Сборник трудов конференции Павловские чтения 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

120

И.М.ПАВЛОВ - ОСНОВОПОЛОЖНИК НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ПО

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ В ВАКУУМЕ

И АТМОСФЕРЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Сигалов Ю.М.

Россия, ОАО «Всероссийский институт легких сплавов». E-mail: info@oao vils.ru

После завершения учёбы на технологическом факультете в Московском институте стали им.

И.В. Сталина (МИСиС) в 1954 г. я был направлен по распределению на современный по тому

времени Челябинский металлургический завод (ЧМЗ) системы «Спецметаллургии» где проработал в

прокатном цехе и прокатном отделе КБ до 1958 года.

Во время учёбы в институте выделялся и запомнился курс лекций по теории прокатки и общим

вопросам обработки металлов давлением выдающегося учёного с мировым именем члена-

корреспондента АН СССР, доктора технических наук, профессора Игоря Михайловича Павлова.

В 1958 г. после успешной сдачи вступительных экзаменов я был зачислен в аспирантуру ИМЕТ

им. А.А. Байкова АН СССР. Следует отметить решающую роль Иг.М. Павлова при моём

поступлении в аспирантуру. И.М. Павлов возглавлял приёмную комиссию по

специальности теория прокатки и обработка металлов давлением, в которую входил известный

учёный, сотрудник лаборатории № 15 ИМЕТ В.Г. Осипов. При рассмотрении вопроса по причинам

возникновения анизотропии свойств проката В.Г. Осипов спросил меня, как влияют форма и

расположение дефектов в металле как концентраторов напряжений.

Видя мои затруднения при ответе на этот вопрос, Иг.М. Павлов в довольно резкой форме

прокомментировал: «вот вы задаете Сигалову вопрос, ответ на который Вы сами узнали совсем

недавно при защите диссертации А.В. Крупиным; Сигалов, естественно, с материалами диссертации

ещё не знаком». В итоге я получил отличную оценку. На этом экзамене, я впервые почувствовал

расположение Иг.М. Павлова, который высказался за мою кандидатуру из восьми претендентов на

одно место при зачислении в аспирантуру ИМЕТа.

Ещё в большей степени я благодарен Иг.М. Павлову за выбор темы моей диссертационной

работы, в которой ставилась задача изучить основные параметры высокотемпературной прокатки

легкоокисляющихся металлов в безокислительных условиях (в вакууме и атмосфере инертных газов).

К тому времени в Советском союзе и за рубежом бурными темпами развивались такие

наукоёмкие отрасли промышленности как авиационная, ракетная, радиоэлектронная, атомная и др.,

которые от учёных и промышленности потребовали широкой гаммы специальных металлов и сплавов

с заданным уровнем свойств, достичь которых можно было только с применением самого

совершенного оборудования и технологий, в том числе вакуумной.

Применение вакуума в металлургии получило распространение главным образом в области

выплавки слитков из высокореакционных сплавов строго заданного состава (титана, циркония,

молибдена, ниобия, хрома и др.) на вакуумно-дуговых, электронно-лучевых, индукционных, зонных

и др. печах.

К сожалению, чаще всего в дальнейшем эти металлы неоднократно подвергаются

высокотемпературной деформации (прессованию, ковке, прокатке) или термической обработки на

воздухе. При этом неизбежно, с одной стороны, насыщение металла активными газами (водородом,

кислородом, азотом и др.), а с другой стороны, - выгорание важных легирующих элементов

(алюминия, марганца, хрома и др.). Это особенно касается изделий небольших поперечных сечений

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

121

(лент, листов, тонкостенных труб и т.п.). Применяемые способы защиты металла от окисления

(оболочки, обмазки, различные покрытия и т.п.) являются дорогостоящими и не решают радикально

проблему защиты металла при высокотемпературной деформации.

Иг.М. Павлов, будучи высокоэрудированным учёным – новатором, хорошо понимал, что перед

исследователями и конструкторами, связанными с обработкой металлов давлением встала

неотложная и важная задача: разработать технологические схемы и создать оборудование для ведения

процессов высокотемпературной деформации в безокислительных условиях металлов, выплавленных

в вакууме, без последующего ухудшения их свойств.

Исключительно полезными для расширения кругозора аспирантов и научных сотрудников

отдела явились проводимые по инициативе и под председательством Иг.М. Павлова еженедельные

коллоквиумы, на которых обсуждались сообщения и доклады сотрудников по новинкам научно-

технической литературы, бюллетеней изобретений и патентов.

Мною на этих коллоквиумах были сделаны три доклада по вопросам деформации тугоплавких и

радиоактивных металлов в атмосфере инертных газов (аргона, гелия) по данным американских

учёных.

Сообщения вызвали интерес у слушателей в связи с необычностью темы и положительную

оценку И.М. Павлова. По материалам докладов мною в соавторстве с И.М. Павловым была

подготовлена и опубликована статья «К вопросу о влиянии вакуума и атмосферы

инертного газа на свойства металлов при их пластической деформации».

Так, в частности, в статье описана установка для нагрева и деформации сплавов на основе

легкоокисляющихся и тугоплавких металлов. Рабочие части молота и индукционная печь для нагрева

заготовок были заключены в специальный кожух из нержавеющей стали, в котором создавалась

вентилируемая атмосфера аргона. Все операции производились с помощью специальных резиновых

рукавиц, вмонтированных в кожух.

В другом случае операторы, пользуясь дыхательной аппаратурой, работая в специальных

скафандрах внутри герметичного помещения объёмом 12,8х30,5х7,5 м

, заполненного аргоном или

гелием, в котором размещались индукционная нагревательная печь, молот для ковки слитков из

тугоплавких и легкоокисляющихся металлов, реверсивный прокатный стан дуо с диаметром рабочих

валков 400 мм, пила и ножницы для резки прокатанного металла в горячем состоянии, токарный

станок, сварочная установка, мостовой кран и др. оборудование.

В работах [1, 8] описаны прокатные станы для прокатки в горячем и холодном состоянии

топливных элементов атомных реакторов и различных профилей из радиоактивных,

быстроокисляющихся и легкоокисляющихся материалов в защитной атмосфере.

В 1956 г. в институте металловедения и физики металлов ЦНИИЧМ им. И.П.Бардина Я.Б.

Гуревичем и А.М. Зубко был начат цикл работ по изучению технологической деформируемости

некоторых металлов на основе железа при прокатке в вакууме и по выявлению влияния нагрева и

деформации в вакууме на перераспределение элементов, структуру и механические свойства

металлов.

Уже предварительные результаты этих работ позволили сделать важные выводы в пользу

применения высокотемпературного деформирования металлов в вакууме.

Горячая прокатка в вакууме выявила значительное повышение деформируемости металлов по

сравнению с аналогичной прокаткой на воздухе. Так, при прокатке образцов железа – «Армко» (С ~

0,01 %) при температуре 1150

C на воздухе полное разрушение наблюдалось при суммарном

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

122

обжатии 65 %. В случае же нагрева и прокатки в вакууме металл не разрушался при обжатии до 95 %.

Ещё более ярко выразилось различие деформируемости в вакууме и на воздухе при горячей прокатке

сплавов на основе магния и хрома в литом состоянии. Объясняется это, очевидно, очисткой металлов

от активных газов (О

, Н

, N

) и других вредных примесей в процессе нагрева и деформирования в

вакууме.

Возможность проведения работ по прокатке в вакууме возникла благодаря инициативе

сотрудников Харьковского физико-технического института АН УССР Амоненко В.М., Троня А.С.,

Мухина В.Б., Тарасова В.А., разработавших и изготовивших в 1953-1955 г.г. несколько

экспериментальных лабораторных вакуумных станов [1, 2]. В последней модификации стана были

учтены и устранены все недостатки предыдущей. Увеличена мощность стана и габариты

нагревательной печи; в вакууме находятся только валки, а все вспомогательные узлы и механизмы

(опорные подшипники, нажимные устройства, шпиндели, муфты и т.д.) размещены вне вакуума. Тем

самым значительно облегчено обслуживание стана и увеличена возможность достижения более

высокого и устойчивого вакуума.

Будучи высокоэрудированным учёным, обладающим обширными познаниями в области

пластической деформации металлов, тонко чувствующий тенденции развития техники и технологии

производства металлов и сплавов для создания перспективных изделий для авиакосмической и

электронной промышленности, атомной энергетики и др. после глубокого анализа отечественных и

зарубежных работ, Иг.М. Павлову стало совершенно очевидно насколько актуальным является

научное направление по высокотемпературной деформации металлов и специальных сплавов в

вакууме и атмосфере инертных газов.

Я был безмерно благодарен судьбе, что именно мне первому Иг.М. Павлов поручил проведение

под своим научным руководством диссертационной работы по исследованию процесса прокатки

различных металлов (титана, алюминия, никеля и железа) в вакууме по сравнению с прокаткой на

воздухе.

Первые эксперименты по прокатке в вакууме проводились в 1958-1959 г.г. по договоренности

Иг.М. Павлова с руководством ЦНИИЧермета на вакуумном прокатном стане ЦНИИЧермета (рис. 1).

Наиболее интересные результаты были получены при прокатке титана марки ВТ1-0 в вакууме 3

· 10

-4

мм рт.ст. в диапазоне температур 800-1100

С с относительным обжатием 20 %. Так, в

частности, коэффициент трения оказался значительно меньше, чем при прокатке на воздухе, и имел

тенденцию к росту с повышением температуры прокатки, что связано, очевидно, с падением

удельного усилия при минимальном воздействии остальных факторов.

Рост опережения, коэффициента трения и уширения при прокатке титана на воздухе

объясняется тем, что образующаяся окалина состоит из плотного слоя диоксида титана, играющего

роль присыпки и повышающего коэффициент трения.

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

123

При температуре прокатки выше 950

С окалина имеет мелкозернистую структуру, покрывает

металл относительно толстым слоем, легко отслаивается от основного металла из-за образования

подслоя T

O и при прокатке снижает коэффициент трения.

Изменение общего давления металла на валки Р и удельной силы трения τ

при прокатке титана

в вакууме и на воздухе имеет одинаковый характер. Было установлено, что на величину давления

металла на валки и удельной силы трения, а также на величину крутящего момента скачкообразное

влияние оказывает аллотропическое превращение ߙ - фазы титана в β – фазу. Этим же превращением

объясняется провал значений коэффициента трения, опережения и некоторое повышение уширения в

температурном интервале 850-950

С.

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

124

При увеличении степени обжатия при прокатке титана наблюдается рост давления и падение

коэффициента трения.

Так, в частности, впервые установлено, что температурные зависимости коэффициента трения и

других основных параметров прокатки (удельного давления, уширения, опережения, крутящего

момента и др.) в вакууме, инертной среде и на воздухе сильно отличаются как по характеру, так и

абсолютной величине.

Впервые обнаружено и объяснено на основе теории молекулярного взаимодействия

ювенильных поверхностей и анализа свойств оксидных плёнок и окалины аномальное изменение

коэффициента трения при прокатке титана.

Проведено систематическое изучение силовых, геометрических и скоростных параметров

прокатки с использованием методики моделирования с соблюдением условий теплового, скоростного

и геометрического подобия применительно к промышленным прокатным станам и сложившемуся

сортаменту выпускаемых полуфабрикатов в виде листов, плит, ленты и фольги.

Построение рациональных технологических схем производства листовых полуфабрикатов

осуществляли на основе детального анализа основных параметров процесса прокатки, а также

технологичности титановых сплавов, влияния режимов прокатки на структуру и механические

свойства металла.

После окончания аспирантуры в ИМЕТ им. А.А. Байкова АН СССР и выполнения под научным

руководством члена-корреспондента АН СССР Иг.М. Павлова диссертационной работы по

прокатке металлов в вакууме и атмосфере аргона я с его личным письмом – рекомендацией прибыл

на собеседование к Александру Фёдоровичу Белову, который в то время совмещал должности

начальника Главного управления спецметаллургии Минавиапрома СССР и начальника ВИЛСа, для

устройства на работу в ВИЛС.

Поразила меня глубина и обширность знаний Александра Фёдоровича в этой новой и

специфической области металлургии, полное совпадение точек зрения Александра Фёдоровича и

моего учителя Игоря Михайловича Павлова на перспективу развития и области внедрения метода

обработки высокоактивных металлов в контролируемых средах (вакуум, аргон). И только

значительно позже, когда А.Ф. Белов начал передавать часть своей научно-технической библиотеки и

некоторые архивные материалы ведущим специалистам института, выяснилось, что помимо

детального изучения и анализа научно-технической литературы в отечественных и зарубежных

изданиях, А.Ф. Белов имел доступ к закрытой информации по различным направлениям развития

науки и технологии в области спецметаллургии в мире.

Один из таких отчётов, посвященный развитию вакуумной металлургии специальных

легкоокисляющихся металлов в США, А.Ф. Белов передал мне. Судя по многочисленным пометкам в

тексте отчёта, затронутая в нём тема Александра Фёдоровича очень заинтересовала, а для меня стало

понятно, почему он постоянно уделял внимание и поддержку опытно-конструкторским и научно-

исследовательским работам, которыми я руководил.

После моего собеседования с Александром Фёдоровичем Беловым в здании Минавиапрома в

Уланском переулке и его разговора по телефону с Иг.М. Павловым была практически решена моя

дальнейшая судьба как специалиста. Я получил приглашение на работу в ВИЛС с гарантией, что мои

познания будут полностью использованы на практике.

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

125

В декабре 1961 г. я приступил к работе в лаборатории тугоплавких и специальных сплавов №

22, которой руководил высококвалифицированный и опытный специалист Г.В. Карсанов,

переведенный для работы в ВИЛС из ЦНИИЧермета.

С первых дней работы в лаборатории я занимался тематикой, близкой к моей специализации и

включающей исследования по обработке давлением методами прокатки и прессования

(гидроэкструзией) тугоплавких металлов (хром, молибден, титан, ниобий, бериллий), в том числе

прокаткой биметаллов на основе этих металлов в вакууме и атмосфере аргона.

Научно-исследовательские работы по прокатке в вакууме на протяжении многих лет

проводились учёными ВИЛС в тесном творческом сотрудничестве, прежде всего с коллегами с

кафедры прокатки МИСиС. Программы проведения совместных работ находили поддержку и

утверждались, как правило, ректором МИСиС П.И. Полухиным и начальником ВИЛС А.Ф. Беловым.

Научное руководство работами от МИСиС осуществлялось И.М. Павловым, А.В. Крупиным,

В.Н.Чернышевым, Б.Л. Липецким. От ВИЛС – Ю.М. Сигаловым.

Работы отличались актуальностью и высоким научным уровнем. Многие научные руководители

и ответственные исполнители по их результатам защитили кандидатские, а в дальнейшем и

докторские диссертации.

Исследования проводили на вакуумном прокатном стане МИСиС-210, оснащенном

регистрирующей аппаратурой для замера основных параметров прокатки (усилия крутящих

моментов, скорости прокатки, опережения).

Как пример активного творческого сотрудничества следует отметить совместные (ВИЛС и

МИСиС в период 1968-1989 г.г.) работы по получению ребристых и полых панелей из титановых

сплавов (отв.исполнители от МИСиС Б.Л. Линецкий, от ВИЛС – В.Л. Демкин), изучение предельных

условий соединения биметаллов ВТ6С-ВН2 и ВТ6С-ВМ1 при нагреве и прокатке в вакууме

(отв.исполнители от МИСиС А.В. Артемьев, от ВИЛС – В.Л. Демкин) [ 3 ]; исследование

процесса прокатки в вакууме многослойного материала ВН7-ВН-2АЭ-ВН7 (отв.исполнители от

МИСиС Б.Л. Линецкий, от ВИЛС – В.Л.Демкин [4]; исследование энергосиловых показателей

высокотемпературной деформации в вакууме молибденовых и вольфрамовых сплавов (научные

руководители и ответственные исполнители от МИСиС – В.Н. Чернышев, от ВИЛС – В.Д. Карцев)

[5]; изучение особенностей прокатки в вакууме и реологических свойств высокопрочных титановых

сплавов ВТ6С и ВТ30 (научные руководители и ответственные исполнители от МИСиС – Ю.П.

Воробьев, А.М. Галкин, от ВИЛС – Г.И. Локтионов) [6]; разработка научно обоснованных режимов

математической модели процесса прокатки листов из порошков титановых и никелевых сплавов в

безокислительных условиях: в вакууме и атмосфере аргона (научные руководители и ответственные

исполнители от МИСиС – Г.Я. Гун, С.А. Стебунов, П.А. Огарков, от ВИЛС – А.И. Колпашников) [7].

Важное научное и практическое значение имел цикл работ, проведенных ВИЛС совместно с

УкрНИИМ (г. Донецк) и ИПМ АН УССР (г. Киев), по исследованию основных параметров прокатки

тугоплавких металлов (молибдена ВМ-1, ниобия ВН-1 и хром ВХ-4) в вакууме 10

-4

мм рт.ст, среде

инертного газа (аргона) и на воздухе в широком диапазоне температур (600-1300

С) и обжатий (10-40

%). Работы проводились творческим коллективом во главе с директорами институтов Ф.Е.

Долженковым и В.И. Трефиловым в составе: Ю.И. Бать, Ф.Р. Волчек, Ю.И. Кривоносов, Л.А.

Захаров, В.А. Ткаченко, Ю.И. Мильман. От ВИЛС –

Ю.М. Сигалов, В.Л. Демкин,

И.А. Шпажников на вакуумных станах дуо «170» второго поколения [8, 9, 10, 11, 12].

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

126

При прокатке молибдена, хрома и ниобия в вакууме и аргоне удельные давления, крутящие

моменты, опережение, уширение и коэффициент трения имеют более высокие значения, чем при

прокатке на воздухе во всем диапазоне исследованных температур и обжатий.

Полученные в работе данные были использованы ВНИИМЕТМАШЕМ (гл. конструктор Л.Д.

Дмитриев) при проектировании вакуумных прокатных станов дуо «300» и для ВИАМа и кварто

«1200» для УзКТЖМ (г. Чирчик).

Проведенный цикл исследований позволил сделать важное заключение об эффективности

применения вакуума и газозащитных сред в процессах производства полуфабрикатов методами

высокотемпературной деформации.

Процессы производства полуфабрикатов из легкоокисляющихся металлов и сплавов методами

высокотемпературной пластической деформации в вакууме оказались весьма эффективными, так как

позволяют исключить потери металла на окисление и газонасыщение, обеспечивают получение

материалов повышенного качества. Деформированные в вакууме материалы обладают более высокой

пластичностью, повышенными физико-химическими свойствами. При обработке в вакууме

значительно повышается деформируемость металлов.

Отсутствие оксидных слоев при горячей деформации в вакууме обеспечивает надежное

соединение однородных и разнородных металлов и получение высококачественных многослойных

материалов. Как показали исследования, выполненные в МИСиС, для достижения высокой прочности

соединения составляющих биметаллов титановый сплав – молибден, титановый сплав – ниобий,

титан – титан и др., при прокатке в вакууме достаточно сравнительно невысоких обжатий (так, при

прокатке в вакууме 5·10

-5

мм рт.ст. прочность соединения биметалла титановый сплав – бронза при

20 % обжатия превышает прочность мягкой составляющей). Прокатка в вакууме позволяет получать

биметалл, обладающий повышенной коррозионной стойкостью в агрессивных средах, иметь

оптимальное сочетание прочности и пластичности переходного слоя, соединять составляющие из

разнородных металлов, не соединяющиеся в обычных условиях прокатки.

Большие преимущества открывают процессы обработки давлением в вакууме для производства

компактных материалов из порошков титана и его сплавов, обеспечивая надежное соединение частиц

при деформации в безокислительных условиях и получение высококачественных полуфабрикатов.

Особое место в сотрудничестве ВИЛС и МИСиС занимали совместные разработки конструкции,

изготовление, монтаж и освоение на УзКТЖМ (г. Чирчик) самого крупного в мировой

практике вакуумного прокатного стана ВПС-600 Научные руководители проекта от МИСиС И.М.

Павлов, А.В. Крупин, В.Н. Чернышев, от ВИЛС – Ю.М. Сигалов (главные конструкторы

К.И. Езерский, О.К Новиков) [13], схема которого представлена на рис. 2.

Дело в том, что все созданные до

разряду лабораторных. Механизация

также уборка прокатного металла

использования ручных штанговых

типа являются их громоздкость, значительное

ненадежность в работе. Очевидно

конструкций промышленных вакуумных

задачи –

создания промышленной

выполненная совместными усилиями

вакуумного прокатного стана дуо

давлением в вакууме –

инертных

Научного совета при Президиуме

получения плоских полуфабрикатов

металлов, так и изделий типа панелей

температурах металлов и сплавов

500х1500-2000 мм позволят испо

льзовать

Средства контроля, механизации

уверенностью осуществлять необходимые

При освоении крупносерийного

были разработаны и внедрены прогрессивные

безокислительного индукционного

рулонов, создана уникальная методическая

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

127

созданные до того времени вакуумные прокатные станы

Механизация подачи заготовок в нагревательные устройства

металла решены на всех станах примерно

штанговых манипуляторов

–

цанг. Недостатками ман

громоздкость, значительное увеличение занимаемой станом

Очевидно, что такое решение не может быть рекомендовано

вакуумных станов. Поп

ыткой решения довольно

промышленной вакуумной прокатной установки

усилиями коллективов ВИЛС и МИСиС. Рассмотрев

стана дуо «600» ВИЛС (ВПС

-600-

ВИЛС), комиссия

инертных средах секции «Пластические и литейные

Президиуме АН СССР отмечала, что стан может

полуфабрикатов в виде л

истов, плит и полос как монометаллов

типа панелей из титана и других легкоокисляющихся

сплавов. Достаточно большие размеры готового

льзовать стан в промышленных целях.

механизации, управления и наблюдения за процессом

необходимые технологические операции.

крупносерийного производства листовых полуфабрикатов

внедрены прогрессивные процессы и оборудование

индукционного нагрева слябов перед горячей прокаткой

уникальная методическая печь для обезводороживающего

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

станы могут быть отнесе

ны к

нагревательные устройства и валки станов, а

примерно одинаково, т.е. путем

Недостатками ман

ипуляторов подобного

станом площади, неудобство и

рекомендовано при разработке

довольно сложной технической

установки является конструкция,

МИСиС. Рассмотрев конструкцию

комиссия по обработке металлов

литейные методы обработки»

может быть использован для

монометаллов и многослойных

легкоокисляющихся при высоких

готового проката 1,5

-75х400-

процессом прокатки позволяют с

полуфабрикатов из титановых сплавов

оборудование для высокоскоростного

прокаткой, вакуумно

го отжига

обезводороживающего вакуумного отжига

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

128

листов и наиболее совершенная в стране печь для непрерывного вакуумного отжига лент и фольги.

При этом было использовано положение, выдвинутое И.М. Павловым, о

невозможности создания вакуума в самом очаге деформации, в связи, с чем отпадает необходимость в

вакуумировании основного оборудования и достаточно применять «вакуумные приставки»

(нагревательные печи, камеры охлаждения). Для нагрева титановых сплавов перед горячей прокаткой

обычно применяют нагревательные устройства, обеспечивающие минимальную продолжительность

нахождения горячего металла в контакте с воздухом и в особенности с агрессивными по отношению к

титану водяными парами, а также другие меры для уменьшения вредного влияния внешней среды.

Надежная защита от окисления обеспечивается при нагреве металла в вакуумных печах или в

печах с защитной атмосферой, в качестве которой используют инертные газы – аргон или гелий.

Высокая эффективность была достигнута при использовании для нагрева слябов перед горячей

прокаткой титановых листов на стане кварто «2800» КМЗ однокамерной вакуумной печи с

выдвижным подом конструкции ВНИИЭТО, однако для организации крупномасштабного

производства производительность таких печей явно недостаточна.

Более производительна и совершенна конструкция вакуумных двухкамерных печей с

выдвижным подом, установленных перед станом кварто «5000» Ижорского завода, предназначенных

для нагрева слябов из титановых сплавов, используемых для получения крупногабаритных плит.

Высокая окисляемость и активное газонасыщение титановых сплавов обусловили

необходимость проведения высокотемпературных режимов отжига и закалки, особенно

полуфабрикатов малой толщины, преимущественно в вакуумных печах или в печах с нейтральной

атмосферой.

На рис. 3 представлена схема вакуумной шахтной печи конструкции ВИЛС (гл. конструктор

В.Н. Земцов) для отжига ленты и проволоки из титана; в 1962г. на ВСМПО была пущена в

эксплуатацию шахтная вакуумная печь ОКБ-600А для отжига холоднокатаных рулонов (изготовитель

Харьковский завод ЭТО, рабочее пространство печи 1000х1500 мм, максимальная температура 900

С,

масса максимальной садки 1000 кг, рабочий вакуум 1·10

-4

мм рт.ст.). В 1973г. на ВСМПО пущены

четыре вакуумных печи типа СШВ-15.15/9 для отжига крупных рулонов, изготовленные

Новосибирским заводом «Сибэлектротерм» (гл.конструктор В.Я. Гутенберг). Рабочее пространство

(диаметром 1500 мм), максимальная температура 900

С, максимальная садка – 4 т, рабочий вакуум

1·10

-4

мм рт.ст., охлаждающий газ – гелий.

Секция 1. Теория обработки металлов давлением

129

Рис. 3. Шахтная вакуумная электропечь отжига титановой проволоки в бухтах и полос в

рулонах конструкции ВИЛС (гл.конструктор В.Н. Земцов). Диаметр рабочего пространства 1100

мм, высота рабочего пространства 2000 мм. Максимальная рабочая температура 900

С, вакуум

5·10

-4

мм рт.ст.

Для повышения производительности в последнее время стали создавать промышленные

полуметодические и методические печи конструкции ВИЛС типа ПВН-3 и ПВН-4 с двумя или

несколькими камерами. Полуметодические вакуумные печи состоят из двух камер, разделенных

вакуумным затвором: камеры нагрева и камеры для загрузки и охлаждения садки. Наличие

дополнительной холодной камеры позволяет вести процесс непрерывно. В данной печи происходит

быстрое охлаждение садки, а при необходимости и закалка изделий в вакуумном масле.

При отжиге лент в плотных рулонах имеются очевидные недостатки: большая длительность

нагрева, значительная разность температур по толщине рулона и отсюда – неоднородность свойств и

т.д.

Наилучший способ термообработки с точки зрения скорости передачи тепла является нагрев

развернутой полосы. В этом случае тепловое сопротивление материала минимально и время нагрева

служит функцией теплового напора и коэффициента теплообмена.

В статье приведен далеко не полный перечень реализованных идей И.М. Павлова,

связанных с разработкой научных основ технологических процессов производства листовых

полуфабрикатов из титановых сплавов в ВИЛС, на ВСМПО и других предприятиях страны.

Созданное оборудование для обработки титана в безокислительных условиях по своему уровню