Спосіб плавки тугоплавких металів в електронно-променевих установках

1 Спосіб плавки тугоплавких металів в електронно-променевих установках, що включає завантаження шихти в тигель, який відрізняється тим, що сипуча шихта, завантажена в тигель, зверху перекривається компактною шихтою 2 Спосіб плавки за п 1, який відрізняється тим, що компактна шихта перед и розплавленням плавно нагрівається по всій поверхні електронним пучком для дегазації і спікання верхніх шарів сипучої шихти в моноліт, який виконує таку ж функцію нагрівача по відношенню до наступних шарів Пропонований винахід стосується спеціальної металурги, зокрема виплавки тугоплавких металів і їх сплавів з використанням електроннопроменевих джерел нагріву ВІДОМІ способи виплавки сплавів в електронно-променевих установках [1, 2], при яких шихту завантажують у кристалізатор або плавильну ємність і потім нагрівають електронним променем до повного її розплавлення Загальним недоліком цих способів є те, що вони практично непридатні для плавки сипучих матеріалів, зокрема, порошків вихідного матеріалу для одержання більшості тугоплавких металів у компактному вигляді Це пов'язано з тим, що пряма дія електронного пучка навіть невеликої потужності призводить до інтенсивного розплавлення порошку, що супроводжується бурхливим газовиділенням і, як наслідок, погіршенням робочого вакууму в плавильній камері і просторі електронної гармати до недопустимого, за технічними умовами і правилами експлуатації, рівня зації цього способу необхідно одержати попередньо рідкометалеву ванну, що потребує наявності значної КІЛЬКОСТІ кускової шихти Метою пропонованого винаходу є інтенсифікація процесу плавки порошкової шихти, а також підвищення коефіцієнту використання металу за рахунок введення в шихту пиловидних, порошкоподібних і ХІМІЧНО забруднених кускових продуктів попередніх плавок Поставлена мета досягається тим, що у способі плавки тугоплавких металів в електроннопроменевих установках, який включає завантаження шихти в тигель, згідно з винаходом, сипуча шихта, завантажена в тигель, зверху прикривається компактною шихтою Крім того, поставлена мета досягається тим, що, згідно з винаходом, компактна шихта перед її розплавленням плавно нагрівається по всій поверхні електронним пучком для дегазації і спікання верхніх шарів сипучої шихти в моноліт, який виконує таку ж функцію нагрівача по відношенню до наступних шарів Спосіб реалізується таким чином В плавильний тигель 1 (фіг) з гарнісажем 2 із металу, що належить плавити, завантажується сипуча (порошкова) шихта 3, яка зверху прикрита компактною шихтою (кускові, листкові відходи, спечені штабики, тощо) 4 Після створення робочого вакууму в плавильній камері (на рис не показана) включають електронний пучок 5 і поступово прогрівають компактну шихту, збільшуючи потужність нагріву В результаті нагріву проходить дегазація верхніх Найближчим за суттю є спосіб [3], при якому шихта для плавки, в тому числі порошкова, знаходиться в бункері і в плавильний тигель чи кристалізатор вона подається шнеком Електронні промені направлені на розплав таким чином, щоб шихта, пролітаючи зону променя, дещо розігрівалася ще до попадання в розплав Недоліком цього способу є значне збільшення тривалості плавки із-за періодичних відключень потужності променя внаслідок його прямого попадання на порошкову шихту Крім того, для реалі ю ю о> C O ю 53955 користовували молібден у вигляді кусків спечених штабиків і листових (товщиною 1 і 1,5мм) ВІДХОДІВ В одному випадку (плавка за прототипом) вони завантажувались в тигель для одержання початкової рідкометалевої ванни, а порошок вводився за допомогою дозатора Мінімальна маса завалки вибиралась із міркувань ефективного перемішування розплаву і складала Зкг В другому випадку (пропонований спосіб) компактна шихта розмішувалась зверху засипаного в тигель порошку Техніко-економічні показники плавок молібденового порошку, приведеш в таблиці, свідчать про значне зменшення тривалості плавки і витрат електроенергії, в тому числі при суттєвому зменшенні долі компактної шихти в загальній масі завалки Спосіб також дає змогу ширше застосовувати як шихту некондиційні кускові відходи, що знижує собівартість готового продукту шарів сипучої шихти і їх спікання в моноліт, який, захищаючи порошок від прямого попадання пучка, сприяє дегазації і спіканню нового шару, аж до повного переплавлення порошку Спосіб дає змогу регулювати інтенсивність нагріву, в залежності від рівня вакууму в плавильній камері під час плавки, зменшуючи, таким чином, ризик неконтрольованих відключень електронного пучка, внаслідок так званих "пробоїв" Приклад Перевірку способу здійснювали в Фізикотехнолопчному Інституті металів і сплавів ПАН України Плавку проводили в електроннопроменевій установці в мідному, водоохолоджуваному тиглі з системою електромагнітного перемішування розплаву Основною шихтою служив окислений, внаслідок тривалого зберігання на повітрі, молібденовий порошок субситового (розмір частинок менше 42мкм) класу Як допоміжну шихту ви Таблиця Техніко-економічні показники плавки молібдену № плавки N Спосіб 1 2 3 4 Прототип Пропонований Шихта, кг компактна порошок Маса зливу, кг 3,0 3,0 2,0 1,0 2,0 2,0 3,0 4,0 3,8 4,8 4,7 4,5 Тривалість плавки, хв 36 12 18 21 Питомі витрати електроенергії, кВт г/кг 17,2 8,8 10,2 11,3 ЛІТЕРАТУРА 1 Петров Ю Б , Ратников Д Г, - Холодные тигли - М Металлургия, 1972, с 13 -16 2 Патент Украины №10845 А МПК С21С5/52 16 08 96 3 Заборонок Г Ф , Зеленцов Т Н , Ровжин А С , Соколов Б Г - Электронная плавка металлов ллургия, 1972, с 68 Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 Мета