Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 37
Текст из файла (страница 37)
камня остаются незаменимыми. Столь высокая температура может быль получена в печах сопротиа ления косвенного действия при использовании нагревателей из высоко. температурных неметаллических материалов, в частности нз карбида ниобня. Проведенные исследования свойств и конструктивных элементов печея с нагревателями нз карбида ннобня подтверждают возможность их работы в вакууме при 2600 — 2700 'С и в аргоне при 3000-3200 'С [3] 4.6.
Процессы и электропечи для спеканмя твардых сплавов и тугоплавкмх соединений На спекание твердых сплавов на основе карбида вольфрама н кобальта вакуумная и водородная среды влияют одинаково. При спекании твердых сплавов, содержащих в своем составе карбн. ды титана и тантала, разреженная среда оказывается предпоеительней [176].
В [176] отмечается, что прм спекании в вакууме по сравнению со спеканнем в атмосфере водорода увеличивается усадка, которал связана с капиллярными явлениями [фаза (Т1, 'и')С лучше смачивает. ся кобальтом) и с удалением газов нз пор опекаемого изделия, а также повышаются режущие свойства трехфаэиых сплавов, поскольку в них набшодается различие в величине зерна.
Отмеченные преимущества вакуумного спекания дают возможность сократить время спекания на ЗΠ— 50%„а также повысить механические свойства и износостойкость, как это видно нз табл. 4.20. Коэффициент стойкости сплавов, спеченных в водороде, принят за единицу. При спеканни в вакууме необходимо учитывать возможность испарения кобальта. Например, дця сплава Т15К6 в вакууме при давленна 10 Па н температуре спекания 1550 'С в течение 1 ч содержание кобальта в образцах снижалось с 6 до 4%, при давлении 100 Па — с 6 до 5% и оставалось постоянным только при остаточном давлмпгя 1000 Па.
Приведенные выше данные и анализ опубликованных источников за последние годм показывают, что для твердых сплавов, содержащих карбиды металлов $Уа и Уа подгрупп Периодической системы, спекание повсемеспю осуществляется в вакууме, для чего разработаны садочные и непрерывного действия электропечи. Некоторые марки твердых сплавов группы ВК могут спекаться в вакууме при более низких температурах (меньше на 20-80 С), чем при спеканни в водороде, как зто видно из табл. 4.21 [177] .
Спекание твердых сплавов проводят в вакуумных печах с нагрева. тельными камерами на основе графита (см. табл. 3 44) . 194 ~Х Табелла 4.20. Срзаеителъиые дзикме о свойствах пзердмх елазвов, спеаенимх в вакууме ари давлении Го — 100 Па п в аодорояе с 1:.' копиеитраилеа паров воды 0,03-0,117 г1м и кислорода менее 3 ° !О % з ка Среда еле- П вс- Временное сопротивление прв лз~плааа калил тоссе, Р .
КозфФюанит стойкости лрл Разлили а условиах лабора- тории Вакуум 0,2 Водород 0,2 Вакуум 0,'1 Водород 0,1 1,2 1 1,6 1 1,2 1 1,3 1 1,24 1,23 1,36 1,28 1,8 1 В куум од 1,31 Водород 0,1 1,31 1,3 1 е забавил 4'21 Орпсвтировочиьм тезпмретурм спекзаиа С з.мрд прп оаназковом времени вмдерикн в среде водорода и в в Водород Вакуум а сплава .ЗВ2 1500 З 20 1420 з 20 ВК4 1480 З 30 1440 з 20 ВК3 1490 З 20 1420 + 20 ВК6 1420 140 1400 З 20 Для уменьшения испарения кобальта остаточное деление в садоч' ых печах повышается путем наиуска нейтрального газа. И3тентичность свойств спеченных изделий нз твердых сплавов мообеспечиваться при использовании методических печей ОКБ-8140 ' СП3-532.1,5/16И1 (см. табл.
ЗА4). !з Спекание тугоплавких соединений: карбидов, боридов, ннтридов " других осуществляется в высокотемпературных вакуумных печах, бычно в нагревательных камерах на основе графита. Поскольку мносоединения при температурах спекания диссоцнируют, то процесс вакууме проводят при сравнительно низких температурах, а затем целью предотвращения днссоциации печь наполниют азотом или " ертными газами (в том числе до 10 МПа) и повышают температуру, печивающую необходимое качество спекания. йя.
Проюппла н зиактроначи длн пяавки тугопяаикнк металлов В вакуумных печах, предназначенных для переплава титана, циркоя, ниобня, тантала, молибдена, вольфрама, вакуум необходим как Ващвтная среда, а также для удаления летучих и газообразных приме:рей в процессе плавления. 195 Таблица 422. Техническая характеристика вакуумпмх дуговых печеа сармь ДТВ яля выплавки титановых слитков дтв-ь ог г о Перика В р а перепила переплеч дтв а,'гг1 о Параметр 770 870 870 5,3 10,3 5,32 2890 4000 2890 10 4000 856 37,5 1,33 80 600 754 700 5500 5600 5100 25 37,5 25 2,66 2,66 1,33 80 80 80 Масса пем, т Вакуумные луговые печи для плавки титана 1табл.
4.22) имеют стационарную вакуумную камеру и отличаются от печей для выплавки стальных слитков наличием защитной камеры, которая используется одновременно в качестве опорной металлоконструкции. Печи для получения слитков из тугоплавких металлов вьпюлняются по схеме с вытягиванием слитка в процессе его наплавлення, по имеют возможность плавки и в глухие крнсталлнзаторы. Основныс параметры такнх печей приведены в табл.
4.23. Первым и второй переплавы титана осуществляются в одних и тех же печах, различающихся только источниками тока: для первого пере. плана с током 25 кА, для второго — 37 кА. Прннципнвльно первый и второй переплавы титана отличаются дрУг от друга расходуемыми злектродами: для первого переплава злект. род состоит из прессованной губки и разных отходов; плотность та. кого злектрода мала, позтому получаемые слитки первого переплава короче, чем второго; дпя второго переплава используют злектрод, сваренный обывю из двух слитков первого переплава. При втором переплаве титана, при плавке слитков диаметром Юс' = 43 чч 100 см ток определяется как 350 — 50017с.
196 Максимальнмя диаметр кри" сталлизатора мм Максимальнал масса слитка, т Максимальнал длина слитМакспмальные размеры злект родов, мм: диаметр длина Максимальнма ток, кл даьльсние в холодно» печи, Па расход охлакдаюпма вопи. м 7м Габаритные размеры, мм: облил высота загвубленне в плане 20940 20940 21 294 21 294 7800 7800 7800 7800 9415 Х 9415 Х 11 230 Х 11 230 Х Х 5310 Х 5310 Х 7200 Х 7200 140 140 213,4 213.4 Таблица 4 тд Техннческан характервсткка вакУУмных дгтомах печей дак вьнимвкн слитков нз тутовэавккх мемааов о К\ Ф о ф Ф П $ М нб и хнбден дсв дрв о,эг Пар стр Молве- Иноден ека Мирко- вонь0- в Макснмальныа два- 140 Метр крнсталлкзатора, мм Максвмалтмах мас- 110 Макснмальнах длн- 420 ва слитка, мм Мекснмальные раз.Мерм электродов „ илана 1000 диаметр 90 250 250 320 250 250 600 295 385 380 1200 800 900 900 835 2450 2450 160 180 1960 2450 245 130 1715 160 30 Х Зо (не.
расходуемый электрод) 12,5 0,666 О,ббб 190 190 13 865 3700 7100 х Х 4820 65 32 :Макснмальныа ток, 12,5 12Д 25 25 25 'Давление в холодной 0.001 3 0,0066 0,133 О,ббб ~Фасход охлахуав- 60 40 70 190 :;!щей воды. м 1ч ~-;а абарнтные размеры обвив высота 3400 3750 10 000 заглубл сине 2000 1 в елене 3950 Х 8090 Х 7000 х 5000 Х 3000 Х 3960 ~04асса печи, т 7 20 Вакуумный луговой переплав тантала поэиоляет получать слитки :,".-диаметром до 100 мм и массой до 70 кг 11781 при скорости плавки 1!0,4 кг1'мин и токе до 3,2 кА.
Прн этом содержание кислорода умень* ;;— мается с 0,017 до 0,007 — 0,010%, азота с 0,008% до 0,006%„углерода : с 0„007 до 0,003%. Получение слитков сплавов ниобия методом вакуумного дугового ,~:переплава рассмотрено в [851. Режимы и условия выплавки таких . слитков представлены в табл. 4.24. 197 Таблица 4.24. Ревпмм выплавки слитков мпмвов ииобяя ток кл расаодуеммй электрод 115 150 З-4 4-6 36-39 38-40 за-4о Штабякя Штабякв нли сляткн д = 115 мм первого переплава ВДПэ Слитка б = 65+120мм первого пр м элп' Слитки 4 = 150+!бомм первого переплата ВДП ялл ЭЛП Т5О т-1о э Вакуумный дуговой переплав, эээлектровло-лучевой переплав. Таблица 4.25 Параметры вакуумвого дуговою ° ерсллава молибдепа дяаметр крисгаллимкора, мм Еа-ИЗ 140-160 гае-ЗОО 4-7 6-9 12-13 28-33 38-42 42-44 1,5-2,5 1,5-2,5 2,2-3,0 Ток, кл Папрпянпм, В Скорость плав- ил, кг1мия 19а Для раскиглення ннобня при ВДП рекомендуется применять высокоактивные раскиспятели, которые способствуют рафинированию металла от примесей, образуя с кислородом летучие соегпвения.
В частности, прп раскислении цирконием образуется легколетучал моноокись цнркония, упругость пара которой в 10 рвз больше, чем МЬО, ив 100 раз больше,чем у чистого ниобия 1851. В практике дпя раскнсления ниобия используют лигатуры няобнл с хромом, марганцем, церием. Они обладают высоким сродством к кислороду, азоту. Оптимальные условия и режимы выплавки слитков молибдена различного диаметре способом вакуумного дугового переплава приведены в табл. 4.25 11791. Очистка молибдена от газов, неметаллических и металляческнх примесей идет, в основном, благодаря обезгаживанию, диссоциация соединений, испарению монооксидов металлов с высоким давлением насьпценного пара. Угцгление кислороДа из молибдена происходит двумя путями: как за счет испарения моноокисн молибдена в связи с более высоким Тапаича 4.26.
Параметрм вакуумного лугового переплава вопьфрама на переменном токе диаметр крвепаппматора, мм гео-гао тзо-зоо 95-$1$ 4,5 — 6,0 в 50-42 2-2,5 12-15 15-12 ЗΠ— 50 00-70 г-з з Ток, кл 1!а прнженне, Скорость ппаа кн, кг/мнн 'давлением ее паров, чем паров молибдена, так и за счет взаимодей- .ствия кислорода с имеющимся в штабиках углеродом и образования прн этом изообразной моноокиси углерода. Азот удаляется в )нолекулярном состоянии.
Поскольку скорость диффузии азота ::йьала для глубокой очистки металла, требуются низкие скорости Плавки. Вакуумный луговой переплав вольфрама осуществляется как на :постоянном токе, так и на переменном. Плавка ведется обычно прп лпвленин 10"э — 1О 4 Па в рабочем ;-пространстве печи, причем давление в зоне плавления при плавке в :,"глухой кристаллизатор примерно на два порядка выше. Слкпси вольфрама имеют крулнокристаллнческую структуру и ;-::отличаются повышенной хрупкостью из-за того, что при малой удель- ':ной поверхности межкрнсталлитных границ выделяющиеся по грани- ;!цам зерен примеси (оксилы„карбиды, ингриды) образуют относнтель- 'йго толстые пленки. ;,:„' Дпя измельчения зерна при вакуумном переплаве вольфрама в каьцестве модификаторов н раскислителей вводят добавки карбидов цир-;::копия и ниобия [180]. В работе [!79] рекомендуется проводить нереплай электродов нз Фвольфрама на переменном токе с параметрамн„приведенными в ,;гтабл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
