RU2365643C2 - Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen - Google Patents
Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365643C2 RU2365643C2 RU2007140473/02A RU2007140473A RU2365643C2 RU 2365643 C2 RU2365643 C2 RU 2365643C2 RU 2007140473/02 A RU2007140473/02 A RU 2007140473/02A RU 2007140473 A RU2007140473 A RU 2007140473A RU 2365643 C2 RU2365643 C2 RU 2365643C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- iron
- briquettes
- powders
- mixture
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N niobium zirconium Chemical compound [Zr].[Nb] GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 12
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims abstract description 8
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims description 7
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CGWDABYOHPEOAD-VIFPVBQESA-N (2r)-2-[(4-fluorophenoxy)methyl]oxirane Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1OC[C@@H]1OC1 CGWDABYOHPEOAD-VIFPVBQESA-N 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- XLMQAUWIRARSJG-UHFFFAOYSA-J zirconium(iv) iodide Chemical compound [Zr+4].[I-].[I-].[I-].[I-] XLMQAUWIRARSJG-UHFFFAOYSA-J 0.000 abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004173 sunset yellow FCF Substances 0.000 description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения однородных по химическому составу слитков цирконий-ниобиевых сплавов, микролегированных железом и кислородом методом вакуумного дугового переплава (ВДП).The invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain homogeneous in chemical composition ingots of zirconium-niobium alloys, microalloyed by iron and oxygen by vacuum arc remelting (VDP).
Известен способ получения сплавов на основе циркония, который включает прессование из смеси порошка циркония, легирующих элементов и кусочков йодидного циркония полых брикетов, в отверстия которых вставляют штанги оборотного металла, спекание в вакуумной печи собранных таким образом заготовок. Из полученных заготовок, йодидных прутков и циркониевой проволоки формируют расходуемый электрод и выплавляют слиток многократным вакуумно-дуговым переплавом (Шиков А.К., Аржакова В.М., Рождественский В.В. Современное состояние производства циркониевых сплавов. // Титан, 2005, №1(16)).A known method of producing alloys based on zirconium, which includes pressing from a mixture of zirconium powder, alloying elements and pieces of iodide zirconium hollow briquettes, into the holes of which are inserted rods of reverse metal, sintering the prefabricated in this way vacuum blanks. A consumable electrode is formed from the obtained blanks, iodide rods and zirconium wire and the ingot is melted by multiple vacuum-arc remelting (Shikov A.K., Arzhakova V.M., Rozhdestvensky V.V. Current state of production of zirconium alloys. // Titan, 2005, No. 1 (16)).
Недостатком данного способа является сложность обеспечения однородности смеси в шихте при введении в состав порошков легирующих элементов в небольших количествах, значительно отличающихся от основы сплава не только по плотности, но и по фракционному составу. В этом случае требуется применение специальной технологии смешивания шихты, которая в данном способе не приводится.The disadvantage of this method is the difficulty of ensuring uniformity of the mixture in the mixture when introducing alloying elements into powders in small quantities, significantly differing from the alloy base not only in density but also in fractional composition. In this case, the use of special technology for mixing the mixture, which is not given in this method, is required.
Задачей, решаемой с помощью предлагаемого изобретения, является обеспечение высокого качества слитков цирконий-ниобиевых сплавов, дополнительно микролегированных железом и кислородом, а именно - однородного распределения легирующих компонентов в слитке сплава.The problem solved by the present invention is to provide high quality ingots of zirconium-niobium alloys, additionally microalloyed with iron and oxygen, namely, a uniform distribution of alloying components in the alloy ingot.
Технический результат достигается тем, что в способе получения слитков цирконий-ниобиевых сплава, микролегированных железом и кислородом, включающем прессование брикетов из смеси порошков циркония и ниобия и легирующих элементов, изготовление из брикетов заготовки, формирование расходуемого электрода из заготовки, йодидных прутков и циркониевой проволоки и выплавку слитка многократным вакуумно-дуговым переплавом, для каждого брикета составляют отдельные порции кислородсодержащей легирующей добавки в виде пентаоксида ниобия или диоксида циркония и смеси порошков циркония и ниобия, при этом предварительно готовят смесь порошков железа и циркония с получением навески, заданной на общее количество брикетов с последующим ее делением на порции, соответствующие количеству брикетов, перемешивают порции и добавляют навеску кусочков йодидного циркония.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing ingots of zirconium-niobium alloy microalloyed with iron and oxygen, comprising pressing briquettes from a mixture of zirconium and niobium powders and alloying elements, making a preform from briquettes, forming an expendable electrode from the preform, iodide rods and zirconium wire and ingot smelting by multiple vacuum-arc remelting; for each briquette, individual portions of an oxygen-containing dopant in the form of niobium pentoxide or di zirconium oxide and a mixture of zirconium and niobium powders, while a mixture of iron and zirconium powders is preliminarily prepared to obtain a weighed quantity specified for the total number of briquettes, followed by dividing it into portions corresponding to the number of briquettes, mixed portions and a weighed portion of zirconium iodide pieces are added.
Введение в брикеты микроколичества железа в составе предварительно приготовленной смеси порошков железа и циркония с получением навески, заданной на общее количество брикетов, с последующим ее делением на порции, соответствующие количеству брикетов, позволяет получить равномерное распределение железа в объеме одного брикета, и, как следствие, равномерное распределение в объеме слитка при вакуумно-дуговом переплаве.The introduction of micro-amounts of iron into the briquettes as part of a pre-prepared mixture of iron and zirconium powders to obtain a portion specified for the total number of briquettes, followed by its division into portions corresponding to the number of briquettes, allows to obtain a uniform distribution of iron in the volume of one briquette, and, as a result, uniform distribution in the volume of the ingot during vacuum-arc remelting.
Составление смеси порошка циркония и легирующих элементов из отдельных порций смеси порошков циркония и ниобия, кислородсодержащей добавки в виде пентаоксида ниобия или диоксида циркония, подготовленной в заявляемой последовательности смеси порошков железа и циркония, перемешивание порций и затем добавление йодидного циркония способствует равномерному распределению в объеме брикета всех компонентов сплава, что обеспечивает их равномерное распределение в объеме слитка и, таким образом, - однородность химического состава, а следовательно, и высокое качество слитков, что подтверждено экспериментально.Compiling a mixture of zirconium powder and alloying elements from separate portions of a mixture of zirconium and niobium powders, an oxygen-containing additive in the form of niobium pentoxide or zirconium dioxide prepared in the inventive sequence of a mixture of iron and zirconium powders, mixing the portions and then adding iodide zirconium promotes uniform distribution in the briquette volume of all alloy components, which ensures their uniform distribution in the volume of the ingot and, thus, the uniformity of the chemical composition, and consequently flax, and high quality ingot, which was confirmed experimentally.
Смесь порошков циркония и железа предпочтительно формировать в следующем соотношении, зависящем от фактического содержания железа в цирконий-ниобиевом сплаве:A mixture of zirconium and iron powders is preferably formed in the following ratio, depending on the actual iron content in the zirconium-niobium alloy:
МZr:МFе≥1,M Zr : M Fe ≥1,
где MZr - масса навески порошка циркония;where M Zr is the mass of a sample of zirconium powder;
МFe - масса навески порошка железа.M Fe is the mass of a sample of iron powder.
Примером осуществления предлагаемого способа является получение слитка сплава Э110 (сплав циркония с 0,9-1,1 мас.% ниобия, содержащий кислород в пределах 0,06-0,099 мас.% и железо в пределах 0,025-0,05 мас.%) путем двойного вакуумного дугового переплава расходуемого электрода.An example of the implementation of the proposed method is to obtain an ingot of alloy E110 (zirconium alloy with 0.9-1.1 wt.% Niobium containing oxygen in the range 0.06-0.099 wt.% And iron in the range 0.025-0.05 wt.%) by double vacuum arc remelting of a consumable electrode.
Расходуемый электрод для вакуумной дуговой плавки формировали из брикетов массой 25 кг, состоящих из 53% смеси порошков ниобия и циркония с содержанием кислорода 0,05 мас.% и железа 0,007 мас.%, кислородосодержащей добавки в виде пентаоксида ниобия и порошка железа; 35% йодидного циркония, содержащего кислорода 0,007 мас.% и железа 0,0038 мас.%; 12% циркониевых оборотов, содержащих 1,0 мас.% ниобия, кислорода - 0,0395 мас.% и железа - 0,0087 мас.%.A consumable electrode for vacuum arc melting was formed from briquettes weighing 25 kg, consisting of 53% of a mixture of niobium and zirconium powders with an oxygen content of 0.05 wt.% And iron of 0.007 wt.%, An oxygen-containing additive in the form of niobium pentoxide and iron powder; 35% iodide zirconium containing oxygen 0.007 wt.% And iron 0.0038 wt.%; 12% of zirconium revolutions containing 1.0 wt.% Niobium, oxygen - 0.0395 wt.% And iron - 0.0087 wt.%.
Смеси на брикет готовили следующим образом:Mixtures for the briquette were prepared as follows:
1. С помощью гравитационного смесителя получали смесь порошков циркония и ниобия на 1 брикет.1. Using a gravitational mixer received a mixture of powders of zirconium and niobium per 1 briquette.
2. Готовили навеску кислородосодержащей добавки в виде пентаоксида ниобия на 1 брикет.2. Prepared a sample of oxygen-containing additives in the form of niobium pentoxide per 1 briquette.
3. Вручную готовили смесь порошков железа и циркония в соотношении Мн:МFе=1 общей массой 0,942 кг.3. Manually prepared a mixture of powders of iron and zirconium in the ratio M n : M Fe = 1 with a total weight of 0.942 kg
4. Делили смесь, полученную по п.3 на количество брикетов.4. Divide the mixture obtained according to claim 3 by the number of briquettes.
5. Вручную перемешивали подготовленные навески, полученные по пп.1, 2 и 4.5. Manually mixed prepared samples obtained according to claims 1, 2 and 4.
Из полученной таким образом смеси и кусочков йодидного циркония прессовали брикеты на прессе П-814 усилием 500 т для формирования расходуемых электродов для ВДП.From the mixture thus obtained and pieces of zirconium iodide, briquettes were pressed on a P-814 press with a force of 500 tons to form consumable electrodes for the VDP.
Полученные брикеты с центральным отверстием, в которое помещали штангу оборотного металла, укладывали в столбики по 10 штук и спекали при температуре 1050°С в вакууме, затем с помощью циркониевой проволоки обвязывали прутками иодидного циркония и подвергали двойному вакуумному дуговому переплаву в печи ДКВ-3,2. Масса выплавленных слитков диаметром 450 мм составила 1500 кг.The resulting briquettes with a central hole in which the working metal rod was placed, were placed in columns of 10 pieces and sintered at a temperature of 1050 ° C in vacuum, then they were tied with iodide zirconium rods using a zirconium wire and subjected to double vacuum arc remelting in a DKV-3 furnace. 2. The mass of smelted ingots with a diameter of 450 mm was 1,500 kg.
Проводили анализ содержания легирующих элементов в различных частях слитка: литниковой, средней и донной.The analysis of the content of alloying elements in various parts of the ingot: runner, middle and bottom.
Для получения сравнительных данных был выплавлен слиток сплава Э110 идентичного химического состава по известному способу, с одновременным смешиванием легирующих компонентов.To obtain comparative data, an ingot of alloy E110 of identical chemical composition was melted by a known method, with simultaneous mixing of alloying components.
Результаты анализа содержания легирующих элементов в слитках, полученных предлагаемым и известным способом, приведены в таблице. Они свидетельствуют о более равномерном содержании легирующих элементов в слитке, изготовленном предлагаемым способом.The results of the analysis of the content of alloying elements in ingots obtained by the proposed and known method are shown in the table. They indicate a more uniform content of alloying elements in the ingot made by the proposed method.
Таким образом, предлагаемый способ позволил повысить однородность распределения легирующих компонентов по объему слитка.Thus, the proposed method allowed to increase the uniformity of the distribution of alloying components over the volume of the ingot.
Приведенные результаты свидетельствуют о решении поставленной задачи: обеспечение высокого качества слитков.The above results indicate the solution of the problem: ensuring high quality ingots.
Предложенный способ может быть применен в промышленном производстве слитков циркония с ниобием, дополнительно легированных железом и кислородом, на основе электролитического порошка циркония, используемых в качестве конструкционных материалов ядерных реакторов.The proposed method can be applied in the industrial production of zirconium ingots with niobium, additionally alloyed with iron and oxygen, based on electrolytic zirconium powder, used as structural materials of nuclear reactors.
Claims (2)
MZr:МFе≥1,
где MZr - масса навески порошка циркония;
МFе - масса навески порошка железа. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of zirconium and iron powders is formed in the following ratio, depending on the actual iron content in the zirconium-niobium alloy:
M Zr : M Fe ≥1,
where M Zr is the mass of a sample of zirconium powder;
M Fe is the mass of a sample of iron powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140473/02A RU2365643C2 (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140473/02A RU2365643C2 (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007140473A RU2007140473A (en) | 2009-05-10 |
| RU2365643C2 true RU2365643C2 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41019564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007140473/02A RU2365643C2 (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2365643C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113234944B (en) * | 2021-04-30 | 2023-01-06 | 国核宝钛锆业股份公司 | Preparation method of zirconium alloy ingot |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238992C1 (en) * | 2003-03-11 | 2004-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Niobium ingot preparation method |
| RU2302476C2 (en) * | 2005-07-18 | 2007-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Method of production of zirconium-based alloys |
-
2007
- 2007-10-31 RU RU2007140473/02A patent/RU2365643C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238992C1 (en) * | 2003-03-11 | 2004-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Niobium ingot preparation method |
| RU2302476C2 (en) * | 2005-07-18 | 2007-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Method of production of zirconium-based alloys |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШИКОВ А.К. и др. Современное состояние производства циркониевых сплавов, журнал «Титан», 2005, № 1(16). * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007140473A (en) | 2009-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110079719B (en) | Method for increasing hafnium content in tantalum-tungsten alloy | |
| CN101701298B (en) | Manufacture method of nuclear grade zirconium-niobium alloy cast ingot | |
| CN109365806A (en) | A kind of high nitrogen composite alloy and preparation method thereof | |
| CN110669954A (en) | Preparation method of titanium niobium tantalum zirconium alloy | |
| CN104498727A (en) | Slag system for electro-slag remelting | |
| CN101135011A (en) | New method for preparing AgSnO2 electrical contact material | |
| DE2137996A1 (en) | Method for introducing a solid metal into a molten metal | |
| RU2700892C2 (en) | Method for production of ingots out of zirconium alloys based on magnesium-thermal sponge | |
| RU2365643C2 (en) | Method of production of ingots of zirconium-columbium alloy microalloyed with iron and oxygen | |
| US2964397A (en) | Copper-boron alloys | |
| CN104674034A (en) | Aluminum-tungsten-niobium three-element intermediate alloy and preparation method thereof | |
| US4027720A (en) | Method of producing homogenous ingots of high-melting, nitrogen-containing alloys | |
| CN102492863B (en) | Arc melting method of tungsten alloy with high tungsten content | |
| US4164420A (en) | Master alloy for the preparation of zirconium alloys | |
| CN103757463B (en) | copper-phosphorus alloy and preparation method thereof | |
| CN111560539A (en) | Preparation method of consumable electrode for smelting TB14 titanium alloy | |
| JP6147439B2 (en) | Method for producing a composite material based on platinum or a platinum-rhodium alloy | |
| US4108650A (en) | Process for the preparation of molybdenum based alloys with solid reinforcing elements by sintering | |
| RU2302476C2 (en) | Method of production of zirconium-based alloys | |
| CN107304464B (en) | A kind of ternary alloy three-partalloy, preparation method and use improving titanium alloy component uniformity | |
| RU2074898C1 (en) | Copper based composition material and method of its production | |
| RU2365464C2 (en) | Method of manufacture of consumable electrode from sponge metal | |
| RU2800271C1 (en) | Method for manufacturing ingots of zirconium alloys | |
| RU2796507C1 (en) | Method for obtaining zirconium-niobium alloy | |
| CN116287826B (en) | A kind of production method of aluminum tungsten alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131101 |