DE1243163B

DE1243163B - Method and device for the production of cores from metal carbides, in particular from uranium carbides

Info

Publication number: DE1243163B
Application number: DEC33065A
Authority: DE
Inventors: Jacques Devillard; Michel Peccoud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1963-06-21
Filing date: 1964-06-05
Publication date: 1967-06-29

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Körnern aus Metallkarbiden, insbesondere aus Urankarbiden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Körnern aus Metallkarbiden, insbesondere aus Urankarbiden, für verschiedene Anwendungsgebiete und insbesondere zur Beschickung von Schmelztiegeln, die zur Gewinnung von Barren besonders im kontinuierlichen Gießverfahren bestimmt sind.Method and device for the production of grains from metal carbides, in particular from uranium carbides. The invention relates to a method of production of grains of metal carbides, in particular of uranium carbides, for various Areas of application and in particular for charging crucibles for the extraction of of ingots are particularly intended for the continuous casting process.

Ziel der Erfindung ist vor allem die Gewinnung von Körnern größerer Reinheit und genauer definierter Abmessungen, als sie nach den bekannten Verfahren erreicht wurden. The main aim of the invention is to obtain larger grains Purity and more precisely defined dimensions than those obtained by the known method have been achieved.

Es sei vorweg daran erinnert, daß die Körner, die in der einschlägigen Technik insbesondere zur Herstellung von Barren benutzt werden, im allgemeinen durch mechanisches Zerkleinern von im Lichtbogenofen erschmolzenen Schmelzluppen gewonnen werden. Dabei ist es jedoch schwierig, eine definierte Korngröße zu erhalten. Man läuft Gefahr, einige Körner zu groß zu lassen, die dann bei der Zufuhr zu dem Schmelzbad, das sich im Schmelztiegel befindet, Spritzer hervortufen oder sich als sperrig erweisen, besonders dann, wenn die Schmelztiegel zur Gewinnung von Barren oder Stäben mit kleinem Durchmesser dienen und daher nur kleine Öffnungsweite haben. It should be remembered in advance that the grains used in the relevant Technique used in particular for the production of ingots, generally by mechanical crushing of melt pellets melted in the electric arc furnace will. However, it is difficult to obtain a defined grain size. Man runs the risk of leaving some grains too large which, when fed to the weld pool, that is in the crucible, splashes or turns out to be bulky, especially when the crucible is used to obtain ingots or rods serve small diameter and therefore only have a small opening width.

Im übrigen besteht ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Verfahren darin, daß die Körner nicht entgast sind und daher Verunreinigungen enthalten, während es doch vorteilhaft ist, den Schmelztiegel mit Material von größtmöglicher Reinheit zu beschicken. Incidentally, there is another disadvantage of the conventional methods in that the grains are not degassed and therefore contain impurities while It is nevertheless advantageous to fill the crucible with material of the greatest possible purity to load.

Zu diesem Zweck wird bei einem bereits vorgeschlagenen Verfahren der Schmelztiegel mit flüssigen Tropfen beschickt, die aus einem vorgefritteten Barren gewonnen werden. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, im Augenblick der Tropfenbildung eine Entgasung zu gestatten. Es erweist sich jedoch dann als nachteilig, wenn bei kontinuierlichem Guß und hoher Ausbringgeschwindigkeit eine entsprechend hohe Geschwindigkeit der Tiegelbeschickung vorgesehen werden soll; denn eine zu hohe Arbeitsgeschwindigkeit verträgt sich nicht mit der Geschwindigkeit der Tropfenbildung. Außerdem wird es, wenn man von mehr oder weniger geraden vorgefritteten Barren ausgeht, schwierig, die Tropfen genau in den Schmelz- und Ziehtiegel fallen zu lassen. For this purpose, a method that has already been proposed is used the crucible is charged with liquid drops coming from a pre-fried Ingots are won. This method has the advantage at the moment of drop formation to allow degassing. However, it turns out to be disadvantageous when at continuous casting and high output speed a correspondingly high speed the crucible loading is to be provided; because too high a working speed does not get along with the speed of the drop formation. Besides, it will if you start from more or less straight pre-fried bars, difficult, to let the drops fall exactly into the melting and drawing crucible.

Um diesen verschiedenen Schwierigkeiten zu begegnen, ist gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das untere Ende eines vorgefritteten Stabes im Vakuum geschmolzen wird und die gebildeten Tropfen auf einer gekühlten Auffangplatte aufgefangen werden. In order to address these various difficulties, according to US Pat Invention provided a method, which is characterized in that the lower The end of a pre-fritted rod is melted in vacuo and the droplets are formed be collected on a cooled collecting plate.

Die durch tropfenweises Schmelzen und Abkühlen gebildeten Körner sind sowohl entgast (wegen des Schmelzvorganges, besonders im Vakuum, wobei Verunreinigungen verdampfen) als auch sehr gleichmäßig. The grains formed by melting and cooling dropwise are both degassed (because of the melting process, especially in a vacuum, with impurities evaporate) as well as very evenly.

Die Körner können dann mit Hilfe eines geeigneten Verteilers dem Schmelztiegel in jedem gewünschten Tempo zugeführt werden. The grains can then with the help of a suitable distributor Crucible can be fed at any desired rate.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man in verschiedener Weise vorgehen, es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn das Schmelzen des Stabes durch Elektronenbeschuß bewirkt wird. When carrying out the process according to the invention, one can in proceed in different ways, but it is particularly advantageous if the melting of the rod is effected by electron bombardment.

Das Erschmelzen wird dann in einem Elektronenstrahl-Vakuumofen vorgenommen, indem man zumindest einen Elektronenstrahl auf einen vorgefritteten bzw. vorgesinterten Stab einwirken läßt, der sich über der erwähnten Auffangplatte befindet. The melting is then done in an electron beam vacuum furnace, by placing at least one electron beam on a pre-fritted or pre-sintered Can act rod, which is located above the mentioned collecting plate.

Vorzugsweise wird dar Abstand zwischen dem Stabende und der Auffangplatte ziemlich klein gehalten, so daß sich eine geringe oder sehr geringe Fallhöhe ergibt und auf diese Weise das Zerplatzen der Tropfen vermieden wird. Der Stab kann zu diesem Zweck mit Hilfe einer geeigneten Halterungsvorrichtung gesenkt werden, und zwar je nach dem Ausmaß, in dem sein unteres Ende unter der Wirkung des Elektronenbeschusses abschmilzt. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Stab senkrecht angeordnet ist; er kann aber auch schräg oder waagerecht angeordnet sein. Preferably, the distance between the rod end and the collecting plate is kept quite small, so that there is a low or very low height of fall and in this way the bursting of the drops is avoided. The staff can too be lowered for this purpose with the aid of a suitable mounting device, and depending on the extent to which its lower end is under the action of electron bombardment melts. It is assumed that the rod is arranged vertically is; but it can also be arranged obliquely or horizontally.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Metallkarbidkörnern ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangplatte drehbeweglich ist, durch Wasser gekühlt wird und vorzugsweise aus Kupfer besteht. The device according to the invention for carrying out the method for the production of metal carbide grains is mainly characterized in that the collecting plate is rotatable, is cooled by water and preferably is made of copper.

Durch die drehbewegliche Platte wird das Abführen der verfestigten Körner gewährleistet; man könnte aber auch eine schräge Auffangplatte vorsehen, um die Körner unter der Wirkung der Schwerkraft herunterfallen zu lassen, oder eine in geeigneter Weise angeordnete Trommel. Es könnte auch ein endloses Band Verwendung finden, das in ein und derselben Horizontalebene eine Antriebs-und eine Spannrolle aufweist. Due to the rotating plate, the solidified Grains guaranteed; but you could also provide an inclined collecting plate, to let the grain fall under the action of gravity, or a suitably arranged drum. It could also use an endless belt find a drive pulley and a tension pulley in one and the same horizontal plane having.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung von Körnern, und zwar eine drehbewegliche Auffangplatte 1 zur Aufnahme der Tropfen, die am unteren Ende des senkrecht angeordneten vorgefritteten Stabes 2 unter der Wirkung eines Elektronenstrahls 3 abtropfen, der von einer Elektronenstrahlkanone 4 emittiert wird, wobei sich die ganze Anordnung in einem Vakuumofen oder Vakuumgehäuse 5 befindet. Man könnte noch einen oder mehrere Hilfselektronenstrahlen verwenden, wie bei 3 a angedeutet. The drawing shows schematically an embodiment for a Device for the production of grains according to the invention, namely a rotatable one Collecting plate 1 for receiving the drops, which are arranged vertically at the lower end of the drain pre-fritted rod 2 under the action of an electron beam 3, the is emitted by an electron beam gun 4, the whole arrangement is located in a vacuum furnace or vacuum housing 5. You could have one or more Use auxiliary electron beams as indicated at 3 a.

Aus den Tropfen 6 bilden sich im Verlauf der Abkühlung Körner, die dann in einem Auffangbehälter 7 gesammelt werden, in den sie mit einem Rechen bzw. Schaber 8 oder sonstwie hineingeleitet werden. In the course of cooling, grains form from the drops 6, which are then collected in a collecting container 7, in which they are with a rake or Scraper 8 or in some other way.

Selbstverständlich kann der Ofen 5 so eingerichtet sein, daß er nur der Bildung der Körner dient, die dann gesammelt werden, um schließlich wieder aufgenommen und dem Schmelztiegel eines besonderen Ofens zugeführt zu werden. Er kann aber anderseits auch so ausgestaltet sein, daß er zugleich der eigentliche Schmelzofen ist, wobei dann die Körner 6 entweder dem Schmelztiegel direkt oder - unter Zuhilfenahme bekannter Einrichtungen - einer geeigneten Zubringevorrichtung zugeleitet werden. Of course, the furnace 5 can be arranged so that it only serves to form the grains, which are then collected and finally taken up again and to be fed to the crucible of a special furnace. But he can on the other hand also be designed so that it is also the actual melting furnace, with then the grains 6 either directly to the crucible or - with the aid of known ones Facilities - be fed to a suitable feeder device.

Es können beliebige Mittel angewandt werden, um das Tempo, in dem die Körner anfallen, und ebenso deren Durchmesser nach Bedarf zu regeln. So kann man z. B. gleichzeitig auf die Leistung der Elektronenstrahlkanone 4 und auf die Drehgeschwindigkeit der Auffangscheibe 1 einwirken. Any means can be used to adjust the pace at which the grains accumulate, and also to regulate their diameter as required. So can man z. B. simultaneously on the power of the electron beam gun 4 and the speed of rotation the collecting disc 1 act.

Die Vorteile des beanspruchten Verfahrens sind insbesondere folgende: Das Verfahren eignet sich zur Beschickung von Schmelztiegeln von Barrenziehvorrichtungen mit großer Ausziehgeschwindigkeit, da man - anders als wenn man den Schmelztiegel direkt mit Schmelztropfen beschickt - die Beschickung je nach der in der Zeiteinheit erforderlichen Menge in geeigneter Weise dosieren kann; diese Beschickung kann mit jeder gewünschten Genauigkeit sichergestellt werden, da ja die Körner sehr gleichmäßig sind und im übrigen auch mit gleicher Präzision eingebracht werden können, im Gegensatz zu den mit unmittelbarer Schmelztropfenbeschickung arbeitenden Verfahren; schließlich eignet sich das Verfahren auch zum Erschmelzen und Ziehen von Stäben geringen Durchmessers, wenn man von einem Tiegel geringer Öffnungsweite ausgeht (z. B. 10 bis 15 mm), da man ja die Möglichkeit hat, den Tropfen durchmesser zu regulieren und auf diese Weise sehr kleine Körner zu erhalten, im Gegensatz zu dem Verfahren, bei dem im Lichtbogen erschmolzene Barren mechanisch zerkleinert werden. The advantages of the claimed method are in particular the following: The process is suitable for charging crucibles from ingot pulling devices with a high pull-out speed because you - unlike when you open the crucible charged directly with melt droplets - the charging depending on the unit of time can dose required amount in a suitable manner; this loading can be done with every desired accuracy can be ensured, since the grains are very even are and can also be introduced with the same precision, in contrast on the processes using direct molten droplet charging; in the end the process is also suitable for melting and drawing rods with small diameters, if one assumes a crucible with a small opening width (e.g. 10 to 15 mm), there yes you have the possibility to regulate the drop diameter and to this Way to get very small grains as opposed to the process where im Arc melted ingots are mechanically crushed.

Claims

Claims: 1. Process for the production of grains from metal carbides, especially from uranium carbides, especially for charging crucibles that are intended for the extraction of bars, characterized in that the lower end a pre-fritted rod is melted in vacuo and the droplets formed be collected on a cooled collecting plate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the melting of the rod is effected by electron bombardment.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the collecting plate is rotatable, is cooled by water and preferably consists of copper.