2.1.19. Плавка вольфрама

Наряду с методами порошковой металлургии в последнее время, в связи с развитием техники, применяют дуговую и электроннолучевую плавку вольфрамового порошка с последующей обработкой металла давлением.

2.1.19.1. Дуговая плавка

Дуговую плавку проводят в вакууме с расходуемым вольфрамовым электродом, спеченным из порошка и охлаждаемым медным тиглем - кристаллизатором. Получают любые по размерам заготовки, от 500 до 3000 кг.

Штабики стыковой сваркой связывают в прутки 12,5 м и связывают в пакеты по 416 прутков. Металл плавится в дуге между верхним расходуемым электродом (из спечённых штабиков) и нижним расплавленным металлом Расходуемый электрод перемещается вниз по мере оплавления. Выплавляемый металл стекает в медный кристаллизатор, охлаждаемый водой. Кристаллизатор покрыт защитным гарниссажем. Процесс плавки ведут в вакууме. Плавку ведут большей частью на постоянном токе при полярности: расходуемый электрод – катод, расплав – анод. Длина дуги составляет 23 см. Постоянство напряжения дуги (3060 В) поддерживается автоматически за счёт регулирования расстояния между электродами. Сила тока – 23 кА. Температура жидкого металла больше его температуры плавления на 150180 C.

Для удаления O₂ из вольфрама в состав электрода, при приготовлении, вводят небольшие количества Ti, Zr, или C. Эти добавки можно вносить и в зону дуги. Так как при дуговой плавке в расплавленном состоянии находится кратковременно небольшая доля металла, легирующие добавки распределяются неравномерно. Для получения однородного по составу слитка обычно проводят повторную плавку.

После вакуумной дуговой плавки с раскислением содержание примесей в вольфраме снижается и находится в пределах, %: кислород 1∙10^-310^-4; водород 3∙10^-410^-5; азот 1∙10^-310^-4; углерод 2∙10^-3. Получающиеся слитки имеют крупнокристаллическую структуру, что усложняет обработку давлением. С целью получения слитков с мелкозернистой структурой иногда используют гарниссажную плавку с разливом металла в изложницу.

2.1.19.2. Электронно-лучевая плавка

Нагрев и плавка металла осуществляется электронным пучком. При напряжении 3035 кВ, подавляющая часть энергии переходит в тепловую, и лишь незначительное количество в рентгеновскую.

Печь состоит из электронной пушки, в которой создаётся управляемый поток электронов, плавильной камеры и источника постоянного тока. Процесс ведут в вакууме.

Детали пушки: катод – диски вольфрама или тантала, полый анод, фокусирующая электромагнитная катушка и диафрагма. Электронный пучок через диафрагму выходит в плавильную камеру. Мощность пушки зависит от диаметра выплавляемых слитков.

В отличие от дуговой, в электронно-лучевой печи металл можно перегреть больше чем на 200 C(~ на 1000 C) выше температуры плавления.

Получающиеся слитки вольфрама имеют крупнокристаллическую структуру, поэтому после электронно-лучевой плавки их переплавляют дуговой плавкой.

2.2. Металлургия молибдена

2.2.1. Краткая историческая справка

Молибден открыт шведским химиком Шееле в 1778 г. в наиболее распространенном его минерале – молибдените, который в течение многих столетий считали разновидностью графита. Металлический молибден впервые получен в 1781 г. восстановлением триоксида молибдена углеродом. Более чистый металл в начале ХIX в. получил Берцелиус восстановлением триоксида молибдена водородом. Лишь более ста лет спустя после его открытия молибден получил широкое промышленное применение. Начало широкого развития производства молибденовых сталей относится к 1910 г., когда были обнаружены особые свойства орудийных сталей, содержащих молибден. В дальнейшем молибден стал важным компонентом различных конструкционных, жаростойких и коррозионных сталей.