2.2.15. Плавка молибдена

Дуговая плавка. Во всех современных дуговых печах плавку ведут в вакууме с расходуемым молибденовым электродом и охлаждаемым медным тиглем - кристаллизатором. Металл плавится в дуге, возникающей между верхним (расходуемым) электродом и нижним электродом - расплавленным металлом в медном кристаллизаторе.

Наиболее распространены печи, в которых расходуемый электрод предварительно приготовляют из спеченных молибденовых штабиков. Стыковой сваркой штабики соединяют в электрод длиной 1 - 2,5 м. Затем их объединяют в пакет (4 - 16 штабиков и больше в зависимости от размеров кристаллизатора).

Перемещение расходуемого электрода при плавке и подвод к нему тока большей частью осуществляют с помощью штанги, на конце которой укреплен электрод. Плавку ведут вытягиванием слитка путем опускания поддона. Перед плавкой на дно кристаллизатора помешают диск из металла, подлежащего плавке. Плавку осуществляют в вакууме (0,13 – 0,013 Па) в рабочей камере печи. В зоне дуги давление примерно на два порядка выше. Постоянство напряжения дуги (30 – 60 В) поддерживается автоматически за счет регулирования расстояния между электродами (длина дуги), которое в зависимости от режима плавки колеблется от 10 до 30 мм.

Для раскисления металлов (содержание кислорода в плавленом молибдене не должно превышать 0,002 %) в состав электрода при его изготовлении вводят небольшие количества углерода, циркония, титана или их карбидов.

Легирующие добавки можно вводить в состав расходуемого электрода или вносить 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 молибдене ~ 10^-4 ÷ 10^-3 %. Получающиеся слитки имеют крупнокристаллическую структуру, что усложняет обработку давлением. С целью получения слитков с мелкозернистой структурой иногда используют гарниссажную дуговую плавку с разливом металла в изложницу.

Электронно-лучевая плавка Нагревание и плавка металлов электронным пучком основаны на превращении кинетической энергии электронов при их соударении с поверхностью металла в тепловую энергию.

Успешная плавка в электронно-лучевых печах возможна при высокой скорости откачки и остаточном давлении в плавильной камере порядка 0,0013 Па. Высокое разрежение необходимо для того, чтобы пучок электронов на пути к нагреваемому телу потерял меньше энергии на столкновение с атомами и молекулами газов, а также для удаления из расплавленного металла испаряемых примесей.

В результате электронно-лучевой плавки молибден очищается от подавляющей части примесей (в частности, от примесей О, N, C, H, Fe, Cu, Ni, Mn, Co). Для глубокой очистки от кислорода необходимо введение раскислителей.