title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Печь с графитовым сопротивлением в виде прорезанной трубы

Печь с графитовым сопротивлением в виде прорезанной трубы

Применение для выплавки циркония печи с графитовым сопротивлением в виде прорезанной трубы было впервые предложено Кроллем и его сотр., усовершенствовавшими конструкцию менее эффективной печи с графитовым сопротивлением, применяемой Тамманном и др.
Перед описанием печи с сопротивлением в виде прорезанной графитовой трубы необходимо вернуться к вопросу о материалах для тигля, поскольку, как указывалось, по-видимому, не существует материала, не поддающегося воздействию расплавленного циркония.
Во время опытных плавок циркония в графитовых тиглях Кролль установил, что графит не очень сильно разъедается расплавленным металлом и что максимальное загрязнение последнего углеродом, по-видимому, не превышает 0,33%. Соблюдая же меры предосторожности, можно было, как правило, получать металл, содержащий около 0,15% С. Важными факторами насыщения металла углеродом являлись время и температура.
Разливка выплавленного металла производилась автоматически через небольшое отверстие в дне графитового тигля, закрывающееся пробкой из металлического циркония. Сразу же после расплавления циркония в тигле пробка расплавлялась и жидкий металл выливался в графитовую изложницу, расположенную непосредственно под тиглем. Таким образом осуществлялся простой метод плавки и литья циркония в вакууме.
Усовершенствование этой печи заключается в применении сопротивления в виде прорезанной графитовой трубы. Ток поступает по одной половине и отводится по другой; оба электрода крепятся к нижней части трубы. При таком устройстве электрическое сопротивление увеличивается почти в четыре раза по сравнению с сопротивлением такой же трубы с верхним и нижним контактами, а тепловые потери через контакты в два раза меньше, так как вводы находятся только на одном конце. Кроме того, оба контакта могут быть жестко закреплены, что позволяет трубе свободно расширяться вверх. Тепловая изоляция не представляет трудностей, так как боковые вводы отсутствуют, а установка тепловых экранов вокруг трубы не встречает трудностей. Путем прорезания необходимого количества щелей в трубе печь может быть сконструирована как одно-, так и многофазная. Ее можно легко заключить в вакуумный кожух, причем водяные и электрические вводы крепятся к жесткой плите, поддерживающей трубу, в то время как корпус печи может сниматься по мере необходимости. Схема такой печи, сконструированной по проекту Кролля, приведена на фиг. 94.

Буквой А обозначена прорезанная графитовая труба, имеющая длину 230 мм, наружный диаметр 100 мм и толщину стенки 10 мм. Прорезь не доходит до верха трубы на 50 мм.
Каждая половина прорезанной трубы поддерживается С-образным охлаждаемым водой медным сегментом, обозначенным буквой В. Электрический контакт осуществляется путем омеднения нижнего конца трубы и припайки мягким припоем каждой половины трубы к соответствующему сегменту. Удовлетворительный контакт можно также обеспечить путем плотного зажима медных клиньев между графитовой трубой и сегментами. К каждому сегменту припаиваются твердым припоем два пустотелых электрических ввода С, одновременно являющиеся вводами для охлаждающей воды. Эти вводы проходят через опорную плиту D, к которой они прикреплены. От плиты вводы изолированы неопреновыми прокладками и кольцами, одновременно являющимися вакуумными уплотнениями.
Кожух вакуумной печи состоит из цилиндрического металлического корпуса H с верхней плитой J, охлаждаемых водой. Они могут быть легко сняты с опорной плиты. К кожуху прикреплены три металлических экрана М, N и P, изготовленных соответственно из молибдена, никеля и нержавеющей стали.
В конструкции этой печи огнеупорные материалы не применяются, так как они абсорбируют газы и влагу, что затрудняет получение удовлетворительного вакуума за непродолжительный срок откачки. Процесс нагрева можно наблюдать через смотровое окно L. Печь откачивается через патрубок F; для откачки применяются механический форвакуумный насос и масляный или ртутный диффузионные насосы. Для удаления конденсирующихся паров между печью и форвакуумным насосом, а также между форвакуумным и диффузионным насосами ставятся ловушки с жидким воздухом и пятиокисью фосфора соответственно.
Энергия поступает от трансформатора, обеспечивающего мощность 5—22 квт при вторичном напряжении 4—8 в. Присоединение к вводам С осуществляется с помощью медных прутков и гибких медных проводов.
Циркониевая губка (извлеченная из восстановительного тигля) измельчается в куски для прессования на цилиндрические брикеты, пригодные для загрузки в графитовый тигель.
Перед плавкой тигель подвергается дегазации при температуре около 2000° и в нем расплавляется небольшое количество металла. Этот металл выпускают, оставляя лишь количество, достаточное для того, чтобы в донном отверстии тигля образовалась пробка.
Цирконий очень легко смачивает графит, и тигли после употребления оказываются покрытыми блестящей пленкой металлического циркония.
Перед нагревом графитовый тигель помещается в прорезанную трубу, печь герметизируется и откачивается.
В целях дегазации металла перед расплавлением некоторое время температура печи поддерживается около 1000°. Период дегазации имеет существенное значение, так как при этом удаляются водород и последние следы магния и хлористого магния.
Для сбора продуктов дестилляции рекомендуется применять охлаждаемый водой конденсатор, в противном случае они могут рассеиваться по всей печи. Продукты дестилляции гигроскопичны и, соприкасаясь с атмосферой, поглощают влагу, которую трудно удалить путем откачки.
Когда дегазация металла по показаниям вакуумметра закончена, температуру быстро повышают. Наблюдение за расплавлением металла ведется через смотровое окно. Несколько увеличив подводимую мощность, расплавляют циркониевую пробку и металл немедленно выливается в изложницу. Вакуум должен поддерживаться до охлаждения слитка.
Качество циркония, выплавленного в графитовом тигле, удовлетворительно, если не считать наличия примеси углерода. Последняя, к сожалению, значительно понижает коррозионную стойкость металла, которая зависит от степени загрязнения углеродом и от коррозионной среды. Для многих областей применения цирконий, выплавленный в графитовом тигле, обладает вполне удовлетворительными свойствами, однако наилучшие свойства имеет только металл с низким содержанием углерода.
Углерод в количестве до 0,2% не ухудшает обрабатываемости металла и из него легко можно получать пластичные листы и другие виды полуфабрикатов.
Печь с прорезанной графитовой трубой дает возможность получать цирконий и его сплавы в виде однородных слитков. Управление процессом весьма просто, и квалифицированный рабочий может без труда выплавить металл, лишь слегка загрязненный углеродом.
Обслуживание печи простое и прорезанные графитовые трубы служат продолжительное время.

title-icon Подобные новости