х домішок в цирконії практично змінюється незначно.
Основні схеми електронно-променевих печей наведені на малюнку 3.6.
- переплавляють заготівля, 2 - електронна гармата, 3 - електронний промінь,
- кристалізатор, 5 - злиток
Малюнок 3.6 - Схеми електронно-променевих плавильних печей
а - з одного аксіальної гарматою і бічною подачею переплавляють заготовки (фірма «Гереус», ФРН); б - з декількома аксіальними гарматами і вертикальною подачею заготовки; в-з радіальним плоско-променевими гарматами і вертикальною подачею переплавляють заготовки (ІЕЗ ім. Є.О. Патона); г- з електронними гарматами, розміщеними нижче рівня металу в кристалізаторі (фірма «Стауфер-Темескал» США).
Технічні характеристики деяких електронно-променевих печей наведені в таблиці 3.7.
Таблиця 3.7 - Технічні характеристики електронно-променевих печей конструкції ІЕЗ ім. Є.О. Патона і Дрезденського інституту прикладної фізики (серія ЕМО) і «Гереуса» (ESP)
ПоказателіТіп печіУ - 270 Му - 254ЕМО - 200ЕМО - 1200ESP - 16/150ESP - 50/260Мощность електронно-променевого нагрівача, кВт1205002001200150260Колічество електронних пушек441134Разгоняющее напругу, кВ13 ... 1 514 ... 172730 - Швидкість відкачування з порожнини, л/с: гармати плавильної камери 1250 4000 2500 30000 25000 - 6000 30000 1000 30000 3000 48000Максімальний розмір заготовок, мм: довжина діаметр 1000 200 2400 380 2200 150 2000 280 1000 150 1000 200Максімальние розміри злитка, мм: діаметр довжина 200 1000 380 - 230 1 400 1000 3000 150 1000 200 1000Масса злитка, кг230100063018000 - Розміри установки: висота, м площа, м 2 глибина, м 5,9 30 - 9,5 9,0 · 9,5 1,5 9,0 16,0 · 1 , 3 - 9,1 26,0 · 16,0 9,0 5,3 6,2 · 4,5 0,9 5,8 6,2 · 4,5 0,9Расход води, м 3/ч1230-151733
Крім вищевказаних схем для плавки технічного металу широко застосовуються електронно-променеві печі з проміжною ємністю (рис. 3.7), в яких рідкий метал з оплавлятися заготовки стікає не в кристалізатор, а в проміжну ємність, виконану у вигляді водоохолоджуваного потоку, і потім з лотка стікає в кристалізатор. Проміжна ємність виключає попадання в кристалізатор твердих шматків металу, які при деяких несприятливих умовах можуть відвалюватися від електрода.
- електрод, що витрачається; 2 - електронні гармати; 3 - кристалізатор;
- проміжна ємність
Малюнок 3.7 - Електронно-променева піч з проміжною ємністю
Крім того, в порівнянні зі звичайною схемою забезпечується більш ефективне рафінування як внаслідок більш розвиненою поверхні, так і внаслідок збільшення ступенів процесу. Електронно-променева плавка при відповідному аппаратурном оформленні придатна і для рафінування губчастого активного металу (Ti, Zr, Hf). Згідно японської заявці ЕЛП такого матеріалу ведуть в вакуумованому апараті, розділеному на два відділення перегородкою з вогнетривкого матеріалу. Утворені в першому відділенні пари хлоридів або фторидів виводять з апарату. Розплав безперервно відливають у водоохолоджуваний кристалізатор.
Автори огляду проводили лабораторні дослідження рафінування кальціетерміческого цирконію при електронно-променевій плавці. Результати ЕЛП наведені в таблиці 3.8.
Таблиця 3.8 - Вміст домішок в кальціетерміческом цирконії
ПрімесьСодержаніе домішок, мас.% Вихідний після восстановленіяПосле перший ЕЛППосле другий ЭЛПКислород0,17-0,190,10-0,120,05-0,1Азот0,007-0,0080,007-0,0080,007Углерод0,09-0,140,08-0,120,05Железо0,10,0320,05Алюминий0,0180,00080,0008Медь0,020,000540,00025Никель0,010,00610,0024Марганец0,00130,00010,00009Хром0,0060,00250,00025Кальций0,010,00650,003Кремний0,00350,00170,0017
Твердість металу по Бринелю знижується з 2 250 мПа у вихідного металу до 1750 і 1370 мПа у металу після першого і другого електронно - променевого переплаву.
Рафінування цирконію від кисню
Технічний метал містить значну кількість домішок і вимагає додаткового очищення. Найбільші труднощі викликає очищення від домішок впровадження - кисню, азоту та вуглецю.
Запропоновано технологію, яка дозволить проводити очищення цирконію від кисню введенням розкислюючої компонента - алюмінію.
Для видалення кисню з цирконію пропонується ввести в метал третій компонент, який би утворював летючий оксид. Застосовувана при раскислении присадка повинна мати більшу спорідненість до кисню, газоподібна субокісь якою володіє при температурі плавлення більшу леткість, ніж моноокись основного металу.
Реакція взаємодії алюмінію з киснем в цирконії з утворенням летючого ок...
