Меерсон Г.А., Гагаринский Ю.В. (ред.). Металлургия циркония

Подождите немного. Документ загружается.

.:'ц

,.1

:.',

142

мвтАллуРгия

циРкония

\|шя.

(а>кдьт*":

из

ука3а}||!ь|х

вь|ше

мет0дов

п0зв0ляет

за)ки-

гать

дугу

без

непосредствен-

!{ого

с0прик0сновения

нак0_

нечника

электр0да

цирконием.

3то

приводит

сни}(ению

до

минимума

загрязнения

слитка

материалом

нак0нечника

элек-

трода

при

плавке

в печи с не-

расх0дуемь1м

электрод0м.

б)

Агпмосфера.

[уговая

плавка в

печах с

нерасходу-

емь|м и

расходуемь|м

электр0-

дами

пр0изводится

в атмосфере

арг0на' гел'1я

или их

смеси.

||лавка

печи с

расх0дуемь1м

электрод0п1

мо}кет

пр0водиться

также

в частичн0м

вакууме.

1очньтй

с0став

газ0в0й смеси и

давление

зависят

'от

мн0гих

факторов,

например 0т к0ли-

чества

газ0в

или

летучих ве-

ществ,

к0т0рь1е

вь|деляются

и3

металла во время

его

плавки'

0т

ра3мера

слитка и

общей мощ-

н0сти пеии. |!ри заданттой

мощ-

}{ости

требуется,

б6льтлая

сила

тока

в случае

применения

ар-

гона.

3то объясняется

тещ' чт0

арг0н

легче ионизируется'

чем

гелий, и п0этому

для

дуги

тр ебуется меньшее

напря)кение.

8сли мощность

генерат0ра 0г-

раничена'

а }келательно

дости-

)кение

максимальной

мощности,

т0 прип1енять

богатую

аргон0м

атм0сферу нельзя. Атмосфера,

сост0ящая

пз

\00о/" гелия'

не-

}келательна

для

плавки

в печи

нерасходуемь|м

электр0д0м

вследствие

того'

что

обьлчно

этой атмосфере

дуга

неустой-

чива

и очень трудна

управ-

лену1и.

3кспериментальнь|е

даннь]е

п0

дуговь|м

плавкам' пров0дившимся

различ-

ньтх

лабораториях'

представленьт

табл.40.

)

!|\апершал

0ля п!1?ля.

|!осле

т0г0 как

стали

требоваться

большие к0личества

чистог0

цирко-

т1ия,

усил14я

бьтли

направленьт

на

подбор

материа-

ла

|\ля

изг0товле]-||1ятигля'

стойкого против

дей-

ствия

расплавленн0го

цирк0ния.

Аз-за

тог0,

чт0

цирконий

растворяет

все

известньте

обьдчнь:ема-

териаль1

для

тиглей или

вступает

во

взаип1оде1._[-

ствие

ними,

в0зг1!.{1{ла

необходим0сть коре11-

}!ь|х

измененийъте

т0лько

пр0цесса плавки'

н0 и в

вьтборе

материала'д-пя

тигля.

Бьтло

найд8}{0,

т'119

ттаг:б0лее

приг0/{г!ь|п1

д.]!'1

||_|!ав1(и

цирк0|{}!я

Ф и г.

90.

Фбщий

вид

дуговой

пени

дл4

переплавки

слитков

форме

расходуемых

эле|{тродов

(|'орное

бюро)

|26].

Ёа переднем

плане

показань!

справа

налево:-_9лектрод'

изготовленный

свинчиванйен

на

ниппйях

и сваркой

трех

слитков

диаметром

'52

м'1

пос.г:е первой

плавки, с.']нток после

первой

плавки

диаметром

!52

л1м с ниппелем' помещенным

на

верхнем

торше

с.ггитка,

слйток

диаметром

254 л'{,

полученнь|й

в печи пос.'те перет1лавки.

(зади

мо)кно видеть тнгель'

опущенный

!ц} печи, и головку израсходованного

электрода.

луговой

печи

является

в0д0охла>кдаемь:й

меднь:й

тигель. ?еплопров0дн0сть меди

наст0льк0

велика'

чт0

расплавленнь:й

цирконий

вблизи стенки

т\4гля

затвердевает

прежде'

чем

0н сплавляется

медью' и так!]]!1

образом

для

расплавле}!н0г0

цир-

|(о}|ия образуется как

бь!

цирк0ниевь:й

тигель.

,[ругие

материаль|'

например

графит, исп0ль-

зовал!{сь с

т{е0динак0вь]м

успехом.

||ри

плавке

гр

афгптовоп1

тигле

цирконий

п0

гл0ща

ет

}| ек0т0р0

количеств0

углер0да.

Фднако

если п0гл0щение

углеро]{а

м0)к110

д0пустить'

то графит,

вер0ятн0'

яв.]1ястся

ттартб0лее

дешевь]м

},1атер1{ал0]!1

|\ля

т!|гл'|.

[11тс:вс;дились испь!та1!|4'1 по

при}1ене||и}о

гл.

г|лАвкА

оБРАБоткА

дАвлвнивм

циРкония

и вго сплАвов

|4з

€остав

инерт-

ной ат_

мосфе_

ры' уо

,{,авление

?ип

Ф'ектрода

нерасхо-

дуемый

[|ерасхо-

ще,{-и

Ёерасхо-

цё:тпъш1

РаФ(о_

шещФ

Рас*(::

.ще&шй

[аблшца 40

да||'ь|е

по

дуговым

плавка}{

нерасходу€мым и

[1€-

ходуемыш электродам!|

во

время

плавки кристаллических

прутков

цир-

к0ния

в герметичнь]х

печах с атмосферой чистых

инертнь|х

га3ов,

незначительн0. Было

переплав-

лено

нескольк0

т0нн

иодидного

цирк0ния

без

3аметн0го

увеличения

в нем

содер)кания

а30та.

(ристаллические

пргки

слитки из них имели

приблизительно

одинаковое

содер)|(ание а30та'

равное

0,002_0,003

Ёаблюдались

случаи

небольшого загрязнения

слитков медью вдоль

нх

боковь:х

стенок' однако это

обычно

происходило

как

местное

поверхностное

явление'

во3ника-

ющее

при мгновенных

ударах

дуги

в медную

к}-

ло}|шицу.

|!о

данным

спектрального

анал|{и

слитки'

выплавленные

нерасходуемым электро-

АФй,

обь|чно

содер)кали !1[еньше 0'005

о/о

воль-

фрама.

|1оскольку

вольфрам,

по-видимом}, Ф}ы-

вается

отдельными

частичкам!4 14

не

обра3ует

цирконием

однородного

сплава,

результаты

спек-

трального

анали3а

не

полностью

раскрывают

истинную картину.

||ри

плавке многих слитков

заметного

1!3'у1енения

в весе, волфрамового

элек-

трода

не

Ё:|блюдалось, од}|ако

п.и

ради0графи-

ческом

исс_'{едовании

ленъ

дрокатаннь1х..

к! э_тдх

слитков'

были найдены отде]ьные

в|о!ючен 14я

д\4а-

метромприбл:вительно|1$;л41п.талц,!1€цьде|я,вля-

ющиеся

.сплав(}м

!{и-ркояия,

_с

большим:' €о[€!Ёа-

нием

волфралда

{4].1',}тц.

лвердне"::Р[шюче!{ия

не}келате]|ьны'

так как':они,могут

з;!тщлять

ре3-

ць1,

испо'!ь3уемше

при:

м9ханической : 1обработке,

царапать

волоки]при

протФ!ке

проволоки и

про!д}-

в0дстве

прутков;

вьвывать

лдзБяныв,листах

т:

д.

||ри

дуговой

плавке

с нерасходуемь[шэлекгро_

дом

слиток

получается

глад!(им

плотнь!м втом

случае' если

под.во

\14|!|ая

м0щность

со0тветствует

размерам

вт.:плавляемог0

слитка'

!|оверхность

)ке

слитка' полу{енного

плавкод

расходуемого

электр0да,

||!}меняется

от

плотной

до

пористой

вза-

висимости от качества

исход[|ой

губки,

мощностк

дуги

т.

д.

слитки

диаметром

101'6

лм,

ло'луч?н-

ные

плавкой

печи

нерасходуе-п1ь1м

электродо_|{'

могут

обрабатываться

целью

ул}цшения

по-

верхности

снятием

стру)кки

на глубину 0,

8_| 6 л,ос

по

ди:1метру

ш|я

удйения

неровностей

брызг

металла.

!,ля

удаления

дефектов

на

слитках'

полг{енньгх из

расход)|емого

электрода,

мо)|(ет

возникнуть

необходимость

снятия

стружки

на

глубину

от 3

до

мл

по

диаметру.

3а

счет

ох.]1аждения

во3духом

режущей

кромки

резца

мож}|о

снизить

темперацру

снимаемой

стру}(ки

и'

таким обра3ом'

уменьшить

активность

взаимо-

действия

ме}кду сту)ккой

у!

газами

во3духа.

Фколо

90о/'

стру:кки' полг!енн0й

таким

путем'

мо)кно

исполк}овать в качес-тве

3апальной

за-

травки

для

3а)}(игания

дуги

начале

плавки

рас-

ходуемого

электр0да

14ли

д[!я

запрессовки

ее

элекгродь'[21].

йестные

дефепсы,

которые

не

устраняются

во

время

снят\4я

стру)кки'

удаля-

ются

дальнейтше]|{

при

опиловке

напильником

Аиа-

иетр

сп|{т_

(4,

.х.н,

с"', !

тока,

| !

а!к

!о

{Ё

!(в

141

г33!

|331

р11

|2!1

;':

друлиЁ{$!атеР.иалов,

например молибдена::и

по:

.фьой;йолйбде||о]'{'шедй;'

}!о

самые:]

луцшие.и

1:, нашбо,]теё:поёй,]|1Ё*е'

ретльтаты

бшпи],по'{г|ець|

с водоох'[аждаемыми_мфными

тиглями

с тол-

ццпной'.ст€нюл.'$;16 ;ссс.:,'|онкостевные

}1едные

тигли.с'толщиной

стенок

порядка

!,6 лл

непри-

год}|ь!' так

как

они легко

проплавляются' ес.,1и

дуга

переходит]Ёамедную стенку.

?игли со

стен-

ками

от б

до

м-1,|

более

уттойнивьт'

однако и они

моцт проплавиться' есл'1

оператор

печи

допу-

,,.*391,[€йевие'.дуг!л,на

стенч более.

нескольких

се|унд.

Ёсли

тиге.,1ь проплавится

него проникнет

вода,

возникает опасность

взрыва вследствие

со-

прикосновения'воды

расплавленным

металлом.

0бычно

это'|1

слг{ае

расплавленный'

металл

бысщо

охл0}(дается

водой

дуга

,гасится без

взрыва,

однако в течение

ряда

лет все

же

про-

и3о||1л0

нескопько

в3рывов

разрушением

смотр0-

вых

стекло

печей.

(роме

этого'

такие

в3рывь|

вьш}ывают

опасность загорания

водорода' образую-

щегося

при

реакции

циркония

с водянь1м

пар0м.

0ператорам

печей следует принимать

мерь!

пред-

0сторожности

одевать

3ащитнь|е

очки.

е) !{ваесгпв0

слц!пка.

||римесями, которь[е

мо-

гут

вноситься

в слитки в0 время

плавки

дуго-

вых

печах

нерасходуемь|м

расходуемь1м

элек-

тродами,

являются

газь|

из атмосферьп

и медь [{!

стенок

тигля. |1омимо

т0го'

слитках'

вьплав-

леннь|х

с нерасходуемь|м

электрод0м'

может

при-

сРствовать

волфрам, поглощеннь:й

из наконеч-

ника

электрода.

количество

газа'

погл0щенного

101,6

10!,6

101,6

ю.

аплц

1 атплц

1 ап:ц

ц5_-о'3

л-[1

11ш

15,ю

19ю

т00

6000

?54!

*$соеплавл:ен.!в

сл'{тка

диаметоом 152

\44

м втА.'1л

у'Ргия

циР

ко

ния

||лу|

на

на}'(дачном

к;}мне.

другим

методом

устра-

\\ену1я

дефетоов

на

поверхности

слитков

такого

дорогого

материала'

как

цирконий,

является

ме-

тод

дуговой

заварки

дефекгов

к:1мере

инерт-

ным

газом

,!,ля

того

чтобь:

получить

качественнь1е слит-

ки'

условия

плавки

дол}кны

тщательно

контроли_

роваться.

Рсли

скорость

плавки

слишком

велика'

мощность

источника

тока

сли|||ком

мала ил\4

водяное охлах(дение

и3ло}кницы сли[шком

интен-

сивно'

то' в слитке

могут воз}|икнуть

раковины.

Б слувае.цопадания

3ти

пустоты

аргона или

гелия 1к} инертной атмосферы, эти

дефе:оы

не

будут исправлены

в процессе последующей

ковки

или

прокатки'

а.

'конечном

пРодутсе

останутся

волосовины.

слитках' выплавленных

с нерасхо_

дуемым

электродом'

иногда

3:1мечались

нерасплав-

ленные

куски.

Фни.. могут

появляться

в-резуль-

тате недостаточной мощности

тока'

больцой

длины

дуги'

повы|||енной.скорости'плавкп

или

повышенной скорости подач[{

щихтц.

слитках,

полученных

и3

.расходуемого

электрода'

после

первой

плавщи наблюдалась повы[ценная

порис_

тость'

однако 0на

шо)кет,

бьггь

уни[по)кена

по-

вто.рной пФеплавк0й слиткав

ра|(ур1е

или

инерт_

ной

атмосф ере-

слптг(ах',

Рщ|давлеу!1н+

}!3

Рас_

ходуемнх

:!лекгррдов,

ус3лознце;

9!|{о!4нь[

обьпп:

но находились

верхнй''иасти':9сща,нить

уса-

дочные:дфё!$ы1-ш:эли}*-с9в;.6рдЁй_911;-;даметра'

по

лРенных

:8}{09о$:

плавкр&

Ёасходуфого'.

э-'1 е|е

тр 0да' о чень тр

уд}|

0д*а

кс,

у44дочныо

аковины

м0гут 6ц15.,уц[{.9т08е!ть}.;щш+#сведены

до

мест_

ной пористоети

.путе}ъ.";фпаменения

раз.пичных

мероприятий

проце9с.9"йлшв.ц9;*9йрщер.за

снет

снижения',4л!4-

повюг196ц;;41д6пщхостй

конце

плавки.

*'::*

_'].

€равнент;е'п;тлвок с:равФуе;оьсл

нерас-

хо0уе;млс

э;екпро0алш.

'€корость

плавки

не-

расходуемым

9лектродом составляет

примерно

4, 5-9

к е

|чаз

у:уя

сл[{гков

диаме1ром

6,':аи,

при

этом

на

каждый

килограмм

расплавленного

ме_

талла

требуется

6,6_13,2

квп-.ч

энергии.

}ти ха_

ракгеристики

значительЁо

усцпают условиям

плавки с

расходуемым

электр9.(,ом;

к0гда

ско-

рость

равна

|!0 ке|нас

д^т|я

слитков

диаметром

|52

мм

при

расходе

электроэнергии

\,2 квп-н|ке

279

ке|нас

д'|я

слитков

диаметром

254

мм

пр|'1'

расходе

-9,8

квп-ч/ке.

(ак

плавка

с нерасхошемым

электродом'

так

плавка

расходуе|}1ого

элекгрода

дают

высокие

вь|ходь!

материала. Ёапример'

в процессе

пере-

плавки

кристаллических прутков

циркония

печи

с нерасходуемым

электродом

слитки

диа-

метр

ом

\0\,(

мм

выход

металла

достигает

95_98о/' .

3то

соответствует

общему выходу металла

90'-

93о/',

снитая

от !убкидо слиткадиаметром ||7,6мм,

выплавленного

}в

кристаллических

пррков.

||ри

плавке

циркониевой

губки с

расходуемыми

элек_

щодами

в слитки

диаметром

305

мм

д0стигаются

вь|ходы 85-90%.

||ри

заварке

поверхностных

дефектов

слитка в'ь|ход при плавке

расходуе-

мым

электродом

будет с0ответствоватБ

или,(а[9

превь|[шать

выход

при плавке

с нерасходуемым

электрод0м.

€

целью

сни}кения

до

минимума

загрязнения

металла материалом

наконечника

элекгроА?'

так)|(е

д'|я

полг!ения слитка с

хоро:шей

боковой

поверхностью'

диаметр

слитка'

вь!плавляемог0

при

использовании одного

нерасх0дуемого

элек-

трода' не

должен.

превышать

\27

млд.

|лпткуц

бс!льшим

диаметром

без загрязнения

материал0м

наконе[{ника электрода мо)кно полг{'и{ь

путем

применения нескольких

электродов.

}!апример,

слитки

диаметр0}1

\52

мл

удовлетворительног0

качества, без загрязнений из

эле:Фрода

полу_;

ч:1ли

луговой

печи

с тр_щя

элекгродами.

€лит-

ки

титана

ди;!метром до

635 м']\4 мог-у выпла_

вдяться

печи

однищ

нерасх0дуемымэде[ородом

с графитовым нако]|е^чд4ч9ц-

при

загрязйени!|

углеродом

порядда

ц06%

[15].

?акое

йалое

со_

держание

примеси

углерода

не

достигается

пРи

плавке

цбнатого

циркония.

Большее

поглощение

]

углерода

цирконием'

вероятно,

м0)кно

объясншть

более, сидьньгм

разбрызгиванием

цеталла,

!!РФ_

исходящим'во

врем'!'плавки

циркониевой

губки,

[а1(

!(а}(

;

содеР}кание ,

лет)|чих

веществ в

ней

обычно

болыце' чем

в,т:атановой губке.

.,,,,:.'

(4!(ц*]!

бо,

црани,аен

и й в

размерах,,сл|гтков

;

л{!!Рк9$шя;

выплавленншх_|д}

расходуе!1ых

элек-

;

щопоЁ,':р

.предрид!ггся;,

||лавились с]|итк}1

ш!а-

йфой,305.,']й.и весом

4Ф

кц, прещлолаг}:сл

пла-

}

Ёггв-;ейвз{6льййе сл:гг*си.

||ромышлещРе

печи

расх'.}дуе]дцм

эл9чрод9м по3во.]1яют

плавить

слщ-

гсд

т:пйЁа

лпашещош

6|0 лл.и весом

1800

ка

1221.

,:г{рй:ЁйаЁ*е

с'

йерас!{одуемып(

элегсгролоЁ

мо-

гут

вс1речаться значительные

труд!|ости'

если

шихта с0держит газы

или

летг!ие

примеси'

на- .

пример

магний,

вьш}ывающие

разбрьвгивание

ме-

та![ла.

(огда

цирконий

попадает на наконечник

нерасходуемого

эле1сгрода'

образуется

богатый,

волфрамом

циркониевый сплав,

который капает

расплав

и вы3ывает

блухсдание

пуги.

угом

случае

управлять

дугой

очень трудно. Фбычно

;

при плавке кристаллических

прутков

циркония

разбрызгивания

не

наблюдается'

хотя

в отдель-

ных слг!аях

разбрызгивание

все

же

имело

место.

]

8следсфвие

с!альйого

разбрьтзгивания

губяатый

цирконий

обьнно очень

Фудно

плавить в

пени

]

нерасходуемым

электродом'

однако

губка

с н\ф'

ким

содер)канием хлора

после повторной

дпст\4л'

ляции мо)кет

плавиться

впол}{е

успец:но.

|'убнатый

цирконий

плав'\тся

преимущественно

в печах

расходуемым

электродом.

Фборулование

дуговой

плавки

с нерасх0дуе'

мь1м

электродом'

предназначенн0е

для

плавок

не'

больших слитков

в лабораторных

масштабах,

тре-

|)1' 6. 11лАвкА

оБРАБоткА

дАвлвнием

циРкония

и вго сплАвов

145

бует

меньших

затрат,

че]!1

для

плав0к

расх0_

|уемы*

электр0дом.

Б этолт

случае

не

требуется

|Ё'рогостояшего

прессовог0

оборуАования

д'1я

7з!'отовления

электродов.

€литки

сплав0в'

по-

луцаемь|е

печи

с нерасх0дуемь|м

электродом'

мбгут

сн0ва

переплавляться

для

улучшения

го_

м0генности

в качестве

расх0дуем0го

электр0да

т0й

же

самой

печи. |1лавка

нерасходуемым

эле!$Родом

мо}кет' обеспечить

дешевый

метод

из-

г0т0вления расх0дуемых

электрод0в

ш1я

их

вто-

0ичной

дуговой

переплавки.

Бзамен

дорогостоя_

йей

операции

прессования

губки

компактные

ф0рмы

сварки

их в

расходуемь!е

элекгроды

губка

может

подаваться

дуговую

печь с

нерас-

*!,ду.*,'*элекгродом

полг{аемый яерновой

сли-

ток

может

использоваться

затем как

расходуе-

мыйэлепород.

так как

слиток

дош&ен

иметьлроч-

ность,

доётатонную

только

для

того' чтобы

не

г разрушаться

процессе

переплавки,

он

м0)|(ет

|тла-виться

при большой

д][ине

дуги

и малой

мощ_

}

ности,

тпо

обеспечивает

цинимальн0е

загрязнение

$;]

слитка

||{:ттериалом'наконечн|{ка,

электрода

[26

в:

нь|ми материалами

для

тиглей..

Были проведень|

обширнь:е

исслед0вания

разл!4чнь|х

материалов

для

тиглей' кроме

графита. Ёо эти

поиски не

привели

оть|сканию

удовлетв0рительн0го

огне-

упора

для

и3готовления т\4гля'

пригодного

для

плавки

циркония.

1игли,

изготовленнь1е из

окисл0в'

нитридов,

карбидов,

сульфилов

или

туго-

плавких материал0в,

взаимодействуют

расплав-

леннь!м

цирконием

[9].

Расплавленный

металл 3а-

грязняется

кислород0.м'

а3отом'

углеродом'

серой

и металлическими элементами.

€тепень

взаимо-

действия

количество

з:|грязненуцй

кФкд0м

отдельно'}1

случае 3ависят от температуры

рас-

плавленного

металла и

продолжитеяьн0сти

кон-

такта

р|сплавленного

металла с

тиглем.

'{'вуокись

тор!1я и

двуокись циркония

к}аимо-

действуют

расплавленным

цирконием

в мень-

шей

степени,'чем

другие

исследованнне

материа-

лы.

(ая<дый

лв

этих

окислов

мо)|(ет пРименяться

для

|д}готовления тиглей,

но все

жё-б!,:|ет

про-

т:;

индук|{}!Ф!|[[А9:плАвк4*

об'цде

3а}1ечанпя.

8ысокая

темперацра

пла'

вле*\\4я,циркония'

его химическая

акгивность

сущес|вующие

тр-ебовавия к

по{|учению

мета'1ла'

о!носгпёльно

свободного

ат

глёрода,

привели к

тому,

тго

в'настоящее

время индукционная

плав-

ка

ра3ливка

циркония

применяются

лишь

пабораторной

прагоике.,[,ля

плавки химически

активных

металлов'

таких' как

цирконий

титан,

исполы}овались

ра3личнь|е

конструкции

индук_

ционных

йечей.

(

ним

относятся

печи с

кварцевой

трубой

наружной индукционной

сп-иралью;

на-

[с]]оняющиеся

печи.. с индукционной

спиралью'

тиглем

и изло)кницей

внрри вакуумной

камеры;

печи

доннь!м

Ра3ливом

деталями

печи' так}ке

расположенными

внугри вакуумной камеры

[8'

и,

35].

8сновной проблемой является

сведение

минимуму3агрязнения

циркония

во

время

плавки

за

счет

материала

тигля'

так

как

материал,

кото-

рый

не взаимодейств0вал

бы с'цирконием'

не|к}-

вестен.

Фткрьттие,

сделанное

(роллем

[8,

36]

1947

г. в |орном бюро €1|}А,

что

цирконий,

титан,

гафний

и торий мо}кно

плавить в

свободном

от

газов

графите' имело

большое значение'

так как

0но

привело

плавкам

больших

количеств

металла.

Б вакуумнь1х

печах с

доннь1м

ра3ливом

проводились

плавки весом

до

ка

[9].

?акая пень

п0дробно

описана

ни)ке

как

типовая

индукцион-

ная

печь

для

плавки

циркония.

1игли

для

плавкш

циркон[|я. {ирконий

по_

добно титану

кзаимодействует со

всеми

извест-

температур4

рас[1лавл9нного

мет!ш1ла

продол:

)|(ительность

конта!сга

с тиглем.илш :влох<ницей

при этой темперацре.

|!опытки

сн|вить

до

мини-

мума

время

контакта

расплавленного

металла

тйглем-в

ряде

6,8-.-13,6-килограй:п0вых

плавок

позволили

получить шини}1альное

загр'внение

углеродом

количеетве

примерно 0,бо/.

8 слит-

ках'

выплавленных 1{} кристаллических

пргков

циркония'

содер)кав[ших

-092'/'

глерода'

при

анал|{зе

обнаружено 0'87о/'

углерода.

слитках,

вь1плавленнь!х

ш}

циркониевой

губки, содер)|(ав-

шей

0,03--$,05}'

угйерода'

при 1наллве обнару-

хсено

0,1о/'

углерода

(табл.

41). }ги

результаты

получены

при минимальном

перегреве. Было

установлено'

что

перегрев на 1Ф"

достаточен

для

того,

нтобы

полг{ить слиток

удовлетворитель-

ной

поверхностью'

а в случае

введения

неболь:цих

количеств

легирующих

добавок

обеспечить

од-

нородность

сплава.

-||осле

ках<дой

плавки

внутри

графитового

тигля

образовывался

тонкий

слой карбида

цир-

кония'

а количество

углерода'

поглощаемого

по_

следующими

слитками' сохранялось

сравнитель_

но

постоянным

при прочих

равных условиях

за

все

время слух<бы тигля.

Разъедание

тигля

рас_

146

мвтАллуРгия

циРкония

{

плавленнь['д

металлом

происходит

равномерно'

начиная

от

верхнего

уровня

металла,

по

боковым

стенкам

и по

дну

т|1тля (приблизительно

|,25

лла

за плавку). Бсли сливное

отверстие

не слишком

бь:стро

ра3ъедается'

то

тигель

мо)кет

слу)кить

от

до

30 плавок.

||ри 0тсутствии

возбудителя,

вь13ь|вающего

д0полнительное

перемешивание

|аблшца

€одержание

угдерода

кислорода

и твердость

слитков

циркония'

вь|плавле|{ных

в |{ндукционнь|х

печах

графи-

товымпл

тиглями

[9|

,''*.0

с]'итка|

все

)ке

наблюдались

потери

расплавлен"'''

**.1

талла.

||росанивание

чер€3

боковые

стенки

или

дно

тигля

обычно

является

местнь[м

боль:,

11|инстве

случаев

заканчивается

сам0закшори_

ванием

при первой плавке

данн0м

тигле.

9{щ*

расплав

теряется

чере3

трещинь]

дне

тиг-

лей с нару}кнь|м

диаметро,|!1

фльше

250

мл.

||ритиньт,

вь|зьтвающиеэти

дефе:сы,

еще точно

не

устан0влень|,

поэтому

т!1гл\4

больших

размер0в

исп0льзуются

обкладках

или

отдельных

гра_

фитовь:х

контейнерах,

действующих

как нагре_

ватели

случае

течи

предотвращающие

потерю

.металла.

Большие

графитовые

тигли

могг

из-

готавливаться

так}ке

путем

расп0л0жения

одног0

тонк0стенн0го

тигля

Аругом

тонким

слоем

поротшкообразн0-го

гидрида

циркония

между

ни_

ми. Бо время

обезгокивания

ьба тигля

спаива-

ются тонким слоем

образующегося

карбида

цир_

кония. |!ри

донном

ра3ливе

ва>кно

иметь

высф

около сливного

отверсти'|

ш|я

того'

чтобы

пРед-

отвратить

растеканиеметалла

во

время

слива

п0

наружной

поверхност\4

дна

тигля.

слрае

от_

ливки

циркония

круглые графитовь:е

излож-

ницы при

минимальном

перегреве

и использ0-

ван|1'4

графитовых

под|с,1ад0к

д'|я

предотвраще-

н|1я

т1рпл|1пания

циркониевой

отливки

под_

дону

эти и3л0жницы

погу1

служить

от 10

до

пл1вок...,.'...],.].

[|ечи

лля

шнцш1цошшых

шлавой.

8нсоко-

частотная

печь

явйяется

рчень

гибкой]в

работе,

но

еслц индукгор

нах0дпся

эва}у'ированном

контейнере'

то

напряжение'на

вщт<ах

йойет

стать

|1ритическим,

осо

беЁнФ_'

80..

Ёрей"шл!вки

метал_

лов'

содержащих

3начите-]1ьнБе:к9',,*-'"а

лец_

чих

материалов.

8ысойовольтный

иёфовои

ра!рялн/цк

пли

ра-

диочаст0тный

генератор

г!апр!х<ейием

|оо_:с1о

и более

могут создавать

коройный

разряд

ме}(ду

витк:|ми

спирали при

ра3режении

от,|

лск

рт.

ст.

до

почти

атмосферного

давления.

}спешно

могут

проводиться

плавки

в вь[сокочаст0тныхпечах

ин_

дукгорами,

находящимися

га3овой

среде,

печах

индукт0ром ни3кого

напря)!(ения

в вакууме

|1лу1

в печах'

к0торых

индукгор

размещается

снару-

)'(и вакуумного

к0жуха' и3готовленн0го

[д}

кварца

или

цругого

неметаллического

материала.

}!ебольшая ваку}гмная

печь

кваршевой тру_

бой

диаметром

305

м''' показанная

на

6иг.'9'1,

использовалась

для

экспериментальнь|х

плавок

циркония

и его

сплавов

вес0м

от

6,8

\о

13,6 ке.

|1ечь такой

к0нструкции

была

взята

3а основу при

постройке

печи

для

плавки

слитк0в

вес0м

68 ке.

[лавка пр0изводилась

в графит0вом

тигле

с на_

ру)кнь|м

диаметром

305

мл,

которьтй вставлялся

в^

кварцевую

трубу

с внутренним

диаметом

406мм' ||ространство

между

тиглем

кварцевог!

трубог1

3ась|пал0сь

для

теплоиз0ляции

порош|{0-

цЁ

оэ

€редвее

содерх(ание,

(9д

5ац

Ё9

дЁ

о'

|'убка.......

(у6кас

2,5о/.

олова

...

. .

[4одидный

цирконий

с 2,5о/'

олова

кис]1ород

0,125

0,1 15

'-2

\-2

0,105

ц073

0,133

0,0545

)1(идкого

металла.

в тигле' потеря

углер0да

не

меняется

при,

1вменении толщий

стенй

тигля

|4л'4

пр14

вихрев0ш,

п ер

емешивании

под

влия!нием

эле|орического-.тока;

€реднее, загрж}нение

рас_

плавленного.

й@]!|3

;:углеродом

не

||зменяется

при

увеличетлий;,обт;ёма

плавки

от 4,5

до

ке.

1игли

и 1в''!9жницы'

применяемые

при

плав_

ке и отливке

щ,ркония'

обычно

вначале

обезга-

)1шваются

прй.

18Ф";

}го

не

,,|3меняет

степени

3агря3нения

с'1итка.

углеродом

||з т14гля,

но

мо)|(ет

уменьшить

з;!грязнение перв0го

слитка

кислб-

родом.

||рименение

графитовых

тиглей,

пропитан-

ных

нефтяннм

пеком

и'обож)кенных

при

2000",

не

давало

3:1метного

сних(ения

загрязнения

ме-

талла

углеродом:

?акой

)ке

Рзультат

получался

и пр\4

обработке

поверхн0ст|т

т1аглей,

например

при

полировке.

Расплавленньлй

цирконий

имеет

очень

вь|со-

кую

смачивающую

сЁособность

(небольшое

п0-

верхн0стное

натя)кение),

поэтому

он поднимается

по

п0верхности

стенки

тигля

намного

вь|ше

уров_

ня

расплавленного

металла

и в

некоторь|х

слу_

чаях

прони|с|ет

через стенки

тигля'

иногда

потерей

боль:шей части

металла.

.8се

проптыш-

леннь1е

с0рта

электродн0го

графита

имеют не-

кот0рую

пористость'

поэтому

применялись

тольк0

специальнь|е

сорта графита

отн0сительно

вы-

сокой

пл0тн0стью'

например

графит

марки

А0€

(фирмь[

<Ёэйшпнл

карбонп)

или

графит

для

из-

.,[0}г(ниц

(фирмь:

к|4нтернэйшнл

карбонп).

Фднако

больших

тиглях

д!|аметр0м

от 25Ф

:{о

325

млс

14]

гл. 6.

плАвкА

оБРАБоткА

дАвл-внивм

циРкония

и его

сплАвов

г-.

0бразным

графитом.

||ечь

этого

типа

имеет

0пре-

,е]теннь:е

нед0статки'

главнь1м

и3 которь|х

явля-

Ё'.|

'.р,"'ченность

размер0в'

но

для

лаб-о^ратор-

йых

плавок

цирконий

она весьма

удобна

[91.

нов

одновременн0

во3растают

'п0тери

электР0-

эйер."".

|!орошкообразйьтй

графит

мо>кет

бьтть

йр'[,ор.'."

йеобходйой

крупности

помола

либо

п?ллунён

виде

чистой

стр'}йки

после

обработки

гра6ита

на

токарном

станке'

Более

тонкие

п0-

ройки

обладают

лучшими

теплоизоляци0нными

свойствами'

но

стоят

доро)ке,

поэт0му

к0мпро-

мисснь1м

решенйем

является

применение

мате-

риала

крупностью

50-100

меш,

так как

такой

_пооошок

легче

хранить

обезгокивать'

потери

ег,|

вакуумной

системе

невелики'

|!ри

приме-

нении

графитовой

теплои3оляции

в эксплуата-

ции

ватуумного

оборудования

не

встречается

особьтх

щудностей.

1ам,

где

применяются

масля_

ные

дифффионные

насось|

или

бустерные

насось|,

.-р-оЁ'уйоь|

масла

3аметно

н е

умень1ша

ется'

Бсл

качестве

материала

контейнер-а шля

графита

применяется

кварц,

то

дош1ша

соблюдаться

9|Р_':

дёленная

минимальная

толщина

промежугочного

йоя

порошка,

так как'

если

пропвойдет

реакция

шежду

углеродо]|1

друокисью

кремния'

кварц

будеЁ

-п|астрескиваться. ['рафитовая

и3оляция

,ш**

лампбвой

сажи

ил.и

друг!'х

углер0дистых

п[йдуФй'.так

как

в'щ4фите

тора3до

]|1еньше

ле-

тйй,яешеств

необход:тша

!!1е$ь|ш€{.[|родолжи_

тЁлктостьлач}льного

обвгажп':вания.

|!осле

пер_

;ьБ_66ыйй;

Бг1нй'ды'

20ш:

граф!1т

буАет

оста-

ваться'!обезгая<еЁны|: 1' уго_ль

.вфеляет

га3ы

при

темпеоап/ре

выш.те.20шб.

Фкись

бериллпя

явля-

ется

6ш',!й

к}

немн_огих

окисей,

которые

м0жно

использовать

как

огнещор

контакте

угле-

р0дом

в'ва|у}&1е

при

2000''

||ластинки

окиси

6ериллия

применялись

небольших

печах'

н0

шля

работы

печей

большего

размера

вь|с0кая

стои_

йость

окиси

бериллия

ограничивает

ее использ0-

вание.

|{иркон_и

окись

алюминия

при

этих

усл0-

виях

взайодействуют

углеродом'

но они

могут

исполь3оваться

различных

частях

печи

тем-

перачрой

ни}'(е

1500'.

|[рошесс

плавкш

ра3ливка.

(ристаллические

прутйи

циркония

или

рафинированную

вакууме

гйбку

плавят

одинаково

хоро|шо

вакууме

или

и!тертной

атмосфере.

Больтпое

количество

соАеР-

)кащихся

губке

летучих

веществ'

например

1\:19€1',

3атрудняет

плавку,

а иногда

приводит

то-му,

ито

вследствие

мгн0венн0го

вь1деления

га3ов

во

время

плавки

может

произойти

вьтб-

рась|вание

металла.

3то

явление

имеет

место

|ех

слунаях'

когда

плавка

проводится

при

атм0с_

ферной

давл|нии.

Фднако

этого

м_ох<но

избе)*{ать,

если

вести

плавку

вакууме.

14з

загрязненной

газами

губки

в вакуумн-ой

пеиу.

пр0в0дилась

серия

плавок

вес0м

по

13,6

ка.

[|еред

плавкои

ме1алл

3ась|пался

свободно

или

прессовался

брикеты

до

плотн0сти50"/'

или

упл0тнялся

путем

й'"й."/'Ё

,н

ия

(и

стеиен и

ей1

до

п]тотно

сти,

бл

из:со

;_{йт.

-с"обойно

засьппан!дый

материал

пли

бри'

-.._10

!50

300лзтв

и г.

91.

€хема

лабораторной

печи

для

индук:цоняой

плавки

отливки

слийов-ширкония

весом

6,8-13,6

ка

|[ечь

сосго:дт

}в

кварцевой

трубь!

нарух(ным-индуктором.

дл1

отливк|{

спитков

прйллевяется

дон}ъ!й разлив-

охлах(дающая

вода

во!оохла]*сдаёмце

конденсационнь[е

[т''тастинц

;

смот-

рово6

стекло

трубп<а

для

подачи

легируюц|их

дооавок;

5_предохрайкгельный-клапан;

ват<уум;

кваРцева']

туба':

'в

]вводьп

высокочастотной

спирали;

}@аРцевая

ой6рн|я1руба:'70

вато1утм;

графитовая

|в'|ох@ица;

п|лйсга!зка

[{з'|о)кп!ц{ы

;

ох.,1аяцающая

вода

;

лласт|^на

и:} окиси

6ернллня

11лу1

окису'

алюминия;

графитовый

тигель;

графитовый

поро|док'

Ё{аилунпшей

тепловой

изоляцией

для

индук-

ци0ннь|х печей

этого

т14|1а является

порошко_

образньтй

графит.

||ри

небольших

плавках

тиглях

с наруйньтм

дйаметром

вплоть

до

\78 лсл

ц0жн0

применять

разрезнь|е

теплои30лиР}ющие

(отра

жатёл

ьньте)

графитов

ьте экр

ань|'

блицован-

}|ые

молибденом

или танталом'

для

нару)1шых

экранов

мох(но

полъ':}оваться

танталом

вместе

с ни-

келем.

€

увелинением

ра3меров

плавок

увеличи_

ваются

затратьт

на к}готовление

тепл0вых

экра_

148

мвтАллуРгия

циРкония

кеты

плавились

без

как0г0-либ0

@скипания))

ме-

талла.

Фднако

при плавке материала'

сильн0

упл0тненн0г0

вь1давливанием' вь|деление

газ0в

было

настольк0

сильнь1м'

что после

т0!'о'

как

послек1яя

часть

шихть|

падала

в ванну

рас-

плавленн0г0

л1еталла,

пр0исх0дило

вьлбрасьг

ван!4е

и3

тигля

значительной частлл плавки.

3то

указь|вал0

на

то, чт0 летучие

компоненть| не

успевали

удалиться

из вь|давленной

губки перед

ее

расплавлением,

какэто

имело место при

плавке

рь|хлых

брикетов. Без

каких-либо затруднений

бь:ло

вь]плавлено

большое

к0личество плавок

весом

по

57 к? и3 брикетов

цирк0ниевой

губки,

содер>кащей

различнь|е

летучие

вещества.

Бо

время таких плав0к

при

открь|ваниипеч|4

следует

принимать

мерь[

пред0стор0жности

против

воз-

мо)кног0

вне3апн0г0

3агорания

т0нкодисперсного

ма[\1'1я'

осевшего

на

к0нденсат0рах печи.

€

этой

целью

перед

снятием

крь!шки

печь

следует на-

полнить

аргоном

и польз0ваться

приспособлени-

яму!'

по3воляющими

плавильщику

во время

снятия

крь|шки находиться

от

печи

на

безопасн0м

расст0янии.

Разливку

плавки

доннь!м

сливом

без

приме-

нения

стопора

пр0изв0дят

сравнительно

легко.

Р1ндугоор

размещают

так,

чтобы

температра

верхней

чаети

т\4тля бьхла приблизительно

йа

100"

вь||ше'

чем температура

донной

части,

а металл

сливном

отверстии

или.неп0средственно,

под'

от:

верстием

сохранялся

бь: в

тверАом

состоян|114

до

тех п0р'

п0ка

вся

загррка

в тигле

не

расплавится

полностью.,,3атем

пробку

прогреваю?

!?€||.т1?в'

ляют'и

веёь

расплавленньй

тигле

металл

вы.]1и.

вают'в

течение

1 мин:

€плавы''отлитые

таким

пу_

тем' полг{аются

равномернь|м

распределением

легирующих

компонентов.

|!ри плавке"с[:'лавов,

включающих

легкоплавкие

элементь1

или'

эвтек_

тики'

рекомендуется,

нт0бьг

легирующие

добавки

вводились

немед'|енно

после

т0го'

как

поверхность

шихть|

начинает

плавиться.

Благодаря

этому

удается

избе>кать

преждевременн0го

расплавле-

ния

.]1егкоплавких

с0ставляющих.

плАвкА

пвчАх

сопРотивлЁ,н14я

Бцлл

Фбщие

3амечания. [рафитовая

печь

сопротив-

ле|1ия

для

плавки

цирк0ния

циркониевь|х

спла-

вов

бьтла

разработана

в [орном

бюро

(роллем

[1]

Аругими

ёотрудниками.

€литки' вь]плавленнь|е

печи'

бьтли

уАовлетв0рительн0г0

качества' за

исключением

повь1шенн0го

с0держания

углерода,

переходящего

в металл

результате

соприкосн0_

вения

со

стенками

графитов0г0

тигля.

||римесь

0,08оА

углерода

бьтла'полунена

в однофазной

печи

условиях

точног0 лабораторн0г0

к0нтроля про-

|{ссса. Фдгтако

так0е

йизкое

с0дер}|(а|!ие

углерода

не

удал0сь

получить

пр0изво[ственнц1

условиях.

1'1спользование

печи

для

пр0мь|шлен.

ных

плав0к

0граничивается

теми

областями

при.

менения

циркония'

где

допустимо

загрязнение

углер0дом

о,2-0,3оА.

|]ечь

позволяет

получать

однороднь|е

слитки

сплавов

при

0днократно[

плавке.

)(отя

получаемые

слитки

отн0сительн0

Фцг.

92.

|-{иркониевая

отливка (!'орное

бюро)

[10].

гьавка

про}ц'водилась

в печи

сопрот|7вления

с графитовыи

нагре-

вате'!ем,

отливка

в графитову!о

фор'у.

малы,

0ни легко

обрабатьтваются.

3та печь

бьтла

приспособлена

для

прои3водства

т0чного

лу|тья.

}|а

фиг.

показана

такая

отливка

и соответ_

ствующая

изложница.

||ечь

использ0валась

ш|я

11лавки

и отливки

определеннь|х

тип0в

скрапа'

мало пригодного

для

плавки

дуговьгх

печах.

Фписание печп.

||ечь

с графитовь[м

сопр0тив-

лением

последней

конструкцйи]10|

имеет

ем_

кость 10 ка.(фиг.

93). Фна, по

существу,

представ-

ляет собой

пустотель:й

графитовьтй

цилиндр,

на_

греваемь:й

за счет

электрического

сопр0

тивления

и &1}0|юченный

в0д0охла)кдаемую

стальную

оболонку.

[1еиь загру}кают

сверху

через

загру-

зонный

люк, снаб>кенньтй

д!11

йаблйдения"'за

процессом

плавки смотровь[м

стеклом.

8нрри

стальной

оболочки

размещаются

четь1ре

кон-

центрических

тепл0отра)кающих

экрана.

Ава

экрана'

распол0женнь:е

бли>ке

нагревателю'

делаются

из

графита

т0лщин0й

стенки

1,6

мм,

щетий

из

листов0го

молибдена

толщиной

0,8 лл,

нетвертьтй

из

9,5-миллиметровой

кварцевой

трубьт.

€опротивлением

слу)кит

графитовая

труба

четь1рьмя

пр0д0льнь1ми

симметрично

расп0л0-

)|(енньтми пр0ре3ями'

пр0ходящими

от

подд0на

почти

до

верхней части

трубьт.

||олуненнь:е

таким

образом

четь|ре секции

трубьт

закрепляются

водо

0хла)кда емь|х меднь|х

ко

нта

ктнь|х сект0рах.

Ёадея<ньлй

электринеский

к0нтакт

между

гра-

фитом

|| меднь|ми

секторами

осуществляется

'.1

{

!]{?]]:7':];|т+::;]|,_:

-':''

_'-

]]':!]'..,

':т]:::...::т.:т:т,!т;?]

}:.!::];::'::!:-;]!!€!.]]|111]:]|::]]:;1];:;

]

:]].:;1:]:!:;1;:]'

€]]:.':::].|]]:]|;;:

гл. 6. плАвкА

оБРАБоткА

дАвлвни{:^1

11иг'к0н\4я

и ь|'о

сг|_1Авов

149

пом0щью

меднь!х

к0нических

клиньев.

Разме-

цение

клиньев

и общий

вид 0тдель:тьтх

частей

печи

п0казань1

на

фиг.

94.

14зложница,

обогре-

ваемая

надставка'

тигель

к0нденсатор

ра3ме-

цаются

к0нцентрически

с нагревателем.

14зложницей

слу>кит

конический

графитовь:й

стакан

(внутренним

диаметром

76 мм,

длиной

305

лм)

с0 съемнь|м

дн0м.

9богреваемая

над-

ставка

изложниць|

слу)кит

съемнь|м прод0лже-

нием

изл0жницьт'

к0т0рая

разру!шается

при

уда-

ле\1ии

и3

нее 0тливки.

Б процессе

плавки

изл0}(-

ница

п0мещается

ни}ке

нагревателя' а

надставка

вь]ступает

вверх

в нагреваемую

часть

печи чере3

0тверстие

центре

ме)кду

четь|рьмя к0нтактнь|ми

сект0рами.

3то

позволяет поддер}кивать

верхнюю

часть

0тливки

расплавленн0м

с0ст0янии'

в'т0

время

к0гда

ос1{0вная

п0рция металла

ость|вает

и3л0жни1{0,

таким

образом

предотвращать

'..

эз. €хепта

печи с графитовь:м

сопротивлением

к0нструкции

!(ролля

с сотрудниками

(|'орное

бюро)

4'|я

плавки

и отл[.|вки

слитков

ц||ркония диаметром

мм,

весом

до

ка

[10].

1]гель

изло)кница изготавливаются

из графита. 7

конден-

Ф и

г.

94.

Бнешний

вид

разобранной

пещт с графито-

вь!м сопротивлением

(|'орное

бюро).

видно, как оператор

устанавливает

на.место меднь!е кпинья

для

того,

нтобы создать

хоро|ший

9лектрический

контакт

мех(ду

разре-

заннь!м

графитовым

нагревателем

и водоох.'!а}(даемь!м

медным

сектором,

через

который

производится

питание

печи

электроэнер-

гией.

€лева

направо

располо)кены

тепловь!е 9краны

из

кварца,

молйбдена и графита

[|о].

образ0вание

усадочнь|х

пуст0т.

Расплавленнь:й

металл

не смачивает

холодную изл0)кницу'

что

п0зв0ляет исп0льз0вать

ее п0вторн0'

н0

горячая

надставка

сплавляется

со слитк0.!|{ ц

поэтому

д0лжна

удаляться

путем

механической

обра-

ботки.

]игель

с внутренним

диаметр0м

около

10|

мм

и вь[с0т0й

254

мм

изготавливается

из плотн0го

графита.

,['ля

слива

расплавленн0го

металла

подд0не

просверливают

семь сливнь|х

отверстий

диаметр0м

ло

6 мм.

Фтверстия

разп1ещаются

п0

окру)кности

диаметр0м25

мм;

центр

этой

окру)к-

н0сти

с0впадает

центр0м

ти[ля.

тигле вь!ше

отверстий

для

сл\4ва

заклинивается

небольшая

графит0вая

крестовина,

А]А

т0г0

чтобь|

умень-

1пить вор0нк00бразн0е

завихрение

т|1еталла

при

сливе.

|1рактинески вначале

плавится

средняя

часть

шихть1.

||роцесс

расплавления

распрост-

раняется

как

вверх' так и

вни3'

г|о

ско-

рость

плавления вниз меньше'

вследствие

этог0

ни}т(няя

часть

[шихть|

плавится

п0следней.

$ц;

а_

Бйо{$;;;;

";;;;;:?_

й!,"-йодЁйо6;йъ;ь;;;

_-кБар-

экран;

графитовь:й

экран; 6

сопротивление;

подБод|ока;

_-вакуум|'ая-

лу1ння; 9

из]!оя<ница;

1о

горячая

горловина

тигель.

1ю

мвтАллуРгия

циРкония

|[осле

того

как

металл

в сливнь|х

отверстиях

расплавитс

я'

вся

плавка авт0матически

вь!текает

в изл0)кни|{}.

€ливнь|е

отверстия

делаются

Ао-

статочно

маль!ми'

чтобьл

при сливе

удерх(ать

них

некоторое

к0личество

металла

3а

счет поверх_

ностного

натя)кения

и тем самь[м перекрь!ть

запечатать

их

д]тя

п0следующей плавки.

.}1етуиие

вещества,

удаляемь|е

из |шихть|,

собираются

конденсаторе'

состоящем

и3

корот_

кой

графитовой

трубьт'

разме||[енной

над

центр0м

крь[!шки

тигля.

(онденсатор

ох]1а}кдается

водой,

протекающей

нерез

меднь:й

змеевик'

концы

кот0-

рого

пр0пущень|

чере3 крь!шку

печи.

||ечь

питается

чере3 однофазнь:й

поншкаю-

щий

трансформатор,

подключеннь:й

по схеме

€котта.

?рансформат0р

имеет

семь секций

пер_

вичной

обмотки,

позволяя

получать во

вторич-

ной

цепи

ток

силой

до

2100

при

напря}(ении

13в. Фт

трансформат0рат0к

подается

помеднь!м

1!|инам

и через

гибкие

вводыпоступаетк

четырем

водоохлаждаемым

мед}!ь|м

токоприемникам.

3ксплуатация

печи.

||еиь

ра-ботает

с наиболь-

тшей

прои1водительностью

при 3_сменной

работе.

|[ри

благоприятнь[х

условиях

за сутки

на

печи

можно вь|плавить

слитков. €литок

весом 6,8

ке

.плавится

печи за

25 мин.

со

средней

мощ-

ностью 68

квп1

что

составляет

расход

энергии

3,6 квп-+|ке.

|1рошесс

плавки

состоит

и3

следую-

щих

операций:

прутка

циркония

в поле

вь[сок0частотного индук.

ционног0

нагревателя, причем мощн0сть и ск0.

рость

п0дачи

прутка

в поле индукт0ра подбира.

ются таким образом, чтобьт металл непрерь|вн0

[ангпаловьтй

крючо,1

0ролте;куспотное

к0льцо

ц3 |пан.пала

Расплаоленньгй

о6раэвц

к0аРц|вал

пру011а

!спфйспоо'0ла

поёнцлаанця

оп1!с'1анця

ан1!увцшопной

'сапу|ц'сц

8фяное

охлаж0енцв

а'!п''!нцца

!!аишенование операций

Бсего 90

кАпвльнАя

плАвкА

|{ауфман

общпе

3амечанпя.

(апельная

плавка была

разработана

[3]

главнь|м

образом как

лаборатор-

нь:й

метод

плавки

низколегированных сплавов

циркония'

исключающий

возмоя(ность

!|х за-

гр'внения.

(оррозионная

ст0йкость

циркония

горяней

воде

чрезвы(!айно

ирствительна

следам

некоторь|х

примесей.

||оэтому

для

и3г{ения

кор-

розии

важно иметь

возмо)кность введения

в ме-

талл

примеси

отдельного

элемента без

.одновре-

менного

3агрязнения

другими

примесями.

Фписание

}|етода.

(апельная

плавка осущест-

в ляется путе]!1 п

одач

и в ертикал

ьно

подвешенн 0г0

0ро0ольньой

разрз

|!3ло'4.нцць'

Ф и

г.

95.

€хема

аппарата

['|я.

|(||п€]|ьной

плавки

не_

больцл:а< количеств:циркония

циркониевь|]к

сплав0в

без

загрязнев:ая

примесями

[3].

8ес полулаемнх

спитков примерво 250 а.

плавился

капал

с нижнего

конца

прутка

в спе-

циальную

и3ложницу. Фбычно процесс

плавки

осуществляется

внутри

эващированной

кварце-

вой

щубы

(фиг.

95) без применения

тепловой

изоляции при

ра3мещении

инду|оора

снару)ки,

атмосфер н0м в03духе. 9спешные

езультаты бьпл

так)ке

п0лг{ены при

ра3мещении

индукгора

внутри трубь|,

которой

создается

вакуум.

Фпь:т

работы

капельной

плавкой пока3ал'

чт0

металл

может

не весь

оплавляться

конца

и част0

вместе с

расплавленн0й

каплей

могут

увлекаться

крупные

твердые

кусочки.

€литки

с такими в|с'|ю'

чениями неудовлетворительнь|'

поскольку

от-

ливку вкрапливаются

кусочки

нерасплавленног0

металла. [|редполагаюц

что неполное

плавление

имеет

место

т0гда,

к0гда

во3буждаемые токи

пр0'

никают

сли|шком

глубоко

прут0к.

3то

вызывае1

преждевременн0е плавление

метал.]1а во внут-

гл. 6. плАвкА

и оБРАБоткА

дАвлвнивм

циРкония

и Ёго

сплАвов

151

ренних

слоях

еще

д0

тог0, как

металл

распла-

вится

п0верхности.

Бслиэта жидкая

сердцевина

вытечет

из конца

прутка,

то

поверхн0стнь|е

сл0и

будут

растрескиваться

и могут

да}{(е

не

распла-

виться.

Фсновное

требование

усл0виям

капель-

ной

плавки'

по-видимому'

сводится

использова_

нию

тока

достаточно

высокой

частоть!'

чтобь: кон-

центрировать

тепло

на

поверхности

и тем

самь|м

п0ддер)кивать

всю

поверхность

расплавленном

состоянии.

(аких-либо

теоретических

или

эксперимен-

тальнь|х

исследовайий

по выбору

оптимальной

частоты

условий

ре)кима

плавки

не

цроводи{ось.

слраейлавкипррков диаметро-м

25-,4лл

было

;

найдёно,

что

при

2|квгп и

частоте

150 000

ец!ста-

}{ФБ!(а дает

полное

расплавление'

лри

|09 квгп

3000

ец

наблюдаются

в}о1ючения

нерасплавлен-

',*

час|ичек.

||ри

20 кв/п

частоте

10000

а4

усгановка

давала

различные

результаты

в 3ависи-

м0сти

от

скорости

подачи

прутка.

!,:.

Фчень

удобно'

если

механизм

подачи

прутка

]},

шо>кет

}|е только опускать'

но

поднимать

пру_

5'ток.

||одбором

пошсодящей

скорости

подачи

#;,

опьггный

оператор

мох<ет

доб\4ться

полного

рас_

плавления

конца

прутл<а

перед

в}с]|ючением

авто_

н: патической

подачи._

Ёсли

следы

твердого

металла

$''проникают

сквозь

зону

расплавления'

то'

процесс

#:,,оказыввется

неудовлетворительным.

Рвультатш.

(апельнылт

методом

были

полу

*|;

чень1

относительно

плотные

отливки

весо!1

около

Ё1.250

а.

Фтливки

больцлего

размера

не

получались

]::

не к}г!ались.

€текающий

металл

только

слегка

перегрет,

и'

следовательно,

ка)1(дая

капля

падает'

предыдущие

капли

подобно

каплям

свечи.

Фдна1<о

есл1и

изло>кница

имеет

диаметр

не больш:е

млц,

то

ках(дая

капля

растекается

поверх

;._:

369;

отливки

получается

относительно

плотныи

слит0к металла.

поглощения

примесей

во

время

капельной

плавки

не замечёно.

Ёет

оснований

предпо-

лагать,

что

во

время

плавки

могут

появляться

!1еталлические

примеси'

пока

изло)кница

оста_

ется

достаточно

холодной.

Фагоически

некоторые

металлы,

'особенно )1(е_]1езо'

возг0няются

удаля'

ю']гся

из

циркония.

3ащязнение

кислородом

аз0томзависит

от

применяемого

вакшма.

||ри

ва_

|ууме

около

|0-в

мм

рт.

ст.

увеличение

содер_

жания

азота

и кислорода

на

ка)кдую

плавку'

по_

видимому'

меньше,

чем

точн_о-сть

аналитических

лет0дов'

именно

окол0

0,ш05

0,02о|

соот'

ветственно.

Ааннь:е

работ

по получению

таким

методом

1шркониевь*

сплавов

относятся

главнь|м

обра_

з0м

области

нефльших

количеств

легирующих

добавок.

)1ршим

приемом

для

полг{ения

сплавов

следует

считать

свёрление

небольгцих

отверстий

по

бокам

преш{азначенн0го

для

плавки

пругка

размещение

в этих отверстиях

легирующих эле-

ментов.

Фбь:чно

получаемый

сплав не0дн0р0ден и

доФ|(ен

подвергаться

многократным

переплав_

кам.

(апельная

плавка

не

является

практическим

методом

производства

циркониевь|х

сплав0в.

[1римененпе.

(апельная

плав-ка

представляет

практическую

ценность

для

лабораторнь!х

пла_

в0к

цирк0нияя

предназначенн0го

ш|я

к0рр03и0н-

нь|х исследований.

||редполагается'

что она

могла

бьт

найти

промышленное

применение

для

}Аале-

ния

летг{их

веществ

из

губтатого

циркония'

особенно

если

требуется

п0лучить материал

легко

измельчаемой

форме.

Бероятно,

в слг!ае

необходимости

таким

методом

можн0

п0лучить

слиток

3начительного

размера.

плАвкА

циРкониввом

тиглв

|{ауфпан

8бщие

замечания.

3тот

метод

предусматривает

иёпользование

твердого

циркония

качестве

тигля'

:у!1$

расплавленного

цирк9цтя.

||ерво_

начально

его

пытались

применить

[3]

как мет0д

про.и3"водс'т.в.?

цирк9нчя

ра3ложением

пар0в

7г|

|',

я6...';рачпл?вленной

поверхности

цирк0ния.

|1рзже-:црошесс

развив

ался

направленци

|[Фл}-

ч9н'4Р,.ф41л!9в

н9!9рших

отщч9к-

ФЁшФ1лиё

пфодд.

для

'пларкц,в

цирк0ниев0м

тигле

(автотигельной

плавкй)

прйменяется

вь!-

сокочайотный

инщкционнцй

нагреватель.

Фколо

горйонтальной

поЁерх|{ости

циркониевого

блока;

пред1|азначенного ш1я

плавки,

размещается

пл0_

сйая

одглослойная

спираль

(фиг. 96). €пираль

центре

имеет

отверстие'

чере3 которое

м0жет

п0-

даваться

добавочный

металл.

||ри

соответствую-

щей

частоте

мощности

под

спиралью

индукгора

булет

образовываться

ванна

расплавленного

ме_

талла.

Результаты.

Было

устан0влено'

^что

генерат0р

мощно6тью

\5 квтп

прй

настоте 10

Ф0 а4

способен

образовать

ванну

расплавленного

циркон\4я

р]]|а-

мфом

ок0ло

12т'мл.

||римерно

30_50о/'

энер-

гии

генератора

тратится

на плавку

металла.

€пираль

поднята

над

металлом

примерно

на

6_9,5

!шм.

том

случае' если

вокруг

цирконие-

вого'

(контейнерап

нет тепло[{!0ляции'

глубина

расплавленной

ванны

достигает

-|9

млц.

€иль|,

во3никающие

между индуцированнь|м

ток0м и

]|1агнитнь|м

полем, отталкивают

я(идкость

от

спирали'

результате

чего

возникает

вал

)кид-

кого

металла

под

центральным

отверстием

спи_

рал14

меньшей

степени

вокруг

края

рас_

|ллавленной

ванны.

||роисходит

бурное

пере-

мешивание

жидког0

металла'

что обеспечивает

однородносгь

сплава.