итка. Тому для отримання злитків хорошої якості, з погляду гомогенності, необхідно застосовувати подвійний переплав.
Плавка злитків цирконію в дугового печі з витрачаються електродом досягає швидкості 300 ... 350 кг/год (при діаметрі злитка 250..320 мм) з витратою електроенергії - 0,75 кВтг/кг і дозволяє отримувати злитки масою до 5 і більше тонн і діаметром 500 ... 670 мм.
Типові серії вакуумних дугових печей, які випускалися підприємствами в СРСР, наведено в табл. 3.6 і на рис. 3.5.
Таблиця 3.6 - Технічні характеристики вакуумних дугових печей конструкції ВНІІЕТО (СРСР)
ПоказательТіп печіДСВ - 3,2 - Г 1ДСВ - 6,3Діаметр кристалізатора, мм: максимальний мінімальний 320160630 320Дліна кристалізатора, мм19002900Масса злитка, т ~ 0,175 .... 1,05 ~ 1,35 .... 6,35Діаметр електрода, мм90 ... .220220 ... .500Максімальная довжина електрода, мм35504550Рабочая сила струму, КА3 ... .95 ... .18Максімальний витрата охолоджуючої води, м 3/ч4070Висота печі, м1213,9Номінальное напругу, В6075
Якість сплавів ВДП залежить від якості вихідного матеріалу та технології процесу, яку визначає цілий ряд факторів. Головні з цих факторів, без правильного вибору яких процес ВДП стає малоефективним, наступні:
- сила струму і програма зміни її протягом плавки;
- розмір і конфігурація кристалізатора;
- розміри і конфігурація витрачається електрода;
- напруга дуги;
- інтенсивність охолодження кристалізатора і злитка;
- напруженість і напрямок магнітного поля в зоні дуги та рідкого металу;
- тиск і склад газів в зоні плавлення;
- спосіб підготовки витрачаються електродів.
В основному ці фактори визначають найбільш істотні технологічні параметри процесу і умови формування злитка ВДП.
Спосіб отримання металевого цирконію комерційної та ядерної чистоти запропонований бразильськими вченими з інституту ядерної енергетики (IPEN). В якості вихідного матеріалу використовується цирконієва губка, яка потім переплавляється в дугового печі б захисній атмосфері інертного газу Описується вплив атмосфери печі на твердість отриманих злитків.
1 - механізм переміщення електрода: 2 - вакуум-камера; 3 - механізм притиску кристалізатора; 4 - напрямна штанга кристалізатора; 5 - кристалізатор; 6 - опора печі; 7,8 - механізми підйому і переміщення кристалізатора відповідно; 9,10 - механізми заміни кристалізатора і витягання зливка відповідно; 11 - приєднання токоподводящих збірних шин; 12 - труби оптичного приладу; 13 - система вакууміроаанія; 14 - гідравлічна система
Малюнок 3.5 - Схема вакуумної дугової печі ДС8-3.2-Г для отримання злитка масою 3,2 т
Електронно-променева плавка цирконію
Процес електронно-променевої плавки (ЕЛП) полягає в розплавлюванні вихідного злитка у вакуумі та подальшої його кристалізації. При цьому відбувається очищення металу, що переплавляється від легколетких металевих домішок, що мають пружність пари при температурі плавлення цирконію більше, ніж у нього.
Електронно-променева плавка - найбільш досконалий спосіб отримання злитків тугоплавких металів. Її проводять у вакуумі (1? 10 - 4 мм рт. Ст.). При цьому досягається значний перегрів розплавленого металу. У таких умовах швидкість випаровування металів у 100 - 1000 разів вище, ніж у випадку плавки при атмосферному тиску або низькому вакуумі. Різниця в летючості уможливлює переважне випаровування окремих компонентів розплаву, в результаті чого досягається поділ металів. Електронно-променева плавка - не тільки метод отримання злитків, а й метод рафінування, що дозволяє отримувати метали високого ступеня чистоти. Летючість компонентів в системі залежить від тиску пари чистих компонентів, утримання їх в розплаві, характеру взаємодії і температури розплаву. Домішки при плавці видаляються тим ефективніше, чим більше різниця в тисках парів металу і домішок при даній температурі. Так як при електронно?? учевой плавці створюється висока температура, сам переплавляє метал повинен бути досить тугоплавким і мати низький тиск пари.
Очищення від домішок з низькою пружністю пара не відбувається. Це дуже важливо, так як при переплаву сплавів Zr-Nb склад істотно не змінюватиметься.
Цирконій утворює міцні з'єднання з азотом і киснем, тому зниження вмісту цих домішок в ньому за основними механізмам видалення двохатомних газів під час електронно-променевої плавки у вакуумі практично непомітно. В основному це стосується видалення азоту з цирконію. Таким чином, після ЕЛП зміст газови...
