conductivity are determined, on the basis of which the compositions of experimental fluxes for ESR of titanium were made. Technological properties of fluxes on the base of CaF₂–MgF₂; CaF₂–SrCl₂; CaF₂–Na₃AlF₆; CaF₂–MgF₂–Na₃AlF₆; CaF₂–SrCl₂–Na₃AlF₆ systems were studied under conditions of electroslag remelting of commercial titanium VT1.It was found that application of fluxes of CaF₂–10 % SrCl₂–4Na₃AlF₆ and CaF₂–10 % MgF₂–4 % Na₃AlF₆ systems in ESR of titanium ingots provided the decrease in specific consumption of electric power as compared with melting using fluxes on 100 % CaF₂ base by 14.7 and 18.3 % respectively. Basing on the obtained experimental data a salt flux was suggested for ESR of titanium alloys, providing a stable running of the electroslag process at decrease in consumption of technological electric power.