Получение слитков

Получение слитков
Первый титановый слиток. Хранится в музее ВСМПО


В Березниках титан в составе различных веществ несколько раз менял свой вид. Был порошком (ильменитовый концентрат), газом (парогазовая смесь), жидкостью (тетрахлорид титана). Снова стал твердым веществом (титан губчатый), которое измельчили в порошок. В таком виде титан привозят на склад Верхнесалдинского металлургического производственного объединения (ВСМПО). Здесь его удивительные превращения продолжаются.

Для начала весь титан проходит входной контроль: его снова проверяют. После этого губчатый титан смешивают с титановыми обрезками, стружкой (получают при дальнейшей обработке титана) и специальными добавками. Добавками служат лигатуры (вспомогательные сплавы) и чистые металлы. Их вводят для того, чтобы получить сплав с определенными свойствами. Подробнее о сплавах можно прочитать в главе «Сплавы титана».

После того, как титановую шихту смешали с лигатурами, ее небольшими порциями засыпают в вертикальный гидравлический пресс. Сверху опускается пресс-штемпель с круглой шайбой на конце, давит на шихту. Потом он поднимается, засыпается новая порция шихты и так далее. Пресс – это машина, которая позволяет что-то сжать, уменьшить в размерах за счет увеличения плотности.

Маленькие дети в песочнице делают примерно то же самое: насыпят немного песочка в формочку, прихлопают (утрамбуют), засыпят новую порцию, опять прихлопают … А как заполнят до краев – перевернут, уберут формочку – и готова песочная «пироженка». Только у нас масштабы, мягко сказать, другие. Диаметр электрода не очень большой (от 35 до 75 сантиметров), а вот длина – 5 метров. Длинное такое титановое «бревно». Шихта спрессована так плотно, что граница между отдельными порциями шихты (их называют «таблетками») практически неразличима. Прочность сцепления таблеток – важная характеристика электрода, влияющая на качество продукции. Чтобы ее повысить, на шихту давят с усилием в 100 меганьютонов! Объем при этом уменьшается в 3-3,5 раза. К тому же на пресс-штемпеле шайба не простая, а фигурная: с выпуклостью посередине (на ней выпуклость, значит, на заготовке будет выемка). Благодаря этому таблетки крепче держатся между собой. Также не рассыпается стопка одинаковых тарелок: каждая своим донышком держится за углубление следующей.

Готовый электрод с помощью специального механизма выгружают из пресса и помещают в пенал для транспортировки, проводят контрольные измерения. Еще один параметр, по которому определяют качество – кривизна электрода: на протяжении всех 5 метров он не должен искривиться (согнуться) более чем на 2 сантиметра.

Электрод помещается в печь, оснащенную системами контроля и управления (за ходом процесса следят по компьютеру). Из одного электрода можно получить однородный по структуре слиток весом до 8,5 тонн!

Большую часть слитков выплавляют в вакуумно-дуговых печах (ВДП). Оборудование это очень сложное. Вакуум – отсутствие воздуха, для чего он необходим, понятно - чтобы в металл не попали примеси из воздуха. А что за дуга такая в печи? Электрическая дуга постоянного тока. С её помощью температура повышается настолько, что даже титан плавится. У любой дуги два конца, у электрической на одном – анод, на другом – катод. Катодом в нашем производстве служит титановый расходуемый электрод. Тепло от электрической дуги плавит электрод (поэтому он и расходуемый – каждый раз новый), металл стекает в медный кристаллизатор, где застывает (кристаллизатор снаружи постоянно охлаждается водой).

Кроме печей ВДП на предприятии есть и другие. В гарнисажных печах (получаются слитки до 5 тонн) металл плавится в тигле, а потом сливается в изложницу. Эта технология обеспечивает однородность химического состава слитка.

А для получения суперчистых сплавов (для авиационных двигателей) используют плазменно-дуговые печи.

Поверхность готовых слитков – металлических цилиндров – обрабатывают (счищают верхний слой). Вот теперь они готовы к отгрузке.


Получение слитков
Загрузка электрода в плазменно-дуговую печь

Получение слитков
Участок вакуумно-дуговых печей

Получение слитков
Гарнисажная печь

Получение слитков
Слитки из титановых сплавов до обработки

Получение слитков
Механическая обработка титановых слитков

Получение слитков
Слитки из титановых сплавов после обработки