Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1
Проведен анализ схемы электронно-лучевого нагрева при плавке тугоплавких металлов с промежуточной емкостью в установке МВ-1. Определен оптимальный режим действия перекрывающихся лучей с компенсацией перегрева. Схема применена для плавки слитков молибдена с требуемым химическим составом и качественно...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Современная электрометаллургия |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96165 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 / В.О. Мушегян, А.А. Тарасюк // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 4 (101). — С. 16-19. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96165 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-961652025-02-09T15:58:12Z Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 The determination of the optimum conditions of electron beam heating in melting of molybdenum in MV-1 equipment Мушегян, В.О. Тарасюк, А.А. Электронно-лучевые процессы Проведен анализ схемы электронно-лучевого нагрева при плавке тугоплавких металлов с промежуточной емкостью в установке МВ-1. Определен оптимальный режим действия перекрывающихся лучей с компенсацией перегрева. Схема применена для плавки слитков молибдена с требуемым химическим составом и качественной поверхностью. Analysis is made of scheme of electron beam heating in melting of refractory metals with a cold hearth in the installation MV-1. Optimum condition of action of overlapping beams with a compensation of overheating is determined. The scheme was used for melting of molybdenum ingots with required chemical composition and quality surface. 2010 Article Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 / В.О. Мушегян, А.А. Тарасюк // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 4 (101). — С. 16-19. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96165 669.187.526:51.001.57 ru Современная электрометаллургия application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевые процессы |
| spellingShingle |
Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевые процессы Мушегян, В.О. Тарасюк, А.А. Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 Современная электрометаллургия |
| description |
Проведен анализ схемы электронно-лучевого нагрева при плавке тугоплавких металлов с промежуточной емкостью в установке МВ-1. Определен оптимальный режим действия перекрывающихся лучей с компенсацией перегрева. Схема применена для плавки слитков молибдена с требуемым химическим составом и качественной поверхностью. |
| format |
Article |
| author |
Мушегян, В.О. Тарасюк, А.А. |
| author_facet |
Мушегян, В.О. Тарасюк, А.А. |
| author_sort |
Мушегян, В.О. |
| title |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 |
| title_short |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 |
| title_full |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 |
| title_fullStr |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 |
| title_full_unstemmed |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 |
| title_sort |
формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке мв-1 |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Электронно-лучевые процессы |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96165 |
| citation_txt |
Формирование оптимальных режимов электронно-лучевого нагрева при плавке молибдена в установке МВ-1 / В.О. Мушегян, А.А. Тарасюк // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 4 (101). — С. 16-19. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT mušegânvo formirovanieoptimalʹnyhrežimovélektronnolučevogonagrevapriplavkemolibdenavustanovkemv1 AT tarasûkaa formirovanieoptimalʹnyhrežimovélektronnolučevogonagrevapriplavkemolibdenavustanovkemv1 AT mušegânvo thedeterminationoftheoptimumconditionsofelectronbeamheatinginmeltingofmolybdenuminmv1equipment AT tarasûkaa thedeterminationoftheoptimumconditionsofelectronbeamheatinginmeltingofmolybdenuminmv1equipment |
| first_indexed |
2025-11-27T19:52:57Z |
| last_indexed |
2025-11-27T19:52:57Z |
| _version_ |
1849974524150284288 |
| fulltext |
УДК 669.187.526:51.001.57
ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО НАГРЕВА
ПРИ ПЛАВКЕ МОЛИБДЕНА
В УСТАНОВКЕ МВ-1
В. О. Мушегян, А. А. Тарасюк
Проведен анализ схемы электронно-лучевого нагрева при плавке тугоплавких металлов с промежуточной емкостью
в установке МВ-1. Определен оптимальный режим действия перекрывающихся лучей с компенсацией перегрева.
Схема применена для плавки слитков молибдена с требуемым химическим составом и качественной поверхностью.
Analysis is made of scheme of electron beam heating in melting of refractory metals with a cold hearth in the installation
MV-1. Optimum condition of action of overlapping beams with a compensation of overheating is determined. The scheme
was used for melting of molybdenum ingots with required chemical composition and quality surface.
Ключ е вы е с л о в а : молибден; слиток; электронно-лу-
чевой переплав; электронная пушка; нагрев; кристаллизация
Электронно-лучевая плавка (ЭЛП) наряду с ваку-
умно-дуговым переплавом (ВДП) является класси-
ческим способом рафинирования расплава и полу-
чения слитков тугоплавких металлов [1, 2]. Благо-
даря высокой концентрации энергии, гибкости и пре-
цизионности управления электронный луч способен
плавить и перегревать металлы с самыми высокими
тугоплавкими свойствами, в том числе молибден, тем-
пература плавления которого составляет 2617 °С.
В отличие от ВДП, для которого существенно
ограничен выбор переплавляемого материала как
по размерам, так и по чистоте от примесей, при
ЭЛП происходит максимальная очистка от вредных
примесей и газов даже самого загрязненного металла,
практически отсутствуют ограничения по подготовке и
характеру исходного переплавляемого сырья [3].
ЭЛП молибдена традиционно производят непо-
средственно в кристаллизатор при вертикальной
или горизонтальной подаче прутковой заготовки,
чаще в виде спрессованных, а затем спеченных
«штабиков» [4].
Для достижения высокой степени чистоты ме-
талла от примесей иногда применяют двойной ка-
пельный переплав молибдена в кристаллизатор.
Электронно-лучевая плавка с промежуточной ем-
костью (ЭЛПЕ) предоставляет еще большие воз-
можности при плавке низкосортной молибденовой
шихты: благодаря независимости процессов плавле-
ния и кристаллизации элементы шихты не нужно со-
единять между собой, а эффективность рафинирова-
ния металла от примесей повышается за счет допол-
нительной выдержки в промежуточной емкости [5].
Вместе с тем для эффективного управления про-
цессом ЭЛПЕ требуется тщательный контроль за
распределением мощности электронных лучей по
всем элементам технологической оснастки – зоне
плавления шихты в устройстве подачи, промежу-
точной емкости и кристаллизаторе. Для этого при-
меняют способы сканирования и развертки элект-
ронных лучей различной конфигурации.
На заводе ОАО «Чистое железо», г. Ереван,
Армения, восстановленный из концентрата молиб-
ден в виде спеченных брикетов (ТУ РА28-54-529-
61-661—2007) переплавляют в электронно-лучевой
© В. О. МУШЕГЯН, А. А. ТАРАСЮК, 2010
Рис.1. Электронно-лучевая установка МВ-1 (пульт управления
и четыре электронные пушки)
16
установке МВ-1, созданной в НТЦ «Патон-Арме-
ния» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины (рис. 1),
в слитки диаметром от 70 до 130 мм [6].
В указанной установке впервые применена тех-
нология плавки молибдена с использованием про-
межуточной емкости и электронных пушек тлеюще-
го разряда [7]. Это вызвано необходимостью в мак-
симальной очистке нетрадиционной исходной ших-
ты – спеченных брикетов молибдена диаметром
50 мм, длиной 50…100 мм, чистотой 98,5 %.
Процесс переплава молибдена в установке МВ-1
можно условно разделить на несколько стадий:
предварительный нагрев брикетов с целью выделе-
ния газов, плавление брикетов в промежуточную
емкость и поддержание в ней металла в расплав-
ленном состоянии; перелив металла в кристаллиза-
тор и нагрев поверхности металла в кристаллиза-
торе для формирования качественного слитка.
С учетом тугоплавкости молибдена для реали-
зации заданных параметров производительности
плавки и эффективности очистки металла от при-
месей установка содержит четыре электронно-луче-
вые пушки мощностью по 100 кВт каждая, которые
функционально обеспечивают указанные выше
стадии нагрева в динамическом режиме. Схема на-
Рис. 2. Схема нагрева следующих рабочих зон: I – нагрев брикетов
молибдена; II – плавление в промежуточной емкости; III –
поддержание жидкой ванны в промежуточной емкости; IV –
поддержание слива в кристаллизатор; V, VI – нагрев молиб-
дена в кристаллизаторе; VII – нагрев барьера при сливе и
чистке носика; 1 – ЭЛП1, ЭЛП2; 2 – ЭЛП3; 3 – ЭЛП4
Рис. 3. Блок-схема описания алгоритма работы устройства ARME 01
Рис. 4. Перекрытие зон действия электронных лучей: 1 – элек-
тронно-лучевые пушки; 2 – заготовка (ширина 0,8 м); 3 –
зона совместного нагрева; 4 – промежуточная емкость
17
грева металла при ЭЛПЕ молибдена в установке
МВ-1 приведена на рис. 2.
Для каждой пушки или групп пушек имеется
набор необходимых программ, реализуемых в виде
разверток электронных лучей в пределах заданных
параметров с использованием модулирования рас-
пределения мощности в соответствии с выбранным
технологическим режимом плавки.
Для выбора и программирования технологичес-
ких режимов управления нагревом применяют блок
управления пушками ARME 01, обеспечивающий
следующие режимы работы управления четырехка-
нальными устройствами: точка – формирование фо-
кусировки лучей в точке; кольцо – в четвертом ка-
нале образуется кольцеобразная развертка луча;
нагрев емкости – в третьем канале формируется
развертка для покрытия прямоугольной площадки;
нагрев кристаллизатора – в четвертом канале пос-
ледовательно образуются кольца различного диа-
метра для покрытия, соответствующего развертке
заполненного круга; частота – выбирается необхо-
димая частота повторения развертки (диапазон час-
тот регулируется формированием развертки от 1 до
200 Гц); распределение мощности – перераспреде-
ление мощности между двумя видами развертки (рас-
пределение мощности между развертками выбирают
в соотношении 25:75, 50:50, 0:100 и т. п.); сброс –
переход программы контроллера в первоначальное
состояние; центр – установка развертки в центре.
Блок-схема устройства ARME 01 приведена на
рис. 3.
Функционально пушки 1 обеспечивают нагрев
переплавляемых брикетов (зона I) и плавление их
в промежуточную емкость (зона II). В зоне I пос-
тепенно осуществляется прогрев и дегазация бри-
кетов с последующим плавлением в зоне II, благо-
даря чему увеличивается производительность плавки,
снижаются потери на разбрызгивание и испарение.
Пушка 2 обеспечивает нагрев металла в проме-
жуточной емкости (зона III) и периодический слив
расплава из промежуточной емкости в кристалли-
затор путем расплавления гарнисажного барьера в
зоне IV. Пушка 3 последовательно работает в зонах
V—VII, обеспечивая нагрев металла в кристаллиза-
торе, формирование качественной поверхности
слитка и чистку носика промежуточной емкости.
В ходе экспериментальных плавок в установке
МВ-1 решали проблему перегрева металла в зонах
I и II. Для плавления исходной шихты пушками 1
Рис. 5. Изменение мощности Q электронных пушек в зависи-
мости от расстояния l до оси заготовки
Рис. 6. Перераспределение мощности луча в его развертке путем изменения количества проходов сегмента (а) и точек (б) в сегменте
18
предназначена зона совместного нагрева, располо-
женная на торце заготовок (рис. 4). В этой зоне
будет фиксироваться перегрев металла, а также
более интенсивное плавление и испарение.
Для устранения перегрева следует программи-
ровать развертку электронных лучей по определен-
ному закону. Устранение совместного перегрева за-
готовки происходит за счет перераспределения
мощности электронного луча от 100 до 0 % при
прохождении зоны совместного нагрева (рис. 5).
Для реализации взаимной компенсации лучей 1
и 2 электронных пушек применяли два варианта
перераспределения мощности (рис. 6): изменение
количества проходов каждого сегмента развертки и
варьирование количества точек (времени пребыва-
ния луча) в каждом сегменте. Использовали оба
варианта. Они дали положительный результат –
равномерный нагрев сечения заготовки и промежу-
точной емкости в зоне действия первого и второго
лучей. Для выяснения предпочтительности одного из
вариантов потребуются дополнительные исследования.
Благодаря используемым оборудованию управ-
ления электронными пушками установки МВ-1 и
технологической схеме зонного нагрева металла при
плавке молибдена получены слитки диаметром до
130 мм, отличающиеся качественной поверхностью
без значительных гофр и трещин.
Химическая чистота указанных слитков по ис-
следованным элементам соответствует требованиям
марки молибдена МЧ (молибден чистый, 99,96 %
мас.), применяющейся для изделий ответственного
назначения [6]. При этом содержание примесей
уменьшилось более чем в 3 раза, а газов – в
10…100 раз.
Выводы
1. Разработаны оборудование и технологическая
схема для эффективного управления электронно-
лучевым нагревом при плавке тугоплавких метал-
лов с промежуточной емкостью.
2. Решена проблема неравномерности нагрева
металла за счет перекрытия лучей.
3. Показано, что схема успешно применяется
при плавке слитков молибдена в электронно-луче-
вой установке МВ-1 и позволяет получать качест-
венные слитки требуемого химического состава.
4. Данная схема в дальнейшем будет использо-
вана в более мощных многопушечных плавильных
установках и комбинированных аппаратах для
плавки и испарения в вакууме.
1. Заборонок Г. Ф., Зеленцов Т. И., Ронжин А. С. Элект-
ронная плавка металлов. – М. Металлургия, 1965. –
292 с.
2. Мовчан Б. А., Тихоновский А. Л., Курапов Ю. А. Элект-
ронно-лучевая плавка и рафинирование металлов и спла-
вов. – Киев: Наук. думка, 1972. – 240 с.
3. Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Три-
губ, Д. А. Козлитин и др. – Киев: Наук. думка, 1997. –
265 с.
4. Зеликман А. Н., Коршунов Б. Г. Металлургия редких ме-
таллов. – М.: Металлургия, 1991. – 432 с.
5. Электронно-лучевая плавка титана / Б. Е. Патон, Н. П.
Тригуб, С. В. Ахонин, Г. В. Жук. – Киев: Наук. думка,
2006. – 248 с.
6. Мушегян В. О. Электронно-лучевая плавка восстановлен-
ного концентрата молибдена // Современ. электрометал-
лургия. – 2009. – № 4. – С. 26—28.
7. Удрис Я. Я., Чернов В. А. Мощные электронные пушки
высоковольтного тлеющего разряда (ВТР) // Proc. II In-
tern. conf. on electron beam technologies (Varna, Bulgaria,
1988). – Varna, 1988. – P. 254.
НТЦ «Патон—Армения»
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Киевский техн. ун-т «КПИ»
Поступила 18.10.2010
19
|