Способ получения лигатуры цирконий-ниобий

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения лигатур, и может быть использовано для получения сплавов циркония, применяемых в атомной энергетике и химическом машиностроении. В способе основной компонент - цирконийсодержащий материал укладывают на дно кристаллизатора электронно-лучевой установки, на него загружают легирующий компонент - ниобий, расплавляют под действием электронного луча сначала ниобий, после чего осуществляют расплавление цирконийсодержащего материала в сочетании с электромагнитным перемешиванием расплавов. Изобретение позволяет получить однородную по химическому составу лигатуру без значительных затрат. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения лигатур, и может быть использовано для получения сплавов циркония, применяемых в атомной энергетике и химическом машиностроении.

Известен способ получения лигатур непосредственным сплавлением металлов, при котором в специальном агрегате расплавляют основной компонент лигатуры и перегревают его. Затем в расплав вводят легирующие компоненты в твердом или жидком состоянии. Температуру сплава доводят до необходимого уровня, производят металлургическую обработку и затем расплав разливают в чушки или плиты (Андреев А.Л., Аношкин Н.Ф., Добаткин В.И. и др. Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1978. - с.95-96).

Недостатком данного способа является то, что в случае получения лигатуры цирконий-ниобий при подаче компактных кусков ниобия, имеющего температуру плавления 2420°С, в расплав циркония, температура плавления которого 1852°С, не обеспечивается полного растворения ниобия и всегда существует опасность попадания в слиток лигатуры кусочков нерасплавленного ниобия, которые в дальнейшем дают локальные включения или области химической неоднородности в слитках циркониевых сплавов. В случае подачи ниобия в жидком состоянии в расплав циркония требуется применение специального плавильного агрегата для расплавления ниобия и системы подачи расплава в вакууме вследствие высокой химической активности ниобия.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение однородной по химическому составу лигатуры цирконий-ниобий без значительных затрат.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения лигатуры, включающем сплавление компонентов лигатуры, основной компонент - цирконийсодержащий материал укладывают на дно кристаллизатора электронно-лучевой установки, поверх него загружают легирующий компонент - ниобий, расплавляют под действием электронного луча сначала ниобий, после чего осуществляют расплавление цирконийсодержащего материала в сочетании с электромагнитным перемешиванием расплавов.

В частном варианте выполнения способа в качестве легирующего компонента используют чистый ниобий, который загружают поверх цирконийсодержащего материала и расплавляют под действием электронного луча.

В частном варианте выполнения способа в качестве легирующего компонента используют ниобий после однократного электронно-лучевого переплава, который расплавляют, а затем дополнительно рафинируют с использованием электромагнитного перемешивания.

В частном варианте выполнения способа в качестве легирующего компонента используют ниобий после восстановительной плавки, который расплавляют, а затем рафинируют с использованием электромагнитного перемешивания.

В частном варианте выполнения способа в качестве цирконийсодержащего материала используют производственные обороты циркония.

В частном варианте выполнения способа в качестве цирконийсодержащего материала используют кусочки иодидного циркония.

В частном варианте выполнения способа в качестве цирконийсодержащего материала используют магниетермическую губку циркония.

На чертеже приведена фотография макроструктуры слитка лигатуры цирконий - 6,5% ниобия.

Примером осуществления предлагаемого способа является получение слитка лигатуры цирконий - 6,5% ниобия в электронно-лучевой гарнисажной установке ВДЛ-4М, оснащенной системой электромагнитного перемешивания. На дно кристаллизатора укладывали цирконийсодержащий материал в виде оборотов производства бинарного сплава цирконий - 1,0% ниобия массой 75 кг. Сверху укладывали темплет ниобия, отрезанный от слитка двукратного электронно-лучевого переплава массой 4,45 кг. Печь вакуумировали, проверяли и рассчитывали натекание, которое не превышало 25 л × мм рт.ст/с.

Под действием электронного луча расплавляли темплет ниобия, затем осуществляли расплавление оборотов циркония, включали систему электромагнитного перемешивания, проводили усреднение состава расплава и слив расплава в медную форму. В результате получали слиток однородный по структуре с отсутствием кусочков нерастворившегося ниобия (см. фото) и химическому составу.

От литниковой, средней и донной частей полученного слитка отбирали пробы для определения содержания ниобия. Для получения сравнительных данных аналогично исследовали слиток лигатуры того же состава, полученный по наиболее близкому способу. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Сравнение химического состава слитков по предлагаемому и наиболее близкому способам свидетельствует о решении поставленной задачи.

Полученные слитки лигатурного сплава были переведены в стружку, которая была использована для выплавки слитков циркониевого сплава цирконий - 1% ниобия, полностью удовлетворяющих требованиям нормативной документации.

Таблица 1
Способ получения лигатурыЧасть слитка для исследования составаСодержание ниобия, %
ПредлагаемыйЛитниковая6,78
Средняя6,43
Донная6,54
По наиболее близкому аналогуЛитниковая4,72
Средняя6,34
Донная7,26

1. Способ получения лигатуры цирконий-ниобий, включающий сплавление компонентов лигатуры, отличающийся тем, что основной компонент - цирконийсодержащий материал укладывают на дно кристаллизатора электронно-лучевой установки, на него загружают легирующий компонент - ниобий, расплавляют под действием электронного луча сначала ниобий, после чего осуществляют расплавление цирконийсодержащего материала в сочетании с электромагнитным перемешиванием расплавов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего компонента используют чистый ниобий, который загружают на цирконий и расплавляют под действием электронного луча.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего компонента используют ниобий после однократного электронно-лучевого переплава, который расплавляют, а затем рафинируют с использованием электромагнитного перемешивания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего компонента используют ниобий после восстановительной плавки, который расплавляют, а затем рафинируют с использованием электромагнитного перемешивания.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве цирконийсодержащего материала используют производственные обороты циркония.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве цирконийсодержащего материала используют кусочки иодидного циркония.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве цирконийсодержащего материала используют магниетермическую губку циркония.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в промышленном производстве высококачественных сплавов на основе циркония, в том числе для атомной промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам для изготовления изделий культурно-бытового назначения, а именно столовых принадлежностей и приборов, украшений, корпусов часов и браслетов с замками для них, медалей, выполненных из материала на основе циркония с покрытием и без него.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к геттерным устройствам, изготовленным из геттерных сплавов. .

Изобретение относится к сплавам на основе циркония и способам их получения и может быть использовано в атомной энергетике. .

Изобретение относится к материалам для изготовления изделий культурно-бытового назначения, а именно, столовых принадлежностей и приборов, в частности, ложек, вилок, ножей, рюмок, графинов и т.д., а также металлических украшений, в частности, сережек, браслетов, цепочек и т.д., корпусов часов и браслетов с замками для них, выполненными из материала на основе циркония с разноцветной анодной окисной пленкой на поверхности.

Изобретение относится к сплавам и трубам из такого сплава на основе циркония. .

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии тугоплавких металлов, в частности к оборудованию для получения слитков с электромагнитным воздействием на расплав при кристаллизации в условиях электронно-лучевого нагрева.

Изобретение относится к электродуговым плазменным печам для плавления неметаллических тугоплавких материалов, преимущественно для получения цементного клинкера, и может быть использовано в строительной промышленности.

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано для получения высококачественных слитков из жаропрочных сплавов на основе титана, легированных легкоплавкими элементами, например алюминий, олово, кремний.

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для нагрева, плавки, рафинирования и легирования черных и цветных металлов, для плавки шлаков и флюсов, а также для перемешивания их расплавов в миксерах, печах-ковшах и агрегатах комплексной доводки сплавов.

Изобретение относится к плазменной технологии в металлургическом производстве, а именно к способам и устройствам для переработки дисперсных материалов, и может быть использовано для получения чистых элементов.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к конструкции электродов для электродуговых плазменных реакторов-сепараторов для одновременного получения расплавов тугоплавких металлических материалов и тугоплавких неметаллических материалов и возгонов и может быть использовано в строительной промышленности, конкретно в производстве цемента, химической промышленности и металлургии.

Изобретение относится к области металлургии черных и цветных металлов и может быть использовано при выращивании монокристаллов и вакуумном рафинировании различных материалов с помощью электронно-лучевой зонной плавки.

Изобретение относится к электродуговым плазменным реакторам для одновременного получения расплава тугоплавких, металлических и неметаллических материалов и возгонов, преимущественно специальных видов клинкеров искусственных вяжущих, имеющих высокую степень вязкости расплава, и сопутствующих цветных металлов и может быть использовано в цементной, химической промышленности и металлургии.
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для получения слитков ниобия высокой чистоты, применяемых в физико-энергетических установках, работающих с использованием явления низкотемпературной сверхпроводимости.
Изобретение относится к металлургии редких тугоплавких металлов, а именно к металлургии ванадия, и может быть использовано для получения ванадия высокой чистоты для производства специальных сплавов на основе ванадия.

Изобретение относится к технологии комплексной переработки нетрадиционных видов сырья - серпентинитов и серпентинитовых отвалов пустой породы на хризотил-асбестовых и хромитовых месторождениях, в частности к способу получения хромитового концентрата из бедных хромсодержащих руд.
Наверх