Отчет по практике в ОАО ВСМПО

Но эта классификация не нашла широкого применения, поскольку превращения в титановых сплавах, особенно с переходными элементами, протекают так медленно, что равновесные структуры при комнатной температуре не реализуются.

Принятая в настоящее время  классификация титановых сплавов, предложенная С.Г.Глазуновым, является классификацией по структуре в нормализованном состоянии (т.е. после охлаждения нагретых сплавов на воздухе).

Согласно этой классификации различают:

1. α-сплавы, структура которых представлена α-фазой;
2. (α+β)-сплавы, структура которых представлена α- и β-фазами;
3. β-сплавы, структура которых представлена механически стабильной β-фазой.

Помимо этого Глазунов предлагает выделить 2 переходных класса:

а) псевдо-α-сплавы, в которых  помимо α-фазы присутствует небольшое количество β-фазы (не более 5 %),

б) псевдо-β-сплавы, которые  хотя и представлены после нормализации метастабильной β-фазой, но по свойствам  они близки к (α+β)-сплавам с большим  количеством β-фазы.

Выделим основные особенности сплавов, относящихся к разным классам.

 

α-сплавы сплавы обладают высокой термической стабильностью и хорошей свариваемостю. В основном они не упрочняются термической обработкой, хотя некоторые из них отличаются переменной растворимостью металлических соединений в α-титане и упрочняются после закалки и старения. Особенностью этих сплавов является их высокая жаропрочность с увеличением содержания алюминия. Однако при этом возникает опасность их охрупчивания в результате выделения фазы α₂.

Введение в α-сплавы системы Ti – Al  небольшого количества изоморфных β-стабилизаторов (V, Мо) препятствует образованию в них упорядоченной α₂-фазы. Вместе с тем в структуре появляется небольшое количество β-фазы, в результате чего повышается технологичность сплавов. Эти сплавы уже относят к псевдо-α-сплавам.

Одним их недостатков α-сплавов  является склонность их к водородной хрупкости, что связано с выделением гидридных фаз.

По характеру легирования  α-сплавы могут быть разбиты на следующие  подгруппы:

1. Легированные только α-стабилизаторами, в основном алюминием    (Вт 5).
2. Легированные α-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями, например оловом (Вт 5-1).
3. Легированные α-стабилизаторами и небольшим количеством β-стабилизаторов (марганцем: От4-0, От4-1, От4) – содержат от 1 до 5 % β-фазы.
4. Содержащие α- и β-стабилизаторы, а также нейтральные упрочнители. Из отечественных сплавов это Вт20 (Ti – 6,5Al – 1Мо – 1V – 2Zr) и Вт18у (Ti – 6,5Al – 4Zr – 2,5Sn – 1 Nb – 0,7 Мо – 0,15 Si), который относится к наиболее жаропрочным сплавам.
5. α-сплавы с интерметаллидами. К этой группе относится английский сплав Ti – 2,5Cu. При старении сплав упрочняется на 30 – 50 % за счет дисперсионного твердения, связанного с выделением интерметаллидной фазы TiCu ₂.
0. (α+β) – сплавы сплавы обязательно содержат переходные элементы, повышающие стабильность β-фазы и позволяющие фиксировать ее при комнатной температуре наряду с α-фазой. В качестве α-стабилизатора, упрочняющего α-фазу, обычно вводят только алюминий.

(α+β)-сплавы отличаются  благоприятным сочетанием механических  свойств и хорошей пластичностью в нагретом состоянии. Однако в связи с присутствием в их структуре β-фазы они проявляют пониженную термическую стабильность и обладают плохой свариваемостью. Но в отличие от α-сплавов у них отсутствует водородная хрупкость в условиях динамического нагружения.

Эти сплавы могут быть подразделены на следующие подгруппы.

1. Легированные только переходными элементами (Ti - 8Mn).
2. Легированные изоморфными β-стабилизаторами и алюминием        (Вт 6, Вт 8, Вт 14).
3. Легированные изоморфными и эвтектоидными β-стабилизаторами и алюминием (Вт 3-1, Вт 23).

β-сплавы после нормализации имеют структуру β-фазы. Эта фаза не распадается при пластической деформации, т.е. является механически стабильной, однако в условиях теплового воздействия может испытывать превращения, приводящие к упрочнению.

В β-сплавах сочетаются хорошая технологическая пластичность и большая прочность (σ_в = 1300 – 1500 МПа) после старения. Они хорошо свариваются, однако большей частью обладают невысокой термической стабильностью.

Кроме того, к положительным свойствам β-сплавов можно отнести отличную коррозионную стойкость в агрессивных средах, а также малую склонность к водородной хрупкости при комнатных температурах.

К недостаткам относится  склонность к росту зерна, большой  разброс механических свойств, вызванный химической неоднородностью в связи с высокой степенью их легирования и большой чувствительностью процесса старения к содержанию примесей внедрения.

В зависимости от состава  и стабильности β-фазы сплавы данного  класса подразделяются на 2 подгруппы:

1. с термически нестабильной  β-фазой (Вт 35, ТС 6);

2. с термически стабильной  β-фазой (4204, 4201).

В сплавах I подгруппы β-фаза фиксируется закалкой из β-области (не только в воде, но и на воздухе). Иногда эти сплавы называют псевдо-β-сплавами, т.к. в равновесном состоянии они содержат α-фазу, хотя в меньшем количестве, чем (α+β)-сплавы.

 

4.3. Исходные материалы и требования к ним

 

Исходные материалы  для производства титановых листов, рулонов и плит служат штампованные, кованные, коано-штампованные и штампованно-катанные слябы.

Слябы поступают на участок  № 1 цеха 16 на железнодорожных платформах и автомобильным транспортом. Загрузку слябов производит стропальщик с  помощью электромостового крана. Слябы укладываются в штабеля на стеллажах согласно схемам складирования слябов.

Штабель должен состоять из слябов одного размера. Допускается  складирование слябов разных размеров. В этом случае внизу должны быть слябы больших размеров, а вверху – меньших. Высота штабеля не более 1800 мм. Проходы между штабелями не менее 1000 мм.

Размеры поступающих  штампованных механически обработанных слябов приведены в таблице 4.8.

Таблица 4.8.

Размеры поступающих  штампованных механически обработанных слябов

Толщина, Мм	Ширина, мм	Предельные отклонения по ширине, мм	Длина, мм	Предельные отклонения по длине, мм
200	650	+10 -5	1500	+20 -20
210	650		1500
220	650		1500
225	650		1500
240	870		1600
250	870		1600
255	870		1600
220 – 300	1070		1600
250 – 300	1070		2400
240 – 300	1070		1300

 

 

Размеры штампованно-катаных  слябов:

(150 – 200)х(1055 – 1350)х(4000 – 5500) мм.

Размеры поступающих  кованых слябов должны соответствовать  размерам, указанным в заявке цеха 16. Толщина механически обработанных кованых слябов на должна превышать 320 мм, масса до 5,0 тонн.

Химический состав титановых  сплавов должен соответствовать  ОСТ 1 90013, ОСТ 1 92007, ГОСТ 19807 или иностранным  стандартам.

При наличии сопроводительного  паспорта (СП) сортировщик 4 разряда производит производит входной контроль сляба. Сляб взвешивается, а так же сортировщик производит измерение фактических размеров сляба, визуально оценивает качество обработки слябов в соответствии с требованиями СТП 05-225. Сортировщик проверяет соответствие маркировки сляба сопроводительному паспорту. Также сортировщик проверяет соответствие фактической массы и геометрических размеров и данных, указанных в паспорте, в графах «Масса заготовки» и «Размер заготовки фактический».

Результаты входного контроля (массу сляба и его  размеры) сортировщик записывает в сопроводительный паспорт в соответствии с   ИП-16-010-П.

Если полная маркировка сляба заканчивается буквой «Ш», то поверхность сляба должна быть шоопирована. Сортировщик визуально  проверяет качество и сплошность алюминиевого покрытия на верхней поверхности сляба. Покрытие по всей поверхности должно быть сплошным, плотным, без крупных брызг.

Запрещается посадка  сляба в печь под прокатку при:

- отсутствии сопроводительного  паспорта;

- отсутствии результатов  входного контроля;

- обнаружении несоответствия маркировки сляба сопроводительному паспорту;

- обнаружении несоответствия качества  обработки сляба требованиям  СТП 05-225;

- обнаружении несоответствующего  качества шоопирования сляба;

- несоответствии фактических геометрических размеров, указанным в паспорте;

- несоответствия фактической  массы сляба, указанной в паспорте  более, чем на 60 кг.

При обнаружении вышеуказанных  несоответствий контролёр выписывает лист несоответствия согласно П12 и  И-12-30-005, а сляб помещается в изолятор несоответствующей продукции до принятия решения. О несоответствиях контролёр сообщает сменному мастеру участка № 1, а сменный мастер информирует БОиКП цеха.

 

4.4. Подготовка металла к прокатке

При выборе сляба  под прокатку необходимо учитывать  пластические свойства материала, сортамент готовой продукции и объем производства. Основная тенденция при выборе оптимального размера сляба – увеличение веса и размера слябов, так как это является одним из главных технологических факторов, влияющих на производительность стана. Увеличение массы сляба ведет к увеличению длины полосы, к повышению производительности, увеличению выхода годного, повышению коэффициента использования машинного времени и т.д.

Титановые сплавы при температурах нагрева для  горячей деформации или термической обработки активно взаимодействуют с кислородом, азотом и другими кислородосодержащими газами атмосферы. При нагреве на поверхности заготовок образуется окалина, начинающая отслаиваться при температурах выше 900 ^оС. вместе с этим происходит диффузия кислорода и азота вглубь металла с образованием поверхностного газонасыщенного слоя. Этот слой характеризуется высокой твердостью и низкой пластичностью, может привести к поверхностным надрывам при деформации. Наиболее эффективный способ защиты от окисления – это применение защитных покрытий. В данном случае слябы покрывают слоем алюминия методом шоопирования с последующей сушкой 1,5…2,0 часа.

 

4.5. Нагрев заготовок перед горячей прокаткой

Нагрев слябов перед прокаткой производится для  снижения сопротивления металла деформации и повышения его пластичности. Наиболее высокая пластичность титановых сплавов наблюдается при температуре 800…1000 ^оС.

Слябы по  одному с  помощью электромостового крана  клещами укладываются на рольганг перед  печью. Работа рольганговой проходной электропечи СРЗ-20.80. протекает в следующей последовательности:

При поднятой дверце на входе  печи одна или несколько плит с  зазором между ними загружаются  в электропечь со скоростью 59,3 м/мин.

После загрузки плит в  печь дверца опускается, и рольганг переключается на режим покачивания со скоростью 9,88 м/мин. В процессе покачивания происходит нагрев плит до заданной температуры.

После окончания нагрева  дверца на выходе печи открывается, и  рольганг переключается на выгрузку плит со скоростью 59,3 м/мин. Выгрузка нагреваемых изделий может производится с обеих сторон печи:

-в одном случае - на  прокатку;

-в другом - на правку.

Управление рольгангом печи и механизмами подъёма заслонок осуществляется с пульта управления оператором.

 

 

4.6.Прокатка слябов на полосы

После нагрева  до заданных температур, слябы и  полосы передаются по транспортному  рольгангу к рабочей клети  стана. Передача заготовок от печей  № 2, 3, 6, 10 и двухкамерной печи с выдвижным  подом на транспортный рольганг черновой клети осуществляется при помощи элекртомостового крана грузоподъёмностью Q=10т и Q=30/5т специальными клещами. Передача заготовок от печей № 1, 4 производится непосредственно по чёрному рольгангу на транспортный рольганг стана 2000 горячей прокатки. Передача нагретых слябов и полос из печи № 5 осуществляется с помощью механизированной системы передачи и с помощью клещей.

Максимальное  время передачи заготовки с момента  выгрузки металла из печи до момента  задачи в валки не более 1 минуты 20 секунд.

При задержке времени  передачи металла до валков, составляющей не более трёх минут, допускается подогрев металла при темперантуре, соответствующей температуре нагрева заготовки перед прокаткой в течение от 10 до 20 минут. Затем металл выгружается на прокатку.

Слябы прокатываются  как на готовые (горячекатаные) листы и плиты толщиной от 6,35 до 210 мм, так и на заготовку толщиной от 8,0 до 25,0 мм для теплопрокатных листов готовой толщиной от 2,0 до 10,5 мм, а так же подкат для чистовой линии стана.

Если в технологических  схемах специально не оговорены схемы обжатий слябов при горячей прокатке, то они производятся согласно таблице 4.9.