RU2443789C2 - Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи - Google Patents
Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443789C2 RU2443789C2 RU2010115542/02A RU2010115542A RU2443789C2 RU 2443789 C2 RU2443789 C2 RU 2443789C2 RU 2010115542/02 A RU2010115542/02 A RU 2010115542/02A RU 2010115542 A RU2010115542 A RU 2010115542A RU 2443789 C2 RU2443789 C2 RU 2443789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- stage
- melting
- melt
- pmax
- Prior art date
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 230000003019 stabilising effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению слитков гафния и может быть использовано для получения слитков тугоплавких металлов в электронно-лучевой печи. Способ включает загрузку шихты и плавку металла электронным лучом с электромагнитным перемешиванием расплава, плавку проводят в тигле с гарнисажем в трехступенчатом режиме: 1-я ступень - разогрев шихты и наведение жидкой ванны при мощности электронного луча P1=K1·Pmax, где K1≤0,5; 2-я ступень - усреднение и рафинирование металла при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к стенкам гарнисажа при мощности электронного луча Р2=K2·Рmax, где 0,5<К2<0,9; 3-я ступень - слив расплава при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к центру тигля при мощности электронного луча Р3=К3·Рmax, где 0,9≤К3≤1, где P1; P2 и P3 - мощность луча на 1, 2 и 3 ступенях режима; К1, К2 и К3 - коэффициенты мощности луча; Рmах - максимальная мощность электронного луча. Изобретение позволяет стабилизировать режим плавки за счет исключения пробоев электронно-лучевой пушки, повышение однородности распределения примесей по объему слитков, снижение затрат удельной электроэнергии. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению слитков гафния.
Известен способ выплавки слитков гафния в электронно-лучевых печах с использованием промежуточной емкости («Рафинирование металлов и сплавов методом электронно-лучевой плавки». Тихоновский А.Л., Тур А.А. Киев., «Наукова думка», 1984, 272 с.).
Недостатком известного метода является неоднородность слитка по объему при использовании разного по составу материала из-за порционного слива металла в кристаллизатор.
Наиболее близким аналогом является способ получения слитков тугоплавких металлов (в т.ч. гафния, ниобия, циркония) в электронно-лучевой печи, включающий загрузку шихты и плавку металла электронным лучом с электромагнитным перемешиванием расплава (RU 2309997 С2, С22В 9/22, 10.11.2007). При этом достигается однородность слитков за счет перемешивания расплава во время плавки.
Недостатки известного способа: нестабильный процесс плавки из-за обильного выделения газов из шихты по мере ее прогрева и плавления, недостаточная степень очистки металла от легколетучих примесей, недостаточно высокая однородность выплавленных слитков гафния. Плавка металла с постоянной мощностью нагрева требует дополнительной операции подготовки шихты (спекание и др.) для стабилизации процесса плавки. Из-за нестабильности режима плавки невозможно определить время, при котором расплавится весь объем загруженной шихты.
Задачи, решаемые с помощью предлагаемого изобретения: стабилизация режима плавки гафния за счет исключения пробоев электронно-лучевой пушки, повышение качества слитков (повышение однородности распределения примесей по объему слитков), снижение затрат удельной электроэнергии, увеличение выхода годного.
Технический результат достигается тем, что в способе электронно-лучевой плавки гафния, включающем загрузку шихты и плавку металла электронным лучом с электромагнитным перемешиванием расплава, плавку проводят в тигле с гарнисажем в трехступенчатом режиме:
1-я ступень - разогрев шихты и наведение жидкой ванны при мощности электронного луча P1=К1·Pmax, где К1≤0,5;
2-я ступень - усреднение и рафинирование металла при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к стенкам гарнисажа при мощности электронного луча Р2=К2·Pmax, где 0,5<К2<0,9;
3-я ступень - слив расплава при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к центру тигля при мощности электронного луча Р3=К3·Рmax, где 0,9≤К3≤1,
где P1, P2 и Р3 - мощность луча на 1, 2 и 3 ступенях режима;
К1, К2 и К3 - коэффициенты мощности луча;
Рmax - максимальная мощность электронного луча.
Применение при расплавлении с системой электромагнитного перемешивания шихты тигля с гарнисажем и трехступенчатого режима плавки при заявленных режимах электронного луча позволяет за счет постепенного нагрева и расплавления исходного материала проводить плавку в стабильном режиме (без пробоев электронно-лучевой пушки), при этом достигается большая степень очистки от легколетучих примесей, уменьшается время плавки, снижаются затраты удельной электроэнергии, повышается однородность слитков за счет более равномерного распределения примесей по объему слитка, увеличивается объем расплава, сливающегося в форму за счет изменения направления перемешивания расплава, что приводит к увеличению выхода годного.
Примером осуществления предлагаемого способа является выплавка слитков гафния из шихты в виде компактных исходных материалов (кальциетермические слитки, иодидные прутки, обороты гафниевого производства) в электронно-лучевой гарнисажной печи ВДЛ-4М с тиглем, оснащенным системой электромагнитного перемешивания (выплавлено 8 слитков). Размер тигля: диаметр 300 мм, высота 300 мм. В тигель с гарнисажем загружали 60-75 кг исходной шихты.
Плавку загруженной шихты проводили по трехступенчатому режиму, описанному ниже, с максимальной мощностью пушки 300 кВт (Рmax).
1-я ступень - разогрев шихты и наведение жидкой ванны при мощности Р1=100÷150 кВт;
2-я ступень - усреднение и рафинирование металла с включением системы электромагнитного перемешивания (направление перемешивания расплава к стенкам гарнисажа) при мощности Р2=151÷269 кВт;
3-я ступень - слив расплава с включением системы электромагнитного перемешивания (направление перемешивания расплава к центру тигля) при мощности Р3=270÷300 кВт.
Для сравнения была проведена плавка по прототипу с постоянной мощностью электронно-лучевого нагрева.
Полученные результаты приведены в таблице.
Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что использование трехступенчатого режима плавки уменьшает время плавки в тигле с гарнисажем, снижает затраты удельной электроэнергии, увеличивает объем расплава, сливающегося в форму (масса слитка), увеличивает коэффициенты очистки от легколетучих примесей, повышает однородность слитков (уменьшаются значения коэффициентов вариации содержания примеси), повышает выход годного.
Данный способ выплавки слитков в электронно-лучевой печи может быть использован в печах с электронными пушками различной мощности (Рmах). Очевидно, что при этом продолжительность плавки на каждой ступени подбирается экспериментальным путем.
Заявляемый способ выплавки слитков гафния в электронно-лучевой печи опробован с положительным результатами в производственных условиях ОАО «ЧМЗ».
| Наименование показателя | Прототип | Плавка по трехступенчатому режиму | ||||||||
| №1 | №2 | №3 оптимальный | №4 | №5 | №6 оптимальный | №7 оптимальный | №8 оптимальный | |||
| Исходный материал - кальциетермический гафний | Исходный материал - кусковые обороты гафниевого производства | |||||||||
| Время плавки, мин | 122 | 115 | 110 | 85 | 135 | 115 | 80 | 100 | 80 | |
| Мощность первой ступени, кВт | 300 | 170 | 140 | 130 | 180 | 250 | 140 | 100 | 150 | |
| Мощность второй ступени, кВт | 300 | 280 | 260 | 220 | 260 | 280 | 250 | 155 | 270 | |
| Мощность третьей ступени, кВт | 300 | 280 | 260 | 300 | 260 | 300 | 270 | 270 | 300 | |
| Затраты удельной электроэнергии, кВт/кг | 4,8 | 4,4 | 4,0 | 2,7 | 4,5 | 4,6 | 2,6 | 2,4 | 2,9 | |
| Наличие пробоев электронно-лучевой пушки | есть | нет | нет | нет | нет | нет | нет | нет | нет | |
| Масса слитка, кг | 39 | 55 | 60,2 | 69,4 | 60,4 | 62,6 | 73,2 | 66,7 | 67,0 | |
| Коэффициент очистки гафния (отношения содержание примеси до плавки и после) | Fe | 1,5 | 1,8 | 2,3 | 4 | 1,3 | 2,2 | 6,3 | 5,9 | 5,2 |
| Si | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 2,4 | 1,2 | 1,5 | 2,7 | 2,5 | 2,7 | |
| Ni | 1,5 | 1,8 | 2,2 | 3,6 | 1,4 | 2,2 | 4,6 | 4,2 | 4,7 | |
| Сu | 2 | 2,5 | 2,7 | 4,5 | 1,9 | 3,1 | 5,8 | 5,6 | 5,7 | |
| Относительный коэффициент вариации содержания примеси, % | Fe | 10 | 8,1 | 7,6 | 4,7 | 9,2 | 8,3 | 5,1 | 6,1 | 5,8 |
| Si | 17,2 | 12,3 | 11 | 3,9 | 16,2 | 11,3 | 6,2 | 6,6 | 5,9 | |
| Ni | 9,8 | 8,5 | 7,2 | 4,3 | 9,2 | 7,0 | 5,0 | 5,7 | 4,8 | |
| Сu | 12 | 9 | 8,3 | 5,7 | 11,1 | 8,7 | 6,2 | 6,9 | 5,8 | |
| Выход годного, % | 87% | 90,6 | 92,2 | 96,7 | 92,4 | 92,5 | 97,6 | 96,1 | 96,8 | |
Claims (1)
- Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи, включающий загрузку шихты и плавку металла электронным лучом с электромагнитным перемешиванием расплава, отличающийся тем, что плавку проводят в тигле с гарнисажем в трехступенчатом режиме:
1-я ступень - разогрев шихты и наведение жидкой ванны при мощности электронного луча P1=K1·Pmax, где K1≤0,5;
2-я ступень - усреднение и рафинирование металла при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к стенкам гарнисажа при мощности электронного луча Р2=К2·Рmax, где 0,5<К2<0,9;
3-я ступень - слив расплава при электромагнитном перемешивании расплава с направлением перемешивания к центру тигля при мощности электронного луча Р3=К3·Рmax, где 0,9≤К3≤1,
где P1, P2 и P3 - мощность луча на 1, 2 и 3 ступенях режима;
K1, К2 и К3 - коэффициенты мощности луча;
Рmax - максимальная мощность электронного луча.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115542/02A RU2443789C2 (ru) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115542/02A RU2443789C2 (ru) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010115542A RU2010115542A (ru) | 2011-10-27 |
| RU2443789C2 true RU2443789C2 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=44997746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115542/02A RU2443789C2 (ru) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2443789C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593807C2 (ru) * | 2014-12-23 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (АО "ВНИИНМ) | Способ получения слитков гафния вакуумно-дуговым переплавом |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119177385B (zh) * | 2024-11-26 | 2025-05-02 | 河北高冶新材料有限公司 | 一种高纯铪镍合金 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2084549C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-07-20 | Акционерное общество закрытого типа "Славянская компания" | Способ электронно-лучевого переплава губчатого титана и установка для его осуществления |
| RU2114928C1 (ru) * | 1997-12-23 | 1998-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ рафинирования ниобия |
| RU2309997C2 (ru) * | 2005-12-20 | 2007-11-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Кристаллизатор для формирования слитков в электронно-лучевых печах |
-
2010
- 2010-04-19 RU RU2010115542/02A patent/RU2443789C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2084549C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-07-20 | Акционерное общество закрытого типа "Славянская компания" | Способ электронно-лучевого переплава губчатого титана и установка для его осуществления |
| RU2114928C1 (ru) * | 1997-12-23 | 1998-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ рафинирования ниобия |
| RU2309997C2 (ru) * | 2005-12-20 | 2007-11-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Кристаллизатор для формирования слитков в электронно-лучевых печах |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593807C2 (ru) * | 2014-12-23 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (АО "ВНИИНМ) | Способ получения слитков гафния вакуумно-дуговым переплавом |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010115542A (ru) | 2011-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102719682B (zh) | Gh901合金的冶炼方法 | |
| CN110172648B (zh) | 一种含锆电热合金及含锆合金的制备方法 | |
| CN108239710A (zh) | 一种提高TC4钛合金中Al元素均匀性的方法 | |
| RU2618038C2 (ru) | Способ получения жаропрочного сплава на основе ниобия | |
| RU2443789C2 (ru) | Способ получения слитков гафния в электронно-лучевой печи | |
| EA035488B1 (ru) | Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля | |
| JP5027682B2 (ja) | 高融点金属インゴットの製造方法 | |
| JP2016064416A (ja) | 白金族基合金の製造方法 | |
| JP2009113060A (ja) | ＴｉＡｌ基合金の鋳塊製造方法 | |
| JP5048222B2 (ja) | 活性高融点金属合金の長尺鋳塊製造法 | |
| JP2011173172A (ja) | 活性高融点金属合金の長尺鋳塊製造法 | |
| RU2403299C1 (ru) | Способ вакуумной очистки кремния и устройство для его осуществления (варианты) | |
| JPH02236232A (ja) | チタン及びチタン合金の溶解、鋳造方法 | |
| RU2680321C1 (ru) | Способ получения полуфабриката из сплава на основе ниобия | |
| US7753986B2 (en) | Titanium processing with electric induction energy | |
| RU2762460C1 (ru) | Способ получения слитков особочистой меди | |
| JP5636316B2 (ja) | 鋳塊の製造方法 | |
| RU2763827C1 (ru) | Способ вакуумного дугового переплава слитков из титановых сплавов, легированных марганцем | |
| RU2715822C1 (ru) | Способ электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
| RU2807237C1 (ru) | Способ выплавки жаропрочных сплавов на медной основе | |
| RU2381990C1 (ru) | Способ вакуумной очистки кремния | |
| JP2008274345A (ja) | 電子ビーム溶解による金属インゴットの溶製方法 | |
| RU2796507C1 (ru) | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий | |
| US20120297832A1 (en) | Silicon vacuum melting method | |
| CN115265104B (zh) | 一种电渣重熔自耗电极烘烤干燥装置及其方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160420 |