Производство компактного циркония

электродуговой печи скорость плавки, температура расплавленного металла и длительность его пребывания в жидком состоянии жестко связаны друг с другом. Чтобы увеличить длительность пребывания в расплавленном состоянии, надо уменьшать мощность, подаваемую для преобразования дуги, а это приводит к снижению температуры. Увеличение мощности приводит к повышению скорости плавки и лишь к незначительному повышению температуры. Эти условия неблагоприятны для удаления летучих примесей, так как для увеличения скорости испарения необходимо более длительное время. Испарение летучих примесей сдерживается также не относительно высоким давлением в зоне дугового разряда, которая может быть на 2 – 3 порядка выше, чем номинальная, измеряемая у стенок плавильной камеры. Дуговую плавку применяют для выплавки сплавов циркония и гафния, легированных другими компонентами, в том числе и такими, парциальное давление которых выше, чем давление пара циркония или гафния. Чтобы уменьшить потери легколетучих компонентов, из них предварительно готовят легатуры. Легирующие металлы, легатуры или другие добавки смешивают перед прессованием электрода так, чтобы их доля составляла 1/4 - 1/7 часть основного металла; это необходимо, чтоб получить равномерный по составу слиток. Кроме того это равномерность состава слитка достигают тем, что проводят вторичный переплав.

3.  Плавка циркония в электроннолучевой печи

Катод выполняют в виде плоской или цилиндрической спирали, части сферы или другой криволинейной поверхности, анод – в виде диафрагмы с отверстиями. Исходящий из нагретого катода пучок электронов фокусируется специальной системой и направляется на поверхность нагреваемого металла. Камера электронной пушки отделена от плавильной камеры диафграмой. Обе камеры имеют отдельные вакуумные системы.

Рисунок 2. Устройство электроннолучевой печи

Устройство электроннолучевой печи такого, что позволяет длительно удерживать металл в расплавленном состоянии и перегревать на несколько сот градусов выше температуры плавления. Температура перегрева ограничена только скоростью испарения металла. Поскольку давление пара жидкого циркония не велико, то его можно плавить при температуре на 300 – 500⁰ выше температуры плавления без существенных потерь от испарения. Остаточное давление в электроннолучевой печи значительно ниже, чем в дуговой. Все это создает благоприятные условия для испарения примесей. При электроннолучевом переплаве цирконий очищают от летучих примесей, поведение которых с трудом поддается расчету. Испарение идет в неравновесных условиях и за счет низкого давления в молекулярном режиме. Применение идеальных законов ограничено также тем, что цирконий образует прочные химические соединения с О₂, N₂ и С и интерметаллические соединения со многими металлами. При плавке циркония в электроннолучевых печах следует ожидать отчистки от титана, алюминия и железа, в меньшей степени от кремния.  Молибден и вольфрам накапливаются в слитке, так как испаряются меньше, чем цирконий. Содержание азота удается снизить до 0,75%(по массе). Отчистки от кислорода не происходит, так как оксиды циркония значительно прочнее их нитридов. Повышение коррозионной стойкости и уменьшения твердости металла, наблюдаемая обычно после электроннолучевого переплава указывает, тем не менее, на его эффективность.

Заключение

Чистый компактный цирконий – блестящий, похожий на сталь металл. В тонкоизмельченном состоянии образует порошок черного цвета. Последний легко сгорает на воздухе, в то время как плавленый компактный металл