» » Особенности плавки тугоплавких металлов
23.04.2015

К числу тугоплавких металлов относят титан, ванадий, хром, цирконий, ниобий, молибден, тантал, вольфрам и др., температура плавления которых выше 1500 °С. Общим для этой группы металлов является не только высокая температура плавления, но и большая химическая активность в расплавленном состоянии. Они активно взаимодействуют с кислородом, азотом, водородом и углеродом. Поэтому плавку тугоплавких металлов и сплавов ведут в вакууме или среде защитных газов в дуговых или электронно-лучевых печах.
Конструкции вакуумно-дуговых печей аналогичны описанным для титана. Такие печи имеют обычно форвакуумные механические и высоковакуумные паромасляные (бусгерные) насосы высокой производительности. Источниками питания печей являются генераторы постоянного тока и выпрямители (кремниевые).
Кристаллизаторы для литья слитков изготовляют из меди, охлаждают их водой. Во избежание отпотевания температура охлаждающей воды не должна быть ниже 40 °С. В ряде случаев для охлаждения используют металлические расплавы (Na + К) с температурой плавления ~ 15 °С. Во избежание прожогов кристаллизаторов печи снабжают соленоидами. Плавку ведут с применением расходуемых и нерасходуемых (вольфрам с оксидом тория или оксидом лантана) электродов. Скорость наплавления металла составляет 0,5—10 кг/мин. Скорость подъема металла в медном кристаллизаторе 5—15 мм/мин
Принципиальная конструкция электронно-лучевой печи (ЭЛП) приведена на рис. 113. Такие печи работают на напряжении (10/100)*10в3 В и силе тока около 1 А Остаточное давление в них поддерживается на уровне 133*10в-5 Па.
Глубокое разрежение и высокие температуры перегрева расплавов под электронным лучом являются причинами активного испарения многих тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, ванадия, циркония). Давление паров этих металлов достигает значений 133*10в-2 — 133*10в-1 Па, потери 2—3 % (по массе). Минимальные потери на испарение имеет вольфрам. Давление пара его при 4000 °С составляет около 133 Па. Активно удаляются из расплавленных металлов примеси кислорода и углерода.
Скорости наплавления в ЭЛП составляют: для первого переплава 3—5 кг/ч, для второго переплава 6—15 кг/ч. Такие малые скорости плавки необходимы для проведения операций рафинирования металлов.
Слитки электронно-лучевой плавки имеют очень крупное зерно, в них сильно проявляется структурная неоднородность по длине. Такая структура неблагоприятна для последующей обработки давлением.