WO2023239254A1 - Способ получения лигатуры цирконий-ниобий - Google Patents
Способ получения лигатуры цирконий-ниобий Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023239254A1 WO2023239254A1 PCT/RU2022/000353 RU2022000353W WO2023239254A1 WO 2023239254 A1 WO2023239254 A1 WO 2023239254A1 RU 2022000353 W RU2022000353 W RU 2022000353W WO 2023239254 A1 WO2023239254 A1 WO 2023239254A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- zirconium
- niobium
- alloy
- ingot
- smelting
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 56
- GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N niobium zirconium Chemical compound [Zr].[Nb] GFUGMBIZUXZOAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 51
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 21
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 18
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 claims description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 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 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims description 4
- 238000010314 arc-melting process Methods 0.000 claims description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 101150023756 HSPA13 gene Proteins 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 35
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 35
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/20—Arc remelting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C16/00—Alloys based on zirconium
Definitions
- the method relates to the field of metallurgy, including methods for the production of zirconium alloy ingots and can be used in the nuclear industry.
- the main disadvantage of this method is the difficulty of manufacturing the mold necessary for smelting a pyramidal ingot with the given dimensions.
- Another disadvantage of this method is the difficulty of mechanically processing the resulting ingot and making a compact alloy from it, which can be added to the charge for smelting the ingots.
- the disadvantage of this method is that in the case of obtaining a zirconium-niobium alloy when feeding compact pieces of niobium, which has a melting point of 2693 K, into a zirconium melt, the melting point of which is 2125 K, complete dissolution of niobium is not ensured and pieces of unmelted niobium may enter the alloy ingot , which subsequently give rise to local inclusions or areas of chemical heterogeneity in ingots of zirconium alloys.
- the use of a special melting unit for melting niobium and a melt supply system under vacuum conditions is required.
- the closest to the claimed method for producing a zirconium-niobium alloy is a method in which the zirconium-containing material is placed on the bottom of the crystallizer of an electron beam installation, the alloying component - niobium - is loaded onto it, the alloy is obtained by first melting the niobium with an electron beam, after which the zirconium-containing material is melted , mixing of the molten metal occurs by an external electromagnetic field (Patent RU2313591C2, published December 27, 2007).
- the main disadvantage of this method is the low yield, due to the use of an electron beam scull installation, a feature of ingot smelting in which is the incomplete draining of the molten metal into the copper mold.
- a disadvantage of this method is the impossibility of using it to obtain master alloys from zirconium powder and/or niobium powder, which are the main source materials for Russian-made zirconium alloy ingots.
- Another disadvantage of the method is the need to use electromagnetic stirring, which limits the applicability of the method, since not all types of electron beam furnaces are equipped with a solenoid capable of creating electromagnetic fields.
- the task is to develop a universal method for producing zirconium-niobium alloy from a compact and powdery starting material of a given chemical composition and with a high yield.
- the technical result is the production of a zirconium - niobium alloy with high homogeneity of the chemical composition and yield from a compact and powdery starting material.
- the technical result in the method is achieved by producing a zirconium-niobium alloy by smelting an alloy ingot, characterized in that a consumable electrode or a consumable workpiece is formed from zirconium-containing and niobium-containing materials in the mass ratio of zirconium to niobium: where C Zr is the concentration of zirconium, mass. %;
- C N b is the concentration of niobium, wt.%, and smelting is carried out by double remelting.
- Zirconium iodide and/or zirconium ingot and/or zirconium production turnovers and/or zirconium wire and/or zirconium sponge or zirconium powder and/or zirconium production turnovers are used as zirconium-containing material.
- Niobium ingot and/or niobium strips and/or niobium powder are used as niobium-containing material.
- revolutions of zirconium production revolutions of binary alloys of zirconium with niobium and/or revolutions of zirconium are used.
- briquettes are first pressed from them, followed by the formation of a rod by electron beam welding.
- the consumable electrode or consumable workpiece is tied with zirconium wire and/or joined by electron beam welding.
- the alloy ingot is smelted by double vacuum-arc remelting.
- the smelting of the alloy ingot is carried out according to the scheme: first electron beam, second vacuum arc remelting. h
- electromagnetic stirring is used.
- the melting temperature of the alloy exceeds the melting point of zirconium by more than 150 K, which can lead to incomplete melting of the alloy and the formation of structural and phase inhomogeneities in the form of areas with a high niobium content in zirconium niobium-containing ingots alloys and products made from them, which is not acceptable.
- Double remelting is sufficient to ensure melting, averaging the composition and obtaining a highly homogeneous chemical composition of the zirconium-niobium alloy.
- the first remelting is carried out to melt the initial components of the charge, the second remelting is to ensure a uniform distribution of elements in the volume of the ingots. Due to the high activity of zirconium and niobium, the smelting of the alloy ingot is carried out in vacuum arc or electron beam installations.
- electromagnetic stirring is used through the use of a solenoid.
- the developed method ensures the production of zirconium-niobium alloy with high yield, which is confirmed by examples.
- Briquettes were pressed from niobium powder with a diameter of 50 mm. The briquettes were pressed using a hydraulic press with a specific pressing pressure of at least 1000 kg/cm 2 . A rod is formed from compressed briquettes using electron beam welding.
- the consumable workpiece was formed by tying the rod and rods of zirconium iodide with zirconium wire in a mass ratio zirconium to niobium 0.45 (69% niobium and 31% zirconium).
- the CNb mass of the consumable workpiece was 16.3 kg.
- the melting temperature of the zirconium-niobium alloy was studied by heating the ingot in an ES 60 ⁇ 1 ⁇ 3 electron beam furnace (number of measurements 10 pcs.). Melting temperature measurements were carried out with an IS 300 MV 25 infrared pyrometer. The melting temperature of the alloy was 2260-2268 K, the maximum difference in the melting temperature of the alloy and the melting temperature of zirconium was no more than 143 K, therefore, when smelting zirconium alloy ingots using the resulting alloy, it was completely will melt. The yield was 95.9%.
- Briquettes were pressed from zirconium sponge with a diameter of 50 mm. The briquettes were pressed using a hydraulic press with a specific pressing pressure of at least 1000 kg/cm 2 . A rod is formed from compressed briquettes using electron beam welding.
- the mass of the consumed ⁇ Nb billet was 17.3 kg.
- a alloy ingot with a diameter of 160 mm and a weight of 16.0 kg was smelted sequentially by electron beam remelting in an ES 60 ⁇ 1 ⁇ 3 installation and vacuum smart-arc remelting in a VDP 300 furnace.
- the melting temperature study was carried out by heating the ingot in an ES 60 ⁇ 1 ⁇ 3 electron beam furnace (number of measurements 10 pcs.). Melting temperature measurements were carried out with an IS 300 MV 25 infrared pyrometer. The melting temperature of the alloy was 2133-2138 K, the maximum difference in the melting temperature of the alloy and the melting temperature of zirconium was no more than 13 K, therefore, when smelting zirconium alloy ingots using the resulting alloy, it was completely will melt. The yield was 96.4%.
- Example #3 Example #3:
- the melting temperature study was carried out by heating the ingot in an ES 60 ⁇ 1 ⁇ 3 electron beam furnace (number of measurements 10 pcs.). Melting temperature measurements were carried out with an IS 300 MV 25 infrared pyrometer. The melting temperature of the alloy was 2128-2133 K, the maximum difference in the melting temperature of the alloy and the melting temperature of zirconium was no more than 8 K, therefore, when smelting zirconium alloy ingots using the resulting alloy, it was completely will melt. The yield was 97.0%.
- the weight of the electrodes was 14.8 and 14.9 kg.
- a alloy ingot with a diameter of 160 mm and a weight of 26 kg was smelted by double vacuum-arc remelting in a VDP 300 furnace.
- the electrode for the second vacuum-arc remelting was formed from two ingots of the first remelting using electron beam welding.
- Table 4 Analysis of the results indicates sufficient homogeneity of the resulting alloy ingots.
- the melting temperature study was carried out by heating the ingot in an ES 60 ⁇ 1 ⁇ 3 electron beam furnace (number of measurements 10 pcs.). Melting temperature measurements were carried out with an IS 300 MV 25 infrared pyrometer. The melting temperature of the alloy was 2110-2118 K, which is lower than the melting point of zirconium - the base of the alloy; therefore, when smelting zirconium alloy ingots using the resulting alloy, it will completely melt without the formation of structural and phase inhomogeneities . The yield was 98.1%.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в атомной промышленности. Способ получения лигатуры цирконий-ниобий путем выплавки лигатурного слитка включает этап предварительного формирования расходуемого электрода или расходуемой заготовки из цирконийсодержащего и ниобийсодержащего материалов в массовом соотношении циркония к ниобию: CZr /СNb =0,45-2,13, где CZr - концентрация циркония, масс. %, СNb - концентрация ниобия, масс. %. Выплавку осуществляют двукратным переплавом. Способ позволяет получить однородные по химическому составу лигатуры сплавы цирконий-ниобий, обладающие оптимальными технико-экономическими показателями и температурой плавления не более чем на 150 К выше температуры плавления циркония, что исключает причину образования структурно-фазовых неоднородностей в виде областей с повышенным содержанием ниобия в слитках и изделиях из них.
Description
Способ получения лигатуры цирконий-ниобий
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Способ относится к области металлургии, в том числе к способам производства слитков циркониевых сплавов и может быть использован в атомной промышленности.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ получения слитка лигатурного сплава выполненного из секций, сопряженных друг с другом, в виде пирамид с сужающимся вниз сечением, с закругленными ребрами и вершиной и расположенным вверху ромбовидным плоским основанием (Патент RU1390899C, опубликован 26.06.1986).
Основной недостаток данного способа - трудность изготовления изложницы необходимой для выплавки пирамидального слитка с заданными размерами. Также недостатком данного способа является трудность механической обработки полученного слитка и изготовления из него компактной лигатуры, которую возможно ввести в состав шихты для выплавки слитков.
Известен способ получения лигатур непосредственным сплавлением металлов, при котором в специальном агрегате расплавляют основной компонент лигатуры и перегревают его. Затем в расплав вводят легирующие компоненты в твердом или жидком состоянии. Температуру сплава доводят до необходимого уровня, производят металлургическую обработку и затем расплав разливают в чушки или плиты (Андреев А. Л., Аношкин Н.Ф., Добаткин В.И. и др. Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1978. - с.95-96).
Недостатком данного способа является то, что в случае получения лигатуры цирконий-ниобий при подаче компактных кусков ниобия, имеющего температуру плавления 2693 К, в расплав циркония, температура плавления которого 2125 К, не обеспечивается полное растворение ниобия и возможно попадание в слиток лигатуры кусочков нерасплавленного ниобия,
которые в дальнейшем дают локальные включения или области химической неоднородности в слитках циркониевых сплавов. В случае подачи ниобия в жидком состоянии в расплав циркония требуется применение специального плавильного агрегата для расплавления ниобия и системы подачи расплава в условиях вакуума.
Наиболее близким к заявляемому способу получению лигатуры цирконий-ниобий является способ, в котором цирконийсодержащий материал укладывают на дно кристаллизатора электронно-лучевой установки, на него загружают легирующий компонент - ниобий, лигатуру получают за счёт расплавления электронным лучом сначала ниобия, после чего осуществляют расплавление цирконийсодержащего материала, перемешивание расплавленного металла происходит внешним электромагнитным полем (Патент RU2313591C2, опубликован 27.12.2007).
Главный недостаток данного способа - низкий выход в годное, обусловленный применением электронно-лучевой гарниссажной установки, особенностью выплавки слитков в которой, является неполный слив расплавленного металла в медную форму.
Также недостатком данного способа является невозможность его применения для получения лигатуры из порошка циркония и/или порошка ниобия, которые является основными исходными материалами для слитков циркониевых сплавов российского производства. Ещё одним недостатком способа является необходимость применения электромагнитного перемешивания, что ограничивает применимость способа, так как не все типы электронно-лучевых печей оборудованы соленоидом, способным создавать электромагнитные поля.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача заключается в разработке универсального способа получения лигатуры цирконий-ниобий из компактного и порошкового исходного материала заданного химического состава и обладающим высоким выходом в годное.
Техническим результатом является получение лигатуры цирконий - ниобий с высокой однородностью химического состава и выходом в годное из компактного и порошкового исходного материала.
Технический результат в способе достигается получением лигатуры цирконий-ниобий путем выплавки лигатурного слитка, отличающийся тем, что формируют расходуемый электрод или расходуемую заготовку из цирконийсодержащего и ниобийсодержащего материалов в массовом соотношении циркония к ниобию:
где CZr - концентрация циркония, масс. %;
CNb - концентрация ниобия, масс.%, а выплавку осуществляют двукратным переплавом.
В качестве цирконийсодержащего материала используют йодидный цирконий и/или слиток циркония и/или обороты циркониевого производства и/или проволоку циркония и/или губку циркония или порошок циркония и/или обороты циркониевого производства.
В качестве ниобийсодержащего материала используют слиток ниобия и/или полосы из ниобия и/или порошок ниобия.
В качестве оборотов циркониевого производства применяют обороты бинарных сплавов циркония с ниобием и/или обороты из циркония.
При использовании губки циркония или порошка циркония или порошка ниобия вначале прессуют из них брикеты с последующим формированием стержня электронно-лучевой сваркой.
Расходуемый электрод или расходуемую заготовку обвязывают циркониевой проволокой и/или соединяют электронно-лучевой сваркой.
Выплавку лигатурного слитка осуществляют двукратным вакуумнодуговым переплавом.
Выплавку лигатурного слитка осуществляют по схеме первый электронно-лучевой второй вакуумно-дуговой переплав. з
В процессе вакуумно -дуговой плавки применяют электромагнитное перемешивание .
При массовом соотношении циркония к ниобию —
в исходном CNb шихтовом материале более 2,13 выплавка лигатурного слитка экономически нецелесообразна, так как затраты на выплавку лигатурного слитка будут превышать получаемый от них экономический эффект, из-за использования большого количества материала лигатурного слитка при выплавке слитков циркониевых ниобийсодержащих сплавов с его использованием.
При массовом соотношении циркония к ниобию
— в исходном CNb шихтовом материале менее 0,45 температура плавления лигатуры превышает температуру плавления циркония на более чем 150 К, что может привести к не полному расплавлению лигатуры и образованию структурно-фазовых неоднородностей в виде областей с повышенным содержанием ниобия в слитках циркониевых ниобийсодержащих сплавов и изделиях из них, что не допустимо.
Двукратный переплав достаточен для обеспечения расплавления, усреднения состава и получения высокооднородного по химическому составу лигатуры цирконий-ниобий. Первый переплав проводится для расплавления исходных компонентов шихты, второй переплав - для однородного распределения элементов в объёме слитков. Из-за высокой активности циркония и ниобия, выплавку лигатурного слитка осуществляют в вакуумно -дуговых или электронно-лучевых установках.
Для обеспечения высокой однородности химического состава слитков при вакуумно -дуговых переплавах применяется электромагнитное перемешивание за счёт применения соленоида.
Разработанный способ обеспечивает получение лигатуры цирконий- ниобий с высоким выходом в годное, что подтверждается примерами.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данный способ осуществляли:
Пример №1:
Брикеты прессовали из порошка ниобия диаметром 50 мм. Прессование брикетов проводилось на гидравлическом прессе с удельным давлением прессования не менее 1000 кг/см2. Из спрессованных брикетов способом электронно-лучевой сварки сформирован стержень.
Расходуемую заготовку формировали путём обвязки стержня и прутков йодидного циркония циркониевой проволокой в массовом соотношении
циркония к ниобию 0,45 (69 % ниобия и 31 % циркония). Масса CNb расходуемой заготовки составила 16,3 кг.
Лигатурный слиток диаметром 160 мм и весом 15,1 кг выплавляли последовательно электронно-лучевым переплавом в установке ES 60\1\3 и вакуумно -дуговым переплавом в печи ВДП 300. Результаты исследования содержания ниобия в экспериментальном лигатурном слитке приведены в таблице 1. Анализ результатов свидетельствует о достаточной однородности получаемых лигатурных слитков.
Таблица 1 - Содержание ниобия в экспериментальном лигатурном слитке диаметром 160 мм, масс. %
Исследование температуры плавления лигатуры цирконий-ниобий проводилось нагревом слитка в электронно-лучевой печи ES 60\1\3 (количество измерений 10 шт.). Измерения температуры плавления проводились инфракрасным пирометром марки IS 300 МВ 25. Температура плавления лигатуры составила 2260-2268 К, максимальная разница в температуре плавления лигатуры и температуре плавления циркония составила не более 143 К, следовательно, при выплавке слитков циркониевых сплавов с использованием полученной лигатуры она полностью расплавится. Выход в годное составил 95,9 %.
Пример №2:
Брикеты прессовали из циркониевой губки циркония диаметром 50 мм. Прессование брикетов проводилось на гидравлическом прессе с удельным давлением прессования не менее 1000 кг/см2. Из спрессованных брикетов способом электронно-лучевой сварки сформирован стержень.
Расходуемую заготовку формировали путём обвязки стержня и полос ниобия циркониевой проволокой в массовом соотношении циркония к С-7 ниобию ~ = 0,82 (55 % ниобия и 45 % циркония). Масса расходуемой ^Nb заготовки составила 17,3 кг.
Лигатурный слиток диаметром 160 мм и весом 16,0 кг выплавляли последовательно электронно-лучевым переплавом в установке ES 60\1\3 и ваку умно -дуговым переплавом в печи ВДП 300.
Результаты исследования содержания ниобия в экспериментальном лигатурном слитке приведены в таблице 2. Анализ результатов свидетельствует о достаточной однородности получаемых лигатурных слитков
Таблица 2 - Содержание ниобия в экспериментальном лигатурном слитке диаметром 160 мм, масс. %
Исследование температуры плавления проводилось нагревом слитка в электронно-лучевой печи ES 60\1\3 (количество измерений 10 шт.). Измерения температуры плавления проводились инфракрасным пирометром марки IS 300 МВ 25. Температура плавления лигатуры составила 2133-2138 К, максимальная разница в температуре плавления лигатуры и температуре плавления циркония составила не более 13 К, следовательно, при выплавке слитков циркониевых сплавов с использованием полученной лигатуры она полностью расплавится. Выход в годное составил 96,4 %.
Пример №3:
Расходуемую заготовку формировали путём обвязки слитка ниобия диаметром 48 мм и слитка циркония диаметром 48 мм циркониевой проволокой в массовом соотношении циркония к ниобию
=0,78 (56 % Сыь ниобия и 44 % циркония).
Лигатурный слиток диаметром 160 мм и весом 17,7 кг выплавляли последовательно электронно-лучевым переплавом в установке ES 60\1\3 и вакуумно-дуговым переплавом в печи ВДП 300. Результаты исследования содержания ниобия в экспериментальном лигатурном слитке приведены в таблице 3. Анализ результатов свидетельствует о достаточной однородности получаемых лигатурных слитков.
Таблица 3 - Содержание ниобия в экспериментальном лигатурном слитке диаметром 160 мм, масс. %
Исследование температуры плавления проводилось нагревом слитка в электронно-лучевой печи ES 60\1\3 (количество измерений 10 шт.). Измерения температуры плавления проводились инфракрасным пирометром марки IS 300 МВ 25. Температура плавления лигатуры составила 2128-2133 К, максимальная разница в температуре плавления лигатуры и температуре плавления циркония составила не более 8 К, следовательно, при выплавке слитков циркониевых сплавов с использованием полученной лигатуры она полностью расплавится. Выход в годное составил 97,0 %.
Пример №4:
Два расходуемых электрода формировали путём обвязки слитков ниобия диаметром 50 мм, йодидного циркония в виде прутков и оборотов бинарного сплава цирконий с 1% ниобия циркониевой проволокой в массовом соотношении циркония к ниобию = 2,125 (32 % ниобия и 68 % Смь циркония). Вес электродов составил 14,8 и 14,9 кг.
Лигатурный слиток диаметром 160 мм и весом 26 кг выплавляли двукратным вакуумно-дуговым переплавом в печи ВДП 300. Электрод для второго вакуумно-дугового переплава формировали из двух слитков первого переплава способом электронно-лучевой сварки. Результаты исследования содержания ниобия в экспериментальном лигатурном слитке приведены в таблице 4. Анализ результатов свидетельствует о достаточной однородности получаемых лигатурных слитков.
Таблица 4 - Содержание ниобия в экспериментальном лигатурном слитке диаметром 160 мм, масс. %
Исследование температуры плавления проводилось нагревом слитка в электронно-лучевой печи ES 60\1\3 (количество измерений 10 шт.). Измерения температуры плавления проводились инфракрасным пирометром марки IS 300 МВ 25. Температура плавления лигатуры составила 2110-2118 К, что ниже температуры плавления циркония - основы сплава, следовательно, при выплавке слитков циркониевых сплавов с использованием полученной лигатуры она полностью расплавится без образования структурно-фазовых неоднородностей. Выход в годное составил 98,1 %.
Результаты анализа химического состава лигатур цирконий-ниобий в том числе выплавленной по прототипу, а также рассчитанные выхода в годное приведены в таблице 5.
1 аолица э - Химический состав слитков лигатур цирконий-ниобий и выхода в годное
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ Таким образом, разработан способ получения лигатуры цирконий- ниобий, позволяющий получать однородные по химическому составу лигатуры сплава цирконий-ниобий, обладающие оптимальными техникоэкономическими показателями и температурой плавления не более чем на 150 К выше температуры плавления циркония, из компактного и порошкового исходного материала с высокой однородностью химического состава и выходом в годное.
Claims
1. Способ получения лигатуры цирконий-ниобий путем выплавки лигатурного слитка, отличающийся тем, что предварительно формируют расходуемый электрод или расходуемую заготовку из цирконийсодержащего и ниобийсодержащего материалов в массовом соотношении циркония к ниобию:
7^- =0,45-2,13,
Стчь гдеС2г - концентрация циркония, масс. %;
CNb - концентрация ниобия, масс.%, а выплавку осуществляют двукратным переплавом.
2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в качестве цирконийсодержащего материала используют йодидный цирконий и/или слиток циркония и/или обороты циркониевого производства и/или проволоку циркония и/или губку циркония или порошок циркония и/или обороты циркониевого производства.
3. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что в качестве ниобийсодержащего материала используют слиток ниобия и/или полосы из ниобия и/или порошок ниобия.
4. Способ по пункту 2, отличающийся тем, что в качестве оборотов циркониевого производства применяют обороты бинарных сплавов циркония с ниобием и/или обороты из циркония.
5. Способ по любому из пунктов 2, 3 отличающийся тем, что при использовании губки циркония или порошка циркония или порошка ниобия вначале прессуют из них брикеты с последующим формированием стержня электронно-лучевой сваркой.
6. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что расходуемый электрод или расходуемую заготовку обвязывают циркониевой проволокой и/или соединяют электронно-лучевой сваркой.
7. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что выплавку лигатурного слитка осуществляют двукратным вакуумно-дуговым переплавом.
8. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что выплавку лигатурного слитка осуществляют по схеме первый электронно-лучевой второй вакуумнодуговой переплав.
9. Способ по любому из пунктов 7,8 отличающийся тем, что в процессе вакуумно-дуговой плавки применяют электромагнитное перемешивание.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2022115534 | 2022-06-08 | ||
| RU2022115534A RU2796507C1 (ru) | 2022-06-08 | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023239254A1 true WO2023239254A1 (ru) | 2023-12-14 |
Family
ID=89118626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2022/000353 WO2023239254A1 (ru) | 2022-06-08 | 2022-12-01 | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023239254A1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834189A1 (ru) * | 1979-06-22 | 1981-05-30 | Институт Проблем Литья Ан Украинскойсср | Лигатура |
| RU2003727C1 (ru) * | 1992-05-26 | 1993-11-30 | Научно-Производственное Объединение "Магнетон" | Лигатура |
| RU2212466C2 (ru) * | 2001-07-04 | 2003-09-20 | Открытое акционерное общество "Соликамский магниевый завод" | Лигатура |
| RU2313591C2 (ru) * | 2005-12-19 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий |
| CN101701298B (zh) * | 2009-10-29 | 2012-10-24 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种核级锆铌合金铸锭的制备方法 |
| CN105296803B (zh) * | 2015-12-07 | 2017-10-03 | 西部新锆核材料科技有限公司 | 一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金及其制备方法 |
| CN111748707A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-09 | 广东华鳌合金新材料有限公司 | 一种k418母合金真空感应熔炼元素控制方法 |
-
2022
- 2022-12-01 WO PCT/RU2022/000353 patent/WO2023239254A1/ru unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834189A1 (ru) * | 1979-06-22 | 1981-05-30 | Институт Проблем Литья Ан Украинскойсср | Лигатура |
| RU2003727C1 (ru) * | 1992-05-26 | 1993-11-30 | Научно-Производственное Объединение "Магнетон" | Лигатура |
| RU2212466C2 (ru) * | 2001-07-04 | 2003-09-20 | Открытое акционерное общество "Соликамский магниевый завод" | Лигатура |
| RU2313591C2 (ru) * | 2005-12-19 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий |
| CN101701298B (zh) * | 2009-10-29 | 2012-10-24 | 国核宝钛锆业股份公司 | 一种核级锆铌合金铸锭的制备方法 |
| CN105296803B (zh) * | 2015-12-07 | 2017-10-03 | 西部新锆核材料科技有限公司 | 一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金及其制备方法 |
| CN111748707A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-10-09 | 广东华鳌合金新材料有限公司 | 一种k418母合金真空感应熔炼元素控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101701298B (zh) | 一种核级锆铌合金铸锭的制备方法 | |
| JP5048222B2 (ja) | 活性高融点金属合金の長尺鋳塊製造法 | |
| RU2770845C2 (ru) | Способ производства танталовых сплавов | |
| Liu et al. | The influence of carbon content on Al–Ti–C master alloy prepared by the self-propagating high-temperature synthesis in melt method and its refining effect on AZ31 alloy | |
| WO2019160439A1 (ru) | Способ получения слитков из сплавов циркония на основе магниетермической губки | |
| WO1997000978A1 (en) | Process for the manufacture of a high carbon cobalt-chromium-molybdenum alloy | |
| WO2023239254A1 (ru) | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий | |
| RU2796507C1 (ru) | Способ получения лигатуры цирконий-ниобий | |
| JPH04131330A (ja) | 純チタン又はチタン合金材の製造方法 | |
| JP6847497B2 (ja) | タンタル合金及びニオブ合金を生成するための方法 | |
| JPH04158955A (ja) | Ａｌを含有するＴｉ合金インゴットの溶製方法 | |
| JP2011173172A (ja) | 活性高融点金属合金の長尺鋳塊製造法 | |
| CN109280786B (zh) | 一种铝钨中间合金及其生产方法 | |
| JPS58133338A (ja) | チタン族金属またはその合金の溶解法 | |
| RU2770807C1 (ru) | Способ получения заготовки из низколегированных сплавов на медной основе | |
| RU2167949C1 (ru) | Способ получения слитков из сплавов на основе ванадия с титаном и хромом вакуумной дуговой гарнисажной плавкой | |
| RU2365464C2 (ru) | Способ получения расходуемого электрода на основе губчатого металла | |
| RU2302476C2 (ru) | Способ получения сплавов на основе циркония | |
| RU2302475C2 (ru) | Способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов вакуумной дуговой гарнисажной плавкой | |
| RU2204618C1 (ru) | Способ получения слитков тантала | |
| RU2314355C1 (ru) | Способ получения расходуемых электродов | |
| RU2365643C2 (ru) | Способ получения слитков цирконий-ниобиевого сплава, микролегированных железом и кислородом | |
| JP2002275551A (ja) | バナジウム合金の製造方法 | |
| RU2217515C1 (ru) | Способ получения слитков из сплавов на основе тугоплавких металлов | |
| RU2593807C2 (ru) | Способ получения слитков гафния вакуумно-дуговым переплавом |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22945965 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |