Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Производство слитков и фасонных изделий из циркония и его сплавов в промышленных масштабах началось с 1953 г. В настоящее время освоена технология плавки и литья слитков массой до 2,0 т. Эта технология имеет много общего с рассмотренной ранее технологией плавки титана.
Изготовление слитков из циркония и его сплавов в промышленных условиях осуществляют в дуговых печах в нейтральной атмосфере или в вакууме с остаточным давлением 2,7 Па. В качестве нейтральной атмосферы используют смесь аргона и гелия в отношении 1:4 Плавка в инертной атмосфере обеспечивает стабильное горение дуги. Перед заполнением печного пространства смесью аргона и гелия производят 2—3-кратную откачку до давления 20 Па. Давление инертного газа в печи доводят до атмосферного. Плавку ведут в водоохлаждаемой медной изложнице с толщиной стенок 6—16 мм.
Плавку с нерасходуемым электродом ведут на постоянном токе напряжением 50 В. Применение вольфрамового электрода для плавки циркониевых сплавов не получило широкого распространения из за загрязнения расплава вольфрамом (до 0,005 %). Особенно большое загрязнение вольфрамом наблюдается при плавке губчатого циркония, который сильно разбрызгивается и попадает на поверхность электрода. Для уменьшения попадания вольфрама в слиток электрод соединяют с отрицательным полюсом, положительным полюсом служит изложница. Плавка с нерасходуемым электродом характеризуется технологическими показателями: скорость плавки 4,5—9,0 кг/ч для слитка диаметром 102 мм, расход энергии 6,6—13,2 кВт*ч/кг; выход металла в слиток 95—98 %.
Плавка с расходуемым электродом — основной промышленный способ получения слитков из циркония и его сплавов Электрод изготовляют или прессованием в проходную матрицу, или спеканием и последующей сваркой в нейтральной атмосфере. Легирующие компоненты вводят в печь в виде брикетов или запрессовывают в расходуемый электрод. В последнем случае их стараются разместить в центре электрода. Для плавки можно применять и постоянный, и переменный ток. Постоянный ток обеспечивает более стабильные условия плавки.
Перемешивание расплава осуществляется при помощи соленоида, укрепленного на поверхности водяной рубашки печи. Расход энергии составляет 0,8— 1,2 кВт*ч/кг, выход металла в слитки 85—90 %.
Состав слитков, полученных путем расплавления спрессованного электрода, неоднороден. Для выравнивания состава слитки подвергают второй переплавке, при этом размеры их по диаметру увеличиваются. Дуговая плавка с расходуемым электродом обеспечивает получение слитка с менее качественной поверхностью, чем при плавке с вольфрамовым электродом. Поэтому слитки дуговой плавки имеют больший припуск на механическую обработку (10—25 мм по диаметру).
При изготовлении фасонных отливок плавку циркониевых сплавов ведут в дуговых гарниссажных печах в графитовых тиглях. Технология плавки и литья в этом случае аналогична описанной для титановых сплавов.