№3 2017
Становление и развитие производства титановых слитков в всмпо: новые страницы истории (1957–1991 гг.)
A.O. Ежов, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», e-mail: ezhov.ao@mail.ru
В статье анализируется процесс создания и развития крупнейшего в мире плавильно-литейного комплекса по производству слитков из титана и его сплавов на Верхнесалдинском металлургическом производственном объединении (завод № 95, Верхнесалдинский металлообрабатывающий завод (ВСМОЗ), ныне – ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА») – основы крупносерийного производства полуфабрикатов для авиакосмической отрасли и судостроения СССР (1957-1991 гг.). В этот период произошли качественные изменения в понимании роли и места титана в народном хозяйстве. Его уникальные свойства – прочность, легкость, коррозионная стойкость и т.д. обеспечили ему широкое применение. Мощная государственная поддержка, вызванная большим стратегическим значением данного материала и его возможностями, обеспечила непрерывный рост объемов выпускаемой продукции, широко велась исследовательская работа, совершенствовались технологические процессы получения и обработки слитков и полуфабрикатов, создавалось новое передовое оборудование. Активно шел поиск способов получения слитков, альтернативных вакуумно-дуговому переплаву, направленных на удешевление процесса ВДП без потери качества. В результате, созданная к концу 1980-х гг. на ВСМОЗ-ВСМПО мощная производственная база по изготовлению титановых слитков позволила в полной мере обеспечить оборонные и гражданские отрасли промышленности СССР стратегически важным конструкционным материалом с широкой перспективой использования. Сейчас корпорация ВСМПО-АВИСМА является одним из лидеров мирового титанового рынка. Основой устойчивого положения предприятия традиционно является комплекс по выпуску слитков.
Ключевые слова: титановая промышленность, Урал, вакуумно-дуговой переплав, Корпорация ВСМПО-АВИСМА.
Сырьё. Губчатый титан.
Импортозамещающая технология получения чистого пентоксида ванадия для титановых сплавов из конвертерных ванадиевых шлаков НТМК
А.С. Борноволоков, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» bor@vsmpo.ru
Б.Д. Халезов, ИМЕТ УрО РАН, bd-chalezov@yandex.ru
Н.А. Ватолин, ИМЕТ УрО РАН, vatolin@imet.mplik.ru
А.Г. Крашенинин, ИМЕТ УрО РАН, agkrash@mail.ru
В изготовлении ванадийсодержащих лигатур для титановых сплавов используется чистый пентоксид ванадия марки Вн-0 (V2O5≥ 99,5%), который в России не производится, и титановая промышленность все потребности в V2O5 удовлетворяет за счёт импорта. Марганцовистые ванадийсодержащие конвертерные шлаки от плавки титаномагнетитовых руд являются сырьём для производства пентоксида ванадия. Разработана новая технология получения чистого пентоксида ванадия из таких шлаков. В технологии принят окислительный обжиг шлаков при температуре 850ºС без Ca и Na-содержащих добавок в отличие от существующих технологий. Ванадий селективно выщелачивается из огарка водными растворами Na2CO3 (120–150 г/дм3) с получением 99,6–99,8% V2O5. Из кеков после выщелачивания ванадия сернокислым выщелачиванием извлекаются соли марганца, а твердые остатки направляются на получение комплексной лигатуры для черной металлургии.
Ключевые слова: гидрометаллургия, конвертерный шлак, селективное выщелачивание, ванадий, марганец, комплексная переработка сырья.
Фазовый состав продуктов алюминотермической выплавки лигатуры Al-V-Ti-C
C.А. Вохменцев, ОАО «Уралредмет», uralredmet@uralredmet.ru
B.M. Чумарев, ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
А.В. Ларионов, ИМЕТ УрО PAH, a.v.larionov@ya.ru
С.В. Жидовинов, ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
Д.В. Таранов, ООО "ПОЗ-Прогресс", d.v.taranov@ya.ru
Представлены результаты изучения фазового состава лигатуры Al-V-Ti-C (АВТУ) и шлаков, образующихся при ее внепечной алюминотермической выплавке. Исследования проведены методами рентгеновского фазового анализа и рентгеноспектрального микроанализа. В составе лигатуры АВТУ обнаружены алюминиды V5Al8, VAl3, карбидная фаза на основе V2C, а также небольшое количество элементного углерода. Главной составляющей шлака АВТУ является оксид алюминия (Al2O3), в котором в виде отдельных включений найдены алюминаты кальция различного состава, элементный углерод, карбидная и металлическая фазы.
Ключевые слова: лигатура, шлак, фазовый состав, алюминий, ванадий, титан, углерод.
Вязкость шлаков алюминотермического производства лигатур для титановых сплавов
B.M. Чумарев, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
С.А. Истомин, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH
В.В. Рябов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH
А.В. Ларионов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, a.v.larionov@ya.ru
Д.В. Таранов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, d.v.taranov@ya.ru
C.А. Вохменцев, ОАО «Уралредмет», uralredmet@uralredmet.ru
М.В. Трубачев, ОАО «Уралредмет»
Методом вибрационной вискозиметрии измерена вязкость шлаков, образующихся при алюминотермической выплавке лигатур Al-V-Ti-C (АВТУ), Al-Cr-Mo-Si (АХМК) и Al-Zr-Mo-Sn (АЦМО). Вязкость шлаков в жидкотекучем состоянии менее 5‒6 Пз. В координатах lnη‒1/Т политермы вязкости шлака АВТУ и АХМК описаны пересекающимися прямыми. По положению точек пересечения оценены температуры ликвидуса шлаков АВТУ – 1860°С и АХМК – 1790°С. Температура начала кристаллизации шлака АЦМО ниже ‒ 1550°С. Температурный коэффициент вязкости шлака АХМК определен равным 103,0 кДж/моль, шлака АЦМО – 37,0 кДж/моль.
Ключевые слова: алюминотермия, шлак, вязкость, температурная зависимость, кристаллизация.
Сертификация альтернативного поставщика циркония для титанового производства
М.О. Ледер, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», moleder@vsmpo-avisma.ru
И.Ю. Пузаков, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», puzakov@vsmpo-avisma.ru
Н.Ю. Таренкова, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», tarenkova@vsmpo.ru
М.А. Корнилова, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», kornilova@vsmpo.ru
А.В. Горина, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»
В ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» проведена сертификация альтернативного поставщика циркония для титанового производства – производителя циркония губчатого – фирмы ATI Wah Chang (США).
В работе представлены результаты комплексного исследования циркония губчатого, а также результаты моделирования дефектов от окисленных и азотированных частиц циркония губчатого с оценкой рисков образования дефектов. Показано, что использование циркония губчатого позволяет получать титановую продукцию требуемого качества. Риск образования дефектов от циркония губчатого оценен как низкий.
Ключевые слова: цирконий губчатый, сертификация, окисление, азотирование, оценка рисков.
Материаловедение
Влияние дополнительного легирования нейтральными упрочняющими элементами на структуру и свойства (a+b)-титанового сплава
С.В. Скворцова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ), skvorcovasv@mati.ru
А.В. Шалин, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
О.Н. Гвоздева, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Н.В. Ручина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
А.В. Володин, ПАО «Нормаль»
В работе изучено влияние дополнительного легирования основной композиции титанового сплава ВТ16 нейтральными упрочнителями на технологическую пластичность при горячей и холодной деформации, структуру и механические свойства. Показано, что введение в сплав около 1 масс.% Zr и Sn не оказывает существенного влияния на деформируемость сплава при повышенных температурах и не приводит к существенному изменению структуры в горячекатаном и отожженном состояниях. Однако эти элементы снижают на 10-15% предельную степень деформации сжатием при комнатной температуре. При этом предел прочности увеличивается в среднем на 60 МПа.
Ключевые слова: титановый сплав, технологическая пластичность, легирование, твёрдорастворное упрочнение, структура, прочность.
Особенности фазообразования при металлотермическом получении титан-алюминиевых сплавов
С.А. Красиков, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, sankr@mail.ru
С.Н. Агафонов, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, agafonovs@ya.ru
Е.М. Жилина, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, ezhilina@bk.ru
Л.Б. Ведмидь, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, elarisa100@mail.ru
С.В. Жидовинова, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН
А.В. Долматов, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, d.aleksey@gmail.com
Т.В. Осинкина, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, cool-ezhk@yandex.ru
А.С. Русских, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, russkih_a_s@mail.ru
Изучена последовательность образования интерметаллических соединений при взаимодействии алюминия с оксидами титана, ниобия и тантала, и приведены результаты апробации металлотермического получения титан-алюминиевых сплавов на лабораторных электропечных установках.
Ключевые слова: алюминотермическое восстановление, фазообразование, титановые сплавы, интерметаллические соединения, оксиды.
Технологии производства полуфабрикатов
Применение титана губчатого, легированного алюминием и ванадием
Т.Б. Янко, ПАО «Институт титана», Titanlab3@ukr.net
А.В. Овчинников, НИЦ «Титан Запорожье», Запорожский национальный технический университет, iaov@rambler.ru
Рассмотрены основные направления применения губчатого титана, легированного алюминием и ванадием. Показаны преимущества применения легированной губки для производства как сплавов, так и готовых изделий за счет сокращения производственного цикла. Предложена технология получения легированных порошков титана для порошковой металлургии и аддитивных технологий методом гидрирования-дегидрирования.
Ключевые слова: титановые сплавы, легирование, порошки, технология, свойства, структура, губка.
Рынок титана
Применение концепции жизненного цикла производственных технологий при определении перспективных направлений научных исследований титановых сплавов
Ю.Н. Кусакина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Л.В. Федорова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ), fedorovalv@mati.ru
В работе рассмотрено влияние жизненного цикла технологий на направления прикладных научных исследований, связанных с созданием новых титановых сплавов и технологий их обработки. Сделан вывод о том, что в настоящее время эти технологии находятся на этапе зрелости, а для технологий данного этапа жизненного цикла наиболее перспективными являются те направления научных исследований, которые нацелены на сокращение затрат при производстве и обработке.
Ключевые слова: титановые сплавы, жизненный цикл технологий, научные исследования.
События и юбилеи
К 80-летию Полькина Игоря Станиславовича
К 80-летию Прудковского Бориса Александровича
К 80-летию Колобова Германа Александровича
A.O. Ежов, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», e-mail: ezhov.ao@mail.ru
В статье анализируется процесс создания и развития крупнейшего в мире плавильно-литейного комплекса по производству слитков из титана и его сплавов на Верхнесалдинском металлургическом производственном объединении (завод № 95, Верхнесалдинский металлообрабатывающий завод (ВСМОЗ), ныне – ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА») – основы крупносерийного производства полуфабрикатов для авиакосмической отрасли и судостроения СССР (1957-1991 гг.). В этот период произошли качественные изменения в понимании роли и места титана в народном хозяйстве. Его уникальные свойства – прочность, легкость, коррозионная стойкость и т.д. обеспечили ему широкое применение. Мощная государственная поддержка, вызванная большим стратегическим значением данного материала и его возможностями, обеспечила непрерывный рост объемов выпускаемой продукции, широко велась исследовательская работа, совершенствовались технологические процессы получения и обработки слитков и полуфабрикатов, создавалось новое передовое оборудование. Активно шел поиск способов получения слитков, альтернативных вакуумно-дуговому переплаву, направленных на удешевление процесса ВДП без потери качества. В результате, созданная к концу 1980-х гг. на ВСМОЗ-ВСМПО мощная производственная база по изготовлению титановых слитков позволила в полной мере обеспечить оборонные и гражданские отрасли промышленности СССР стратегически важным конструкционным материалом с широкой перспективой использования. Сейчас корпорация ВСМПО-АВИСМА является одним из лидеров мирового титанового рынка. Основой устойчивого положения предприятия традиционно является комплекс по выпуску слитков.
Ключевые слова: титановая промышленность, Урал, вакуумно-дуговой переплав, Корпорация ВСМПО-АВИСМА.
Сырьё. Губчатый титан.
Импортозамещающая технология получения чистого пентоксида ванадия для титановых сплавов из конвертерных ванадиевых шлаков НТМК
А.С. Борноволоков, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» bor@vsmpo.ru
Б.Д. Халезов, ИМЕТ УрО РАН, bd-chalezov@yandex.ru
Н.А. Ватолин, ИМЕТ УрО РАН, vatolin@imet.mplik.ru
А.Г. Крашенинин, ИМЕТ УрО РАН, agkrash@mail.ru
В изготовлении ванадийсодержащих лигатур для титановых сплавов используется чистый пентоксид ванадия марки Вн-0 (V2O5≥ 99,5%), который в России не производится, и титановая промышленность все потребности в V2O5 удовлетворяет за счёт импорта. Марганцовистые ванадийсодержащие конвертерные шлаки от плавки титаномагнетитовых руд являются сырьём для производства пентоксида ванадия. Разработана новая технология получения чистого пентоксида ванадия из таких шлаков. В технологии принят окислительный обжиг шлаков при температуре 850ºС без Ca и Na-содержащих добавок в отличие от существующих технологий. Ванадий селективно выщелачивается из огарка водными растворами Na2CO3 (120–150 г/дм3) с получением 99,6–99,8% V2O5. Из кеков после выщелачивания ванадия сернокислым выщелачиванием извлекаются соли марганца, а твердые остатки направляются на получение комплексной лигатуры для черной металлургии.
Ключевые слова: гидрометаллургия, конвертерный шлак, селективное выщелачивание, ванадий, марганец, комплексная переработка сырья.
Фазовый состав продуктов алюминотермической выплавки лигатуры Al-V-Ti-C
C.А. Вохменцев, ОАО «Уралредмет», uralredmet@uralredmet.ru
B.M. Чумарев, ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
А.В. Ларионов, ИМЕТ УрО PAH, a.v.larionov@ya.ru
С.В. Жидовинов, ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
Д.В. Таранов, ООО "ПОЗ-Прогресс", d.v.taranov@ya.ru
Представлены результаты изучения фазового состава лигатуры Al-V-Ti-C (АВТУ) и шлаков, образующихся при ее внепечной алюминотермической выплавке. Исследования проведены методами рентгеновского фазового анализа и рентгеноспектрального микроанализа. В составе лигатуры АВТУ обнаружены алюминиды V5Al8, VAl3, карбидная фаза на основе V2C, а также небольшое количество элементного углерода. Главной составляющей шлака АВТУ является оксид алюминия (Al2O3), в котором в виде отдельных включений найдены алюминаты кальция различного состава, элементный углерод, карбидная и металлическая фазы.
Ключевые слова: лигатура, шлак, фазовый состав, алюминий, ванадий, титан, углерод.
Вязкость шлаков алюминотермического производства лигатур для титановых сплавов
B.M. Чумарев, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, pcmlab@mail.ru
С.А. Истомин, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH
В.В. Рябов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH
А.В. Ларионов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, a.v.larionov@ya.ru
Д.В. Таранов, ФГБУН ИМЕТ УрО PAH, d.v.taranov@ya.ru
C.А. Вохменцев, ОАО «Уралредмет», uralredmet@uralredmet.ru
М.В. Трубачев, ОАО «Уралредмет»
Методом вибрационной вискозиметрии измерена вязкость шлаков, образующихся при алюминотермической выплавке лигатур Al-V-Ti-C (АВТУ), Al-Cr-Mo-Si (АХМК) и Al-Zr-Mo-Sn (АЦМО). Вязкость шлаков в жидкотекучем состоянии менее 5‒6 Пз. В координатах lnη‒1/Т политермы вязкости шлака АВТУ и АХМК описаны пересекающимися прямыми. По положению точек пересечения оценены температуры ликвидуса шлаков АВТУ – 1860°С и АХМК – 1790°С. Температура начала кристаллизации шлака АЦМО ниже ‒ 1550°С. Температурный коэффициент вязкости шлака АХМК определен равным 103,0 кДж/моль, шлака АЦМО – 37,0 кДж/моль.
Ключевые слова: алюминотермия, шлак, вязкость, температурная зависимость, кристаллизация.
Сертификация альтернативного поставщика циркония для титанового производства
М.О. Ледер, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», moleder@vsmpo-avisma.ru
И.Ю. Пузаков, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», puzakov@vsmpo-avisma.ru
Н.Ю. Таренкова, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», tarenkova@vsmpo.ru
М.А. Корнилова, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», kornilova@vsmpo.ru
А.В. Горина, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»
В ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» проведена сертификация альтернативного поставщика циркония для титанового производства – производителя циркония губчатого – фирмы ATI Wah Chang (США).
В работе представлены результаты комплексного исследования циркония губчатого, а также результаты моделирования дефектов от окисленных и азотированных частиц циркония губчатого с оценкой рисков образования дефектов. Показано, что использование циркония губчатого позволяет получать титановую продукцию требуемого качества. Риск образования дефектов от циркония губчатого оценен как низкий.
Ключевые слова: цирконий губчатый, сертификация, окисление, азотирование, оценка рисков.
Материаловедение
Влияние дополнительного легирования нейтральными упрочняющими элементами на структуру и свойства (a+b)-титанового сплава
С.В. Скворцова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ), skvorcovasv@mati.ru
А.В. Шалин, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
О.Н. Гвоздева, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Н.В. Ручина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
А.В. Володин, ПАО «Нормаль»
В работе изучено влияние дополнительного легирования основной композиции титанового сплава ВТ16 нейтральными упрочнителями на технологическую пластичность при горячей и холодной деформации, структуру и механические свойства. Показано, что введение в сплав около 1 масс.% Zr и Sn не оказывает существенного влияния на деформируемость сплава при повышенных температурах и не приводит к существенному изменению структуры в горячекатаном и отожженном состояниях. Однако эти элементы снижают на 10-15% предельную степень деформации сжатием при комнатной температуре. При этом предел прочности увеличивается в среднем на 60 МПа.
Ключевые слова: титановый сплав, технологическая пластичность, легирование, твёрдорастворное упрочнение, структура, прочность.
Особенности фазообразования при металлотермическом получении титан-алюминиевых сплавов
С.А. Красиков, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, sankr@mail.ru
С.Н. Агафонов, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, agafonovs@ya.ru
Е.М. Жилина, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, ezhilina@bk.ru
Л.Б. Ведмидь, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, elarisa100@mail.ru
С.В. Жидовинова, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН
А.В. Долматов, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, d.aleksey@gmail.com
Т.В. Осинкина, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, cool-ezhk@yandex.ru
А.С. Русских, ФГБУН Институт металлургии Уральского отделения РАН, russkih_a_s@mail.ru
Изучена последовательность образования интерметаллических соединений при взаимодействии алюминия с оксидами титана, ниобия и тантала, и приведены результаты апробации металлотермического получения титан-алюминиевых сплавов на лабораторных электропечных установках.
Ключевые слова: алюминотермическое восстановление, фазообразование, титановые сплавы, интерметаллические соединения, оксиды.
Технологии производства полуфабрикатов
Применение титана губчатого, легированного алюминием и ванадием
Т.Б. Янко, ПАО «Институт титана», Titanlab3@ukr.net
А.В. Овчинников, НИЦ «Титан Запорожье», Запорожский национальный технический университет, iaov@rambler.ru
Рассмотрены основные направления применения губчатого титана, легированного алюминием и ванадием. Показаны преимущества применения легированной губки для производства как сплавов, так и готовых изделий за счет сокращения производственного цикла. Предложена технология получения легированных порошков титана для порошковой металлургии и аддитивных технологий методом гидрирования-дегидрирования.
Ключевые слова: титановые сплавы, легирование, порошки, технология, свойства, структура, губка.
Рынок титана
Применение концепции жизненного цикла производственных технологий при определении перспективных направлений научных исследований титановых сплавов
Ю.Н. Кусакина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Л.В. Федорова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ), fedorovalv@mati.ru
В работе рассмотрено влияние жизненного цикла технологий на направления прикладных научных исследований, связанных с созданием новых титановых сплавов и технологий их обработки. Сделан вывод о том, что в настоящее время эти технологии находятся на этапе зрелости, а для технологий данного этапа жизненного цикла наиболее перспективными являются те направления научных исследований, которые нацелены на сокращение затрат при производстве и обработке.
Ключевые слова: титановые сплавы, жизненный цикл технологий, научные исследования.
События и юбилеи
К 80-летию Полькина Игоря Станиславовича
К 80-летию Прудковского Бориса Александровича
К 80-летию Колобова Германа Александровича
