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

Подождите немного. Документ загружается.

[лава

плАвкА

оБРАБоткА

дАвлвнивм

циРкону\я

вго сплАвов

1о0

ре0акцшей

(ор0она

плАвкА

циРкония

истоРичвский

оБ3оР

8ерфор0

йеталлический

цирконий

виде губкр1

'4л|1

электролитического п

ор 0 шка

(без

ер епл

авк\4 Рт л14

спекания

методом

поро!шковой

металлургии)

не-

пригоден

для

неп0средственного применения

при

и3готовлении

компактных

изделий.

|!рутки

крис_

таллического

циркония1

могр иногда

использо_

ваться

д'|я

непосредственцой

обработки,

однако

такие

операции

ог!:аниниваются

небольшим

ас-

сортиментом

;вделий из

кристаллических прут_

ков

ди;1метром

до

лм,

имеющих

неправильную

форму.

Ао

1949

г.

цирконипбыллабораторной

редкос-

ту.

3кспериментальные

плавки'

металл-а пров0_

д}ли9ь

ли:шь

немног:!йи

ла борато

р|4ям\ц.

8 1

949 г.,

когф.

начались

работы

над первым

атомным

двигателем

д][я

подводной

лошкц не

был еще

[*звестен

йакой-либо метод'

пригоднь:й

ш|я

пере_

работкц

циркония

достаточно

большие

заго_

товки с

целью

и3готовлен|4я

и3 них

элементов

конструкций

ядерного

реакгора.

в то время

под(одящими

[у\я

использования

реакторе

свойтствами

обладал тольк0

иодиднь:й

цйрконий,

ймевшийся

в виде прутк0в

диаметром

'|5

мл|.

|1о

заданиям }(А3 в

нескольких

лаборат0риях

проводились исследования

ра3личнь!х

методов

переработки

кристаллических

пругк0в

циркония

целью

получения

крупного

слитка

однородного

металла. Были

опробованьт индукционная плавка

и плавка в печах сопротивления

применением

1рафита

или

других

огнеупорнь|х материалов

[1]

;

горячее

пресс0вание в графите[2};

капельная

плавка

[3]

и плавка в

дуговой

течи

[4].

}1етод

луговой

плавки

является

самь!м

перспектив1{ь|м

качестве

пр

0мь[шленн0 го метода получен и

с л|1т-

ков без

ухудшения физииеских'

химических

ядернь|х

свойств

циркония.

||ромышленные

дуговые

пеци

ока3ались не-

пригоднымп

д]1я

плавки

циркония,

поэтому

были

сконсщуированы

и построены

печи

с нерасходуе_

мым

электродом

[4].

}ти печи

предна3начались

д'|я

плавки

слитков

ди;}метром

\09

цл

и вес0м

до

ке.

||озя<е

была

сконструирована

более

м-о^щная

печь

для

п0лг{ения

слитк0в

диаметр0м

\52

мл и

весом

до

ке. 8

этой

печи

применялись

три

нерасходуемых

электрода

с вольфрамовь|ми

нак0неч}|иками.

в 1952

г.

бь:л

разработан

сплав

губиатого

цир_

кония с

0ловом. }гот сплав

обладал превосходной

коррозионной.

стойкостью,.и

по3волил

3амен}{ть

им иодидньпй

ццрконий.

||рй'плавке

губчатог0

циркония

дровой

||€9Ё,€:

нерасходуемым элек-

тРодом

встретщ[ись

тР}шлости'

связанные с

ин_

тенсивным

разбрызгиЁйниеш,йеталла

во время

плавки,

слс:дстЁие

разбрызгивания

про исхойло

з:1гр'внени'е'сл|ггк'

м6ториалош'

нЁконечника

электрода.

'{алее

было

уст}новле}{о'

нто

}ровая

у]звк9

ра

сходуемым

(ширкониевь!м)

электр

одом

[5.|

о0ладает

преимуществами

-по

сравнен[||о

плавкой

дуговой

печи

волфрайовцм

9:1ек-

щод9м_'[6,

или плавкой

в графитовом тигле

ц'8!.

||ри плавке

расходуемьй

элехор0дом

не

был-о

загрязнений

вольфрамом

14,л|4 графитом,

разбрызгивание'

котороё

обыино

пройсходит

в0

время

плавки

губнатого

циркония'

не

вь|зывал0

осложнений.в

1952 г.процес6

пуговой

плавки

расх0дуемь!м

элекгрод0м

был

усовершенствован

позв0лил

получать

слитки

диаметром

200 мл

ц Ресом

90 ке, а затем

диаметром

до

250

л1м,весом

227

к2.

|1ромь:шленное

производство

слитков

цирк0ниевь|х

сплав0в

началось

1953

г. Были

ц9дучень'

слитки

сплава

диаметром

305

мл,

весом

227

ке.

Аля

плавки

слитков

этого

сплава

была

испол[в0вана

дуг0вая

печь

расходуемым

элек_

трод0м'

разработанъ1ая

для

1ш|авки

титана. €амый

большой

слит0к сплава

цирк0ния

весил

450

ка.

,(ля

пеии

расходуемым

эйепородом

нет особьлх

ограничений

диаметре

и весе слитка.

8сли

воз_

никнет необходимость

полг!ении

слитка вес0м

до

1 гп

или

больше'

то

имеющееся

техническ0е

1||олувенного

!:одидной

ре0-

рафинг:ровкой.

1ршм.

гл. 6. плАвкА

и оБРАБоткА

дАвлвнивм

циРкония

и вго сплАвов

1зз

оборудование

для

плавки

цирк0ния

легко

мо}+(ет

быть

увеличено

размерах.

Бследствие

того

что во

время плавки

отлив-

цд

|{и!(ония

в индукционной

печ\4 ил\^

печи с0-

пр0тивления

он загря3няется

материал0м

ту[тля'

оазвитию

этих

процессов

для

произв0дства

п0-

Ёвящено

ограниченное

число

раб0т.

настоящее

вре16я

инду|с{ионной

печи могут

плавиться

о!гл',ъаться

в вакууме

слитки

весом

до

ка

[9].

печи

сопротивления

могут

плавиться

и отли_

ваться

9-килограммовь[е

слитки

[10].

графит'

по_

видимому'

является

наиболее подходящим

мате_

риало,'{

ш!я

и3готовления

тигля' однако

приме-

ненуце

его

вы3ьвает

3агРя3ненио

циркония

угле_

р0дом

от 0,08

до

0,3/':

?акое

:.в3грязнеч,|9

я?'

ляется

не)келательным'

приме!{ять

плавку

цир:

к0ния

в графитовом

тигле мо)!шо

только

в том

слу!?9:у[::1у::.:59::Р'ч119у€,,$Рта.]1]|||,$€

3анные

выц{ф

в:

главы

оцисаны

бчле9,

дут0вдя

плАвкд

Бшлл,

8ерФорё

8ведение.

1{ирконий

и его сплавы

подобно

дру_

гим тугоплавким

металлам

успешно

плавились

дуговых

печах с нерасходуемыми

расходуемым

эйетородами.

Разработанный''в

1940

г.

(роллем

сотр.

[6,11]

процесс

плавки с

нерасходуемнм

электрод0м бьпл

основан

на использовании

дуго_

вой

печи конструкции

Болтона'

преш|о)кенной

е!|(е

в 1902

г.

этой

печи

Болтон

использовал

наконечник

электрода

из

тантала

окиси

тан_

тала

||2].

(ролль

предло)кил, в качестве

.нерасхо_

дуемого

электрода

вольфрам,

.в3амен

сте|01ян-

н0го

колпака

печи

металлический.

Фн иссле-

д0вал

в0змо}(ность

применения

качестве

водо_

охла)кдаемого

тигля графит,

различнь|е

металль1

огн€уп0рьт.

}(

1949

г. бьхда

разработана

лабора-

т0рная

печь

для

плавки

слитков т|{тана

весом

до

9ка

[13,

14].

в эт0м

)ке

году была сконструирована

п0стр0ена

дуговая

печь

нерасходуемь1м

элек-

тродом

ш|я

переплавки кристаллических

прутков

цирк0ния

в слитки

диаметром

|00 мм

весом

до

ке[4|.3та

печь

как

типовая лабораторная

$}-

говая

печь

с нерасходуемым электродом

подробно

0писана

даль[ше

в это[д

главе. Б

течение 1950-

1951

гг.

печь

весьма

успе1шно

исполь3овалась

на

опь:тной

устан0вке'

предна3наченной

для

пере-

плавки кристаллического

цирк0ния.

Ёа

этой

устан0вке

бьхло

переплавлено

более 20 гпме1алла.

|!озже

бьлла

сконструирована

печь' в

которой одно-

временно

исп0льзовались

три нерасходуемь|х

электрода

волфрамовыми

нак0нечн

иками. |{ ечь

позв0ляла

вь|плавлять

слитки

диаметром

\50

млс,

весом 45 ке.

Были

разработань|

дуговь|е

печи с

не-

расходуемым

электродом

для

промь1шленного

пр0

изводства

титановь|х

слитков

диаметром

635 мм

и весом

до

1800 ка

[15].

(онструктив[{ь1е

ос0-

бенности

таких

печей

не

бь:ли

опубликовань|,

но

они'

по всей

вероятности, являются

увеличенньг

ми

моделями

лабораторной

печи'

описанной'

этой

главе.

Б литерацре

имеются

лишь

краткие

от1исания

промышленньпх

пеней

[16].

в 1937

г. были

начаты

работыпо

Ауговой

!ш|ав-

к9

расходуе|шым

элекгр0дом вь|соколегир0ван-

ной стади

{17],

|{арки.{эш

[18!;

а так){(е

(есслер

и )(ансен

{19]

сообщали о_

дуговой

плавке

молиб-

дена

с.

расходуемым

эле[ородом.

Ё есколько

по3же

Бил.бёр1г,,'Асхоф,-.

и,'..Бреннан-'{5]

обсрклали

,в0зшожность

щ)иц91'€ция

этого

метода

д'!я

пла3ки

цйр(9нт:& Ф',

!!948.:г..

)Фр9'

[2о|',цр9дло){('ил

ду{о-

23$

1са*,'$!я,д10луз.9!|щ

рд}19роднь|х'

|{: !€9€€18€Ё-

ннх сл1дп(ов они

приценял14

метод

двойной

пере-

пла!ки;. 3-..!|

печЁ,1:(ак

типовая

дуговая

печь'

ра

сходуемым

элекгрод0м

подр

о он0

о п

исана

ни)!{е.

}(Фоме

плавок в лабораторнь|х

опь|тнь|х

пе-

чах'-

проводились

плавки

циркония

про-

мышленных

печах с

расходуемь|м

электр0дом.

Фднако

п6дробно пром'ы'':ленная

плавка

цирк0-

ния не описана.

Фдна

из

фирм

получала

двойной

дуговой

переплавкой

слитки

циркониевого

спла-

ва

ди:1мещом

300 :|!:\!

Б,ё|@!от^

227 ке (фиг.

83)

по

заказу

}(А3.

3ти

плавки проводились

печи,

сконструиров3нной

д]1я

плавки

титана

|22]р

8 таких

печах

плавились

слитки

циркониевь|х

сплавов

весом

до

450

ке.

Разработаны

дуг0вь|е

печи с

расходуемым

электродом

промы!пленн0го

типа,

которых

возможно

полг{ение

слитков тита-

1{а

диаметром

610

л!м'

весом

около |809

ке

\22|.

|_[иркониевь[е

слитки

диаметром

209

лм

и вес0м

227

ке

плавил[{сь

так)ке в

дуговой

печи' скон-

струированной

для

плавки молибдена

[23].

||ри

этих

плавках

применялся переменнь:й

ток

в ва-

кууме

порядка

мк

рт.

ст.

!уговая

плавка

нерасходуемь!м

9лектродом.

а) 9сновные

х(!рак[пер!асгп!1к|1.

[уговая

печь

нерасходуемьщ эле|0р0дом

имеет

следующие

основные

характеристики

1. Бодоохлахсдаемь:й

электрод'

на

которол1

иф-

нной

134

_-.--------.----

укрепляется

нак0нечник'

Фхлажс*',':^:1::11"1

размер

|\уги

и с0хранять

ее

стабиль,'.'"

,.'-

ваетминимальн0езагрязнениесл[.!ткаматериалом

6лизительн0

при

н!пряжении

в и силе

"6^}

]

наконечника электр0да'

1 100

с' причем

дугу

мБ>кно

регулир0ва'"

*'.",'-

]

2' Ёалртчие

оченъ

чистой

инертной

атмосферьт

ньтм

п0лем

у^\риэтих

параметрах

плавить.'""^,

арг0на

14л14

гелия' {4нертнь:е

газы

обеспечиЁают

диаметр0м

уофмм.

[лй

.'.''"'."ия

газовой

смеси

возмо)кность

с0хранения

стабильной

дуги

поз-

!рименяется

гелий

йар{1

А, вьлпускаемый

[-ор-

воляют

полг{ать

сплавь!

мини'\{альнь|м

содер-

н!лм

бюро

сшА,

и чис6ьтр]

,$.о,,

йр'йенйемыи

)|(анием

примесей'

электроламп',ой

,ро*ышленн0сти,

которьлй

под-

Бодоохлаждаемьлй

медньлй

тигель,

которьлй

материалом тигля.

3то

является

преимуществ0м

з:ъ',1щ_'@$$'!...

',,,.

,''

'.,;,:',

циркониемизагрязняютегопримесями,ухудшаяжж#ж.ф$1;;]:].,."..,...::......,1.',..'.|].'..;.|".....;-[1

фпвууеч<и-еихимическиесвойства.*',,:.,.:;*ж*-|*;..;,.-..'.],.....;|;1!

н!г,

б)

!!абора[п0рная

печь.

Аа

фиг.

& представ-

ж. ж ,*;

:|т..:],.,,*

лена схема

типовой

луговй

печи

нерЁсходуе-

жж#*жж$?.

мым

электродом

1{],

'р?зработайй'и

;;;;;;;{,;-

:##':#1ж*";жж}т##Ё:?##;111}Ё9

одного

ваку}лм-насоса

системы

пер6ключателей

14:ж:

*!:

"::'],;^:]$

и вакуумных

кран0ъ311

итобы'во-Ёф9й;п'плавки

Фиг.

83.

с"";!;'мБ|}''""'.'"..,,ава'

вытш1ав,.''",.

одной

печи

другу,

х::,*"#:-Р9^9уету:

й"р'.-*у.мого

электрод3

фирйой

к8легхени

ладлум

жать и

откачивать.

3то позволйф,непрарьййо

'-|\Р

'уду]1у|!

\1!]!Б!дсни

''|а'р|ум

исполы}0вать

вакуу}{ную

систему.й.гейеЁатор.

слева:

слнток'диаметр6м

2-9'л.гв

н ве^с-ом

263

ка

после

первой

Р1сточником

энертйй.с

1т5",^

щ'|ов1ро*;ы;;:

#33#;#?"ё!!!;.гйъ#}#".#:*

.*:**?;:[ъз:}ъъ#*

прямителя

типа

&А

{0ф

в00а

фирмы

с8естингар)),

посл€,

механийеской

обработ'<"

;;;ь;

';'-;ъ.

с0единенньж

параллельно.

||рименяла.сь

пряйая

.вергается

дополнительной очистке

путем

пропу_

:9]1!1-о'",-

Ёа

фиг.

84 положительнь:й

по!уюс'75

'зтц

,аЁ

к''"й"Бй';йй;й,"Ё;ь.той

до

присоединен

корпусу

печи

оцпцательньтй

625".

||одайа

''!йй"

охлайдени,

й.дй1го

тигля

полюс

к вод00хлаждаемому

э]те:сгроду

/3.

осуществляется

через

впускной

патрубок

}(орпус

печи

изолируют

от

эле:строда

и в0д0-

поддоне^и

вьлпускной

патрубок

в^

верхней

част|1

охла){(даемой

крь:шки

// посредством

изолирую-

тигля.

завиЁийосйй

от'у.'овии'йл5"й"

р',-

щей

прокладки

из микартьт

-6;

!ля

обеспеч|йия

'.роч

-т1гл|!_с_корость

п0дачи

в0дь|

подде

рх<|1ва-

герметичн0сти

системь|

применяют

рлотнитель_

ет6я

11'3-37.в

лтлсцн.

},ь|е

кольца.

ц.йй

создания

в печи

хоро!ших

условий

для

-'.##".#,1ё*1;жяшж||#

#т;[;#

\:!':,

плавки

следует

применять

питатель'-

подающий

з{жигаетсЁ

прп

400с.

в Ёроце!с;

;;;"й

по

мере

шихту

виде

гра}!ул

объемом

приблизительн0

того

как нерез

вибрацион!*ь:й

питате',-|о

в печь

! } у"'Бункер

9 загру>кают

грЁнулами'

п0сле

подается

шихта

дно

тигля

покрывается

расплав_

чего

печь

3акоь!вают

два}кды

откачивают

до

леннь|м

металл0м'

пр0исх0дит

постепенно

у8ели-

лск

рт'

ст.

с последующимзаполнением

гелие;}1.

чение

м0щности

до

тех

п0р'

пока

не

устанавли_

]

|]осле

трехкрат}|0й

о}качки

печи

до

мк

рт.

ст'

"й.'."

необходийьлй

для

плавки

режим

тока

печь

заполняют

смесью

гелия

аргон0м

при

дав-

1 100

при

50 с.

лении,

равном

;птмосферному.

€месь

с0держит

Фпер1тор

черезсмотр0воестекло-/2наблюдает

примерн0

части

гелия

часть

аргона.

во

за пр0цессом'

регулирует

скор0сть

п0дачи

шихть|

время

плавки

в печи

поддер)кивают

п0стоят{н0е

и лри

пом0щи

рунного

магг|ита

или

электро_

давлен!1е смеси.

3та смесь

п03в0ляет

увеличивать

,|\1агнита

управляет

пол0)кением

дуги.

А4агнит

Ф и

г.

84.

€хема

дуговой

печ!|.

нерасходуе]|{ь|]!т

электродом

лабораторного фипа

для

плавки

слитков

диаметром

63,5-127

лл ФА3Б

[4].

Фбычно печь

используется

для

плавки

слитков

диаметром

1оо л'!

весок 16

ке.1

_ввод

водц;

корпус

печи;

меднь{й

тиге.'|ь

вн).тренним

диаметрой

1Ф6

лсн1' 4

отвоп

во4ьл; 5

кольцевое

упйотнение ;

--:

'{золирук)щая

прокпадка;

рас-

порка;

корпус

вйбрашионногс| !титателя;

бункер;

вибрационнь.й питатель; 7/

водоохла'цаемая

крь|[шка

смофовое сгекло; 73

9лектрод; 74

волфраповнй

наконеч-

н:<эл|:кгрола; ,5

аводнн* ввод;

'/6

катодння

ввоц; 17

прн-

вод

9.,|ектрода.

:1.

136

/!1втАллуРгия

циРкония

предназна[\ен

для

т0го' чт0бы

под_

вести

пламя

дуги

3агруженному

печь

х0лодн0му металлу.

Бсли

1те

управлять

ду[ой

магнит0м'

то

встреча-

ются трудности в

расплавлении

вн0вь

загру)каем 0|'0 металла

вследствие

того'

что обь:чно

дуга

имеет

тёнденцию

перемещаться

в направлении

г0рячих

паров металла.

||роцесс

Ауговой

плавки

м0}кн0

рассматривать

как

п0след0вательно

перемещающуюся

сварку,

так

как

тигле

с внутренним

диаметром

190

мм

имеется

ванна

расплавленног0

металла

глубиной

6,35-|2,7

мм.

[лубина

рас-

плавленн0го

металла

сохраняется

приблизительно

постоянной,

так

как

непрерь|вно

загру)кают

плавят

все

н0вь|е

и н0вь[е

п0рции

све)кего

ме_

талла'

то

время

как

нижняя

часть

расплавленной

ванньл

застьлвает.

1а-

ким образ0м'

в пр0цессе

плавки

любой

м0мент

б6ль:пая

часть

слитка

находится

твердом

сост0янии.

Бо

время

плавки

слиток

наращивается'

электр0д

при

п0м0щи

специальн0го

прив0да

77 автоматически

вь|тягива-

ется

вверх'

причем

благодаря

авто_

матическ0му

контролю

регулировке

напря)кения

на

дуге

длина

ее под-

дер)кивается

постоянной.

€корость

плавки

с0ставляет

примерно

99 а1мшн.

|1о

окончании

плавки'

перед]уд,-

лением'

слиток

должен

охла)кдаться

5-10

мин.

|!ри

плавке

в такой

печи

сплавов

корпус

вибрационного

питателя

вставляют

вертикальную

трубу

внутренним

диаметром

-44

м]'!

|т

1'*::

\*.|ё'-!.:,

длиной

1270

мм. йз

смеси

циркония

легирую-

щими

добавками,

с0ставляющей

тпихту

3аданн0го

с0става,

приготавливали

брикетьт

весом

по

а,

кот0рь!е

загру)кали

друг

за

друг0м

в трубиатьтй

питатель

так,

нт0бьт

ка>кдь:й

50-граммовйй

брикет

трубе

имел

заданнь:й

состав

сйлава.

о6таль_

н0м

процесс

плавки

сплав0в

0ставался

таким

же'

как при

плавке

нелегир0ванн0го

циркония.

'[1ля

п0лучен[|я

0дн0р0днь1х

слитк0в

сплава

п0лучен-

ньтй

при

плавке

слит0к

прокать1ва

л'1 в

лист

илр|

пруток

для

п0следующе*!

переплавки

разре_

зали

на

кусочки

по

6,35

]},!м или

целиком

п0д-

вергали

переплавке

качестве.

расх0дуемого

электр0да

для

п0лучения

слитка

большего

диа-

метра.

пе!!ь,

представленную

на

фиг.

84, мо>кно

исп0лъз0вать

для

плавки

расх0дуемь|м

электр0-

дом. €

этой

целью

вольфрамовьтй

-наконеч1{и]{

за_

меняется

медной

переходной

шпильк0й,

к0т0рая

ввинчивается

0тверстие

резьбой,

просверлетт-

нерасходуемым

эле|ородом

оАэв.

^у_["]!ч".'те

состоит ,тз

4вщ__цРР..ж

_п€_ией,.истотников

9лектроэвергии

виде

сварочнь[х

выпоямителей.

вакуумной

систейн.

токопроводов

и'перейюнателей-

то

время

по&а

на

одн6й печизедетсявпла1;1другая

печь

под?отавлливается

н0е

0дн0м

ж} торцов

слитка

или

прутка'

слу-

}кащг-0

расходуемь|м

электродом.

)1аборатор1{ь1е

печц

подобньле

той,

которая

только

что

рассматривалась'

разработаны

раз_

личнь|х

к0нструкгивнь|х

вариантах

и описыва-

ются в0

многих

статьях

[13,

14, 24_26].

Фснов-

нь|е

детали

конструкций

всех

пече[д

0динаковы'

однако

имеются

различные

варианть|

таких

уз-

лов,

как механи3мь[

вибрационног0

или

шнек0-

в0го

питателя'

неподвижнь1е

или

вращающиеся

электр0дь|'

механи3мь|

для

вь!тягивания

14ли

на-

ращивания

слитк0в,

применение

при

плавке

за-

стойной

или протонной

защитной

а'гптосферьт.

Бь:ло

сконструир0ван0

несколько

типов

не6оль-

|ших

дуговь1х

пече[д

нерасходуемь]м

электр0д0м

для

плавки

небольших

слиткой

вес0м

ь0-206

е,

прецназначеннь|х

дця

исслед0вательских

работ.

Ёекоторь:е

из

этих

печей

п0зв0ляют

плавить

0диг1

слит0к,

который

дця

вт0ричной

переплавкг:

и г.

85.

Фбщий

вид

лабораторной.установки

йя

ду"о"м

плавки

Ф и г. 86.

,{уговая

печь

нерасходуемь!м

эле|(тродом

для

плавки

1]]ести

200-граммовых

слитков

без

вскрь:тия

пети

[28].

печь

используется

|у1я

многочиспен-

ннх плавок

по

программам

разра-

ботки

новь[х

сплавов 0А38. /

катод-

нь|й ввод; 2

}'та*'ова'чум'[|етр

;

3_смотровое

окно

;

_изолирую-

щая

прокладка; 5

водоо'спа)к-

даемый

медный

тигель на

6 слитков

(см.

деталь

вни'у);6

опорная

плита,

и:}

и:'оляционного

матери!!ла

(микар-

ты);

рукоятка

для

поворачи-

ван11я тнгля;

8._

ввод

и отвод

водь'

для

охла)кдения

тигля;

анодный

ввод;

кран

вакуу,!{-

насоса;

краны

для

смеси

гелия

и аргона

;

вольфрамовый

нако-

}!ечник

электрода]

11-

вакуумная

л|'ння;

вор.оохла)кдак)щяе

трубки;

механ!в|!

для

подъ-

ема электрода;

водоох.'!а)к-

даемь|й

электрод.

138 мвтАллуРгия

циРкония

{

*10жет

бь:ть

перевернут

без

разборки

лени[27].

'.(ругие

печи имеют

в поддоне 5-6

ячеек,

ка)к-

дой

из которых

мо}кно

вь|плавить

последователь-

но

без

разборки

печи

п0

0дному небольтпому

слитку.

Ёа

фиг.

показана

печь с вращающимся

п0д-

доном'

сконструированная

д]]я

последовательной

плавки

|пести

слитков

весом по

20Ф

е[28].

в)

!т1апераалы

оля нак0нечн11к0в

элекпро0ов.

Фсновньпми

требованиями

материалу

наконеч_

ника

электрода

являются

вь|сокая

темперщур1

плавления'

низкое

давление

пара

при

рабоией

теипературе

элекгрода,

достаточно

вь!сокая

теп-

лопроводность

для

предотвращения

перегрева'

достато

чная электр

опр

о водность

д-тпя

бесп

еч ения

необходимой

д:тя

плавки силы

тока

и хор0|шая

механи1|еская прочность

при

больтших токах

дуги.

8динственными

материал:1ми'

которые вполне

от-

зечают

этим

требованиям'

являютея

волфрам

торированный волфрам.

,[елались

попытки

разработать

другие

мате-

риалы,

которые

могли бы быть пригодным1д

д]хя

наконечников нерасходуемых

эл€ктродов.

ка_

чеетве

материала наконечника применялся

[ра-

флат,

однако

реличение

содер)канияпримеси

угле-

рода

д][я

тех случаев,

когда

требовался

очень

чистый мет:шш1,

оказывалось сли|шком

высоким.

€ообщается,,фо загряз!дэнйе

угйеродой

из]

графи-

тового

эле!срода' использованного

при

плавке

{литков т!г':!н*

Р.999чдо.1{!

ка, еосп:йляло

при_

блпвительно

0,0бо./'

{15].

Ёаконечтлицц

*в- гра_

Ф','та

п_о_цр-ывали тем.)!(е

металлощ

которьтй

пла-

элглся

[29-}

т."ё.:если Ё

дровоЁ

|!е.тц

ёнщасходуе_

}1ым

элекгродом

должег*

плавиться

-т!/$ан,

то

графитовый

наконечник следовало

покрывать

титаном.

Фдхпако

применение

щаф:лт9вого

нако_

:нечника'

покрытого-

титаном'

ограничивается

.силой

тока

до

1000

с,

в то время

гек волфрамо-

,внй

наконечник можетприменятюя

при

большей

,силе

тока.

|рафитовь|е.

наконе[!ники

цирко-

'ниевым

покрытием'

вероятно'

будут

иметь

те

}!(е

"с;!мые

ограничения по токи

что

и графитовьпе

наконечники,

покрытые

титаном.

|1роводились

опыты

по

применению

наконеч_

ников'

и3готовлен}|ь|х

}в смесей металлов,

кар-

бидов

и окислов

[30'

31].

||редгполагалось'

на-

пример'

что

нак0нечник,

изготовленный

из

цир_

к0ния и

двуокиси

циркония'

мох(но

использ0вать

для

плавки

циркония,

14-

есл\4

такой материал

наконечника

частично

попадет

в металл при

расплавлен|4!4'

то

это

не

ока)кет

вредного влпя-

н|1я

|1л|4 вь|зовет

ли!шь

небо.т|ьгпое

ухудше-

ние

материала.

Фднако

при

исполь30вании

волфрамового

нак0нечника

волфрам

вн0сится

некотором

количестве

расплав

и полученнь:й

слит0к

булет

иметь включения

тверд0го сплава

вольфрам-цирконий.

йзготавлив

ались

нак0неч-

!:ики

из

так,{х

слте.сей,

как

7г

7гФ";

7г

7г(

;

7г9,

7г( и.7г

2г9,

7г(. Бо всех

слг{аяк

изг0товленнь:й

из

этих

материалов

наконечник

мог

исп0льз0ваться

лишь

в течение

нескольких

минут'

так

как

тепл0пр0водность

электропро_

водн0сть

были

насто]!ько

ни3кими'

что наконеч-

ники

плавились.

8 то

же

вреп{я

вольфрам

и тори-

рованньлй

вольфрапа (\

и2о/.

тпо?) с

уёпехом

при_

.]!1енялись

для

плавки

циркония.

|!ри

работе

то-

ком 1100

при

а не замечал0сь

какой_либо

су-

щественной

разниць|

между

наконечниками'

из_

гот0вленными

и3

волфрама

или т0рирова|{н0г0

вольфрама.

екоторые

экспериментаторьх

сиитают'

что

применение

торир0ванн0г0

вольфрама

вза-

мен

чистого

вольфрама

дает

меньгпйй

расход

нак0нечни$:

ФАна(о

эта точка

зРения

не

является

обшепризнанной.

Ёаконечники

имеют

/{и;}метр

от'12,7'Ао:!9

ллс,

д'1ину

от

до

лл

обьлчно

ввицчиваются

на

резьбе

в меднь:й

водо-

охла>;(даемьлй

элехород.

!щовая

плавка

расходуемы}|

электродой.

|[ечь с

расходуе1ттым

элепородой,

сконструифован-

ная

д1,я

плавки

электродов'

спрессованных

и3

циркониевой

губки

[21],

схематически

пока:}ана

на

фиг.

87.

Ё!а

фиг.

88 йоказана

фотография

этой

печи.

9спешная

работа

такой

дугоЁой

пёчизависит

от 1) непрерывной

подачи

элёлородов

дуге

д0

тех

пор'

пока"

слцт0к

не

достигнет

необх0димог0

размера,

2)водоохл0!(даемой

}влох(ниць!

или водо_

охлаждае_мой

рубаш:сл,

механи3ма

равномер-

нои подачи

легирующих

компонентов

со

ск0_

ростью,

которая

1рёбуется

д'|я

полгления

слгп{а

лю0ого.заданного

состава..

Ёар!4ду с

9гими глав-,$

Ёепрерывная

подача

металла

дуге д0сги_

гается

пщем

приварки.сехс1ий

прутков

верх-

ней

части

электрода

без

наруйёния

дуги

ни}(нем

конце

электрода.

Бруски

500 л,+т

||зготавливаются

из

кусочков

губнатого

цир-

кония

величиной

до

лцлц

путем прессования

пр^и

давлении

7,75

п|см2

Ёа-.прессе

тройного

действия,

применяемом

поройковой'

метал_

лургии.

9довлетворитёльное

прессование

дости_.

]

ными

усл0виями

успешной

работь:

Ауговой

пеии

следует

та{же.

от!1етить

некоторь|е

детали

про_

цесса

плавки.

гал0сь

так)ке

и при

таком

относительно

\1\43-

ком

давлении'

как 3,\

п|см2.

€прессованные

бру_

ски

укладь]ваются

в сварочную

камеру

печи'

рас-

положенную

прямо

над

механизмом

подачи

элек-

]

тродов.

|-[о мере

необходимости

эти бруски на-

ращиваются

на

электрод.

сварка

брусков про_

изводится

оператором

вручную

помощью

воль_

фрамового

электрода.

.[ля

этой

цели

в свароч-

ной

камере имеются

отверстия'

закрь|тые

ре3и_

новь|ми

перчатками

типа

краг.

Ёаблюдение про-

изводится

через см0тр0в0е

стекло

днаметром

|2,7

мм

плоским

толсть|м

стеклом.

стальной

сте}{ке

камерь|

толщиной

6 мм сделань!

еще

два

гл.

6 плАвкА

и оБРАБоткА

дАв-||г.нивм

!{иРкония и

Ёго

сплАвов

|39

и г. 87.

общая

схема

дуговой

печи с

расходуемь|]!1

3л€!(1Р9АФм;

применяемой

в |орном бюро

(Флбани,

:шт.

Фрегон)

для

плавки

слитков

из пр€ссованного губватого

циркония

[21].

|]ечь

используется

р'ля

про!вводства

слитков

диаметром

254 у*лс

весом

до

227 ка

для

пос'!едующего использования

реакторо-

строении.

_запасной

электрод;

сварочная калсера;3

направляющее]

устройство'

смотровое стекло;5_рези-

новая

перчатка

подвод тока

,ця

сварки электродных

пру^т-

5ов;

коробка

передач

для

передвих(ения электрода;

стальные направляющие

ролики;

ру*ка

для

передви-

таких

}ке смотр0вь!х

стекла.

Благодаря

одинак0_

вь1м

ра3мерам

п0перечног0

сечения

прессованных

брусков

оборудование

и методика

сьарки

упро-

щаются.

Фтклонения

ра3мерах

брусков'

спрессован-

нь|х

на прессе

тройного

действия,

настолько

незначительны,

что сварнь1е

швь|

концах прут-

ков

не

мешаютдви)кению

элекгродачерез

сталь-

ные

подающи6Ролики'

у'

этиот|0|онения

не

вы3ы-

вают

нару|!1ения

рех(има

подачи

тока

в момент

прохо)кдения

|швов

чере3

медные

токоподающне

ролики.

|4зложницу

или

стакан

и3готавливают

нз

стандартной

медууой трубы

диаметром

.\52,

203

\4л!4254

л1м столщиной

сгенок

6-16

лл.8,йестн-

мость [{зложницы

диамещо{'{

254

лл составляет

227^ке.

!,ля

елтггка

ди:1метром

254

цл

1!зложницу

9ц{?аждают

-водой'

протек,ющей

со скоРостью

до

302

л|лшн.8одяную

рубацщ

во|Фуг]

|!зложнп-

цы делают

1д} немагнитного

матеРиала

д'|я

того'

чтобы

можно бьггло

пр|{]}!ен'пъ;.!оленоидлую

об111от,у,

состоящую

й гшсколБ(|{](

:.?Ё€19

в!{тков пр0.волоки'

намотанной

лряп+о

на

водяную

рурашч.

00}1Ф1|@;"*0.9308Ф|4{3:.:';$!8/[1?3на90[а

подается

через

ще

водоохлаждаемые

медные тру-

бы

диаметром

9,5 лл

неподви)кным

пластин;1м

подающего

механи3ма.

]ок проходит

чере3 водо-

охла}кдаемые неподви)[(ные

пласпаны

ротор

водоохла)кдаемь|м медным

ролик:1м'

которые

соз-

дают

электрииеский

контай с передригающимся

расходуемым

эле}$$родом.

1ак

как |43ло}|(ница

слу)кит вторым полюсом'

она

дол}кна

быть изоли-

рована

от

других

частей

печи.

||еред

началом

плавки

печь

откачивают

до

1ю

мк

рт.

ст.

и заполняют

смесью

ча-

сти аргона с 4

частям,1 гелу1я

до

атмосферного

давления.

Аугу

за)кигают

путем

0пускания

электрода

до

контакта с брикетом |*з стру)кки

или

скрапа' находящимся

на поддоне

изложниць!.

||осле этого

устанавливают

необходимую

рабо-

чую силу тока.

?ипичным

рабочим ре)ким0м

плавки

ш|я

и3ложницы

диаметром

\5$

лцм явля-

ется

3000

при

с.

||роцесс плавки протекает

)кения

элекгрода; 78

подвод тока

9лектроду

(катод)

;

медные

контактные

ролики

для

подвода тока

электроду]

изолирующее

кольцо

;

водяная

рубапшка :

цнрконие_

вый слиток в тигле;

ввод воды

отвод воды;

подвод тока

тиглю

(анод);

спотровое стекло

;

тФпех<ка

для

передвижения

собранного тигля.

140

мвтАллуРгия

циРкония

с0

скор0стью

-1,3

ке|м!1н.

од\4н

прут0к

электр0да

расх0дуется

за

4 мин.

|1ерелтещение

эле|{тр0да

существляется

п0средствопт

зуб-

чатой

передачи'

вращаемог!

вручную

рукояткой

или

мот0-

ром.

9правление

м0т0ром

м0-

х<ет

бьтть

ручнь|м

или электр0н_

ттьлм.

,[|ля

защи3ь|

печи 0т

попа_

дания

в0здуха

через

приводной

вал

последний

герметизируется

кольцевь1м

резиновь!м

уплотне_

нием.

||осле

того как

0дин

спрес-

совагтньтй

прут0к

в с0ставеэлек-

тр0да

расплавляется,

второй опе-

ратор'

обслу>кивающий

свароч-

ную камеру'

устанавливает

н0-

вьпй

пруток

в специальн0е

напра-

вляющее

приспособление

при-

варивает

его к

верхнему

к0н-

цу

электр0да

пом0щью

вольфра-

м0вог0 электрода.

8сли

при

плавке необходимо

легирование

металла'

то легиру-

ющие

добавки

вв0дятся

в виде

брикетиков

(таблеток),

спресс0-

ваннь!х из

соответствующих

п0-

р0шк0в.

|1оротпки

металл0в

сме-

шивают

согласн0

заданн0му с0-

ставу сплава

и прессуют

в таб-

летки.

||итатель,

приводимьлй в

дви}кение

зубиатой

переданей,

0пускающей электрод,

подает

таблетки в

расплавленную

ванну

под

пламя

дуги'

где 0ниплавятся

тт благодаря

воздействию

п0ля

солен0ида сме1шиваются

рас-

плавленнь|м

цирк0нием.

||ита-

тель

0трегулир0ван

таким

обра-

з0м, ит0бьт подавать таблетл<и с

заданной скоростью' и

обору_

д0ван

счетчиком числа

п0дан_

нь:х

таблеток. |-|ри

плавке слит-

к0в

ука3аннь11и

мет0дом без осо-

бого труда

удается уд0влет_

в0рить

обьтчньле требования

0тн0111е[{ии

однородности с0става

п0лучаемь|х

сплав0в.

-|!егирование

м0жет

0существляться

так}ке

путем

введения

добавок

в губку

перед

прессование.]!1

из

нее

электр0да.

3ттт

добавки

м0гут

вв0диться

в виде

спрессованнь:х.брикет0в,

ко_

|]отких

!(ус0чков пр0в0л0ки

и т.

д.

.[.лгя

прогтзводства

слитков'

отвечающ!1х

спе-

циаль||ь|п1

повь!ше]!нь]м

требованиям

в отг|0ше-

нии

0д!-!0род}10ст|]

с0става

].1 с0деря{аг|ия газ0в'

оь]ла

ск0г|струирова|{а

дуг0вая

19т16

[)1[{

вт0рич-

ттой

переп.л:авки

(фиг.

89)

[26].

Фписагп

[32]

ана_

-ц0

ги.тгтьтЁт

^1ст();1

дво

Ётттор"т

;|у:.['во

р"т перепл:1вки в

Ф и г. 88.

Фбщий вид

дуговой

печи с

расходуемьтм

электрод0м в процессе

работьт

(|'орное

бюро)

[21].

оператор,

стоящий на

уровне

пола, наблтодая за напря)кением

и током по приборалт,

располо)кенным

с левой

сторонь|,

регулирует

скорость плавки.

Фператор,

сидящий

на .'!1о-

щадке'

сваривает

спрессованные из губки 9лектродные

прутки

для

создания вепрерывного

электрода,

который

т,'\аву!тся в тигле, помещенном

перед

оператором на

уровве

пола.

лабораторн0м

масштабе

для

обеспечения одно_

р0дн0сти

титановь|х сплав0в.

Б печи

для

вт0рич-

ной переплавки

электр0д составляется

из

сл|(г-

к0в'

п0лученнь]х

дуговой

печи

для

первинной

плавки губки.

,[ля

изготовления

одн0г0 электр0-

да

требуем0г0

размера

слитки

соединяют механи-

чески'

и'

таким

образом, во

время плавки не

тре-

буется

сваривания электр0д0в.

(омплект

слит-

к0в'

соединег{нь1х ме)кду

собой

в виде

электрода'

привинчивается

в0д00хлаждаемому

медн0му

стержню.

9ерез

эт0т стержень

п0дается

электри-

ческртт-:

ток. Бся

систеп1а'

с0ст0ящая

из

слитков

|'л.

6. плАвкА и

оБРАБоткА

дАвлвнивм циРкония

и вго сплАвов

14!

т,€

Б;:|'

ы]

ж*]-

ывщ

в0д00хла}кдаем0го медн0г0

стер)кня' п0ддер)ки_

вается

тр0сом

на

блоке.

п0м0щью такого

устройства

электр0д

может подниматься

и опус-

каться.

йедньтй

водо0хла)кдаемь:й

стер)кень

вво-

1ится

печь

чере3

сальн|{ковое

уплот|'|ение.3то

0 !Ф

3Фтвла

другие

мероприятия

п03в0ля}от

проводить

плав-

ку

при п0ни}(енн0м

давлении

п0рядка неск0ль-

ких

миллиметр0в

ртутного

столба

или

да)ке

еще

мень|'11ем.

Благодаря

этому

повь|1пается

качество

слитка, особенно

в тех случаях'

когда

в !1сх0дно^[

материале

присутствуют летучие

вещества.

|!еиь

для

вторинной

плавки

имеет изл0)кницу

диаметр0м

254 лсм, емк0стью

227 ке. |1рактинески

электрод'

с0ставленньлй

из

слитков

диаметром

\52

мм,

мо}(ет

плавиться с0

скор0стью

4,А

ке|мшн при токе

6000

с и

напря)кении 35

в'

Бри-

гада

|д}

трех человек за 8-час0вую

смену

может

вь|плавить около

680

ка

необработаннь|х слитк0в

диаметр0м

254

лсл.

||ри

этих

)|(е

условиях

печи

для

первичной плавки

получается

около

454

ке

слитков

диаметром

|52 лм. Ё!а

фиг.

90 приведена

фотография

электрода

переплавленн0г0 слитка.

Фбщие за[1ечан}|я.

а) Р1споннцк энер?11т;.

!ля

дуговой

плавки можно использовать сваронный

вь''прямит9ль' сварочный генерато

|1л14 ген ер атор

постоянн_ого

напряжения

[33].

9бычно

применя_

ют'пр0.щ;,ш

де-ццые

св8рочные агрегаты,

так

как

они

являюг,с_я'

с:!мц!ми

-'де1цевь|ми,,..источниками

энер гии'.[ля

!1л1вки

: €

н€[4€ходуемым

эле|<гр о-

дом

пргйёня'ёфя

'лбртойнный..{ок':

с.

исполь30ва-

Ё[€|}1 .€Б&[о(!нь[х

тен0!?[Ф!Ф8'._

соединенных

па-

раллелйо,.'|[9лохсительньтй

п0люс подается

и3л0жнице;'а'о..

щицательяый

на'элекгр0л

(пря:

мая полярность).

при

работе

на, перемеЁном'тё:ке

или на постояннс)м поке с'обратной

полярн0стью

(элекгрол

поло}|(ительньтй)

возникает

п0вы[цен-

ньтй

расход

материала

нак0нечника

электр0да'

что

является вреднымдля.слитка'

вь1плавляемог0

в печи с нерасходуемь|м

электр0дом.

,[,ля

плавки

расходуемым

9лектрод0м

мо)кно

применять

как

постоянный, так

переменный ток, однако в

случае

циркония

у|

титана практически

применя-

ется

постояннь:й

ток

прямой

полярности

(элекгрод

отрицательнъ:й). }(ак

указано'

для

плавки

при-

годнь1 сварочнь|е генераторь1' однако

при

их

па-

раллельном

в}с]1ючении

нагру3ку

-следует'

соот-

ветств енн0 отрегулир0вать, иначе

гейератор

булет

работать

как

мотор. €ообщается,

.ято

эксплуа-

тация свар0чньгх генераторов становится

дорогой,

если 0ни применяются

непрерь|вно-

для

дуг0в0и

плавки.

Аля

за>киган:*1я

дуг\4

дуговь|х

печах м0)кн0

п0льзоваться

промь|[шленнь!м вь!сокочастотным

дуговь|м

разрядник0м,

применяемьтм

для

сварки.

угим

методом

яв

ляет ся

бматьтван

ие эл ектр 0да

магниевой

лентой

таким образом,

чтобы

обмотка

опускалась

ни)ке

нак0нечника

электрода

на25

ллц.

||ри опускании

электрода под

напря)кением маг-

ниевая лента касается металла

и за}(игает

дугу.

.[уга

вызь:вает

во3гонку

магния'

благодаря

яему

при за}кигании

дуги

этим

способом

в слитках

не

обнару>кивается

увеличения

содер}(ания

маг-

г'..89.

€хема

дуговой

пени

([орное

бюро)

для

пере-

щ-слитка

диаметром

|52

млц

форме

расходуемого

слитокдиаметром

254

'4'!'

весомдо227

ке|26].

улуч1лает

однородность

слитка и

устраняет

пори-

полученую

слитке

после первой плавки из

циркониевой

ут.;:"';а"""%"3ёъч3'#'}у"'"!Ё3##;"*",,"*.,'',

: 2

-_:'_ц€ппсэ]!ск|Р0да

\\оАёчА

'!0ца

(о].ск|Р0ду

'.9

смотровое

стекло

для

наблюдення3

сборочное

';;::

вацумньй

патрубок

;

подвод тока

к аноду;

ёР";

"'Б!Р1#т

:1}1?3[

ъ%''н';ж#'1ж},%;

ч._

телея<ка

для

перевозки тигля со слитком.