Температура плавления молибдена

Высокая температура плавления молибдена устраняет возможность плавки его в обычных огнеупорах. Именно по этой причине при производстве молибденовой проволоки, прутков и листа широко применяют методы порошковой металлургии. Однако молибден можно легко плавить в электрических дуговых печах; Сарджент описал процесс производства молибденовых сплавов в электрической печи, аналогичной печи Муассана. В этом случае окись молибдена смешивалась с другими окислами легирующих металлов и с углеродом, выполняющим при плавке роль восстановителя. Тигли использовали графитовые, и в некоторых случаях для предотвращения загрязнения металла углеродом тигли футеровали окисью магния. Используя такую методику, Сарджент приготовил сплавы молибдена с висмутом, марганцем, хромом, никелем и кобальтом, но не получил положительных результатов при легировании молибдена медью и оловом. Сплавы во всех случаях оказались твердыми и хрупкими вследствие того, что они содержали значительное количество легирующих добавок в виде интерметаллических соединений. 

В 1943 г Парке и Хэм разработали метод плавления и литья молибдена, в качестве основы метода они выбрали электрическую дугу, работающую в вакууме. В первых — опытах переменный ток проходил между двумя горизонтально расположенными электродами из компактного молибдена с образованием дуги. При этом металл плавился и образовавшиеся капли собирались в бесформенный слиток. Хотя в этих экспериментах не удалось получить хорошие отливки, опытные данные все же показали, что можно получить практически приемлемые условия плавления при умеренном расходе энергии. В следующих опытах операции плавления и литья были совмещены благодаря тому, что вертикальный электрод был расположен над нижним жидким электродом. Верхний электрод состоял из нескольких прессованных и спеченных молибденовых штабиков.

Капли расплавленного молибдена

образующиеся на конце верхнего электрода

Капли расплавленного молибдена, образующиеся на конце верхнего электрода, падают в ванну жидкого металла со скоростью 6—8 г/сек (около 25 кг/час). Для решения проблемы изложницы (тигля), В которой находится расплавленный молибден, было проведено много опытов. Най-дено, что молибден можно отливать в водоохлаждаемые медные изложницы без их расплавления. Водоохлаждаемая медная стенка толщиной 3,2 мм может поглощать радиационную энергию электрической дуги мощностью 40 кет и напряжением 20 в, горящей на расстоянии 6,4 мм от нее, не испаряясь и не загрязняя металл, подвергающийся плавке. Эти факты показывают, что можно объединить плавильную камеру с изложницей и проводить плавление и литье в одну операцию.

Горение электрической дуги автоматически регулируется перемещением верхнего электрода с помощью двух роликов, имеющих на поверхности острые зубцы.

Для хорошего раскисления технических сортов молибдена в металл вводят около 0,01% С, если давление на уровне несколько выше литейной камеры поддерживать ниже 20 мкм. Количество вводимого раскислителя зависит от содержания кислорода в молибдене. Характерная особенность данного метода литья — отсутствие в отливках усадочной пористости (или незначительное ее образование). Средняя плотность от- Го°оК ,рзнз 10'17 г'см3 (максимальная плотность молибдена 10,ZZ г/смл). Поверхность молибденовой отливки, полученной в водо- охлаждаемой медной изложнице, очень грубая, и в большинстве случаев отливка подвергается обдирке на глубину приблизительно 3 мм

Использовав этот же принцип плавки, Хопкин с сотрудниками [5! разработал процесс дуговой плавки молибдена с использованием расходуемого электрода. Вибрационный питатель, предназначенный для введения легирующих добавок и раскислителя в расплавленный металл приводится в действие посредством небольшой магнитной катушки, питающейся от преобразователя переменного тока частотой 50 гц; вибрация передается через сильфонное вакуумное уплотнение на горизонтальный стальной лоток, находящийся внутри печи.

Порошок металла или раскислителя

поступает на лоток из медного бункера конической формы

Порошок металла или раскислителя поступает на лоток из медного бункера конической формы с лотка порошок ссыпается через медную направляющую воронку в кольцеобразный медный рукав, окружающий электрод, и падает в изложницу. Окно в корпусе печи, закрытое стеклом пирекс, позволяет следить за подачей порошка в изложницу во время плавки Чтобы поддерживать хорошие условия проведения плавки и предупредить разрушение изложницы, необходимо регулировать длину дуги в очень, узких пределах; для изложницы диаметром 50 мм оптимальная длина дуги будет 19,0 + 3,0 мм. Из экспериментальных данных следует, что такое изменение в длине дуги соответствует изменению напряжения дуги приблизительно на 0,4 в при использовании переменного или постоянного тока с отрицательным верхним электродом и на 0,8 в при использовании постоянного тока с положительным верхним электродом.

1лавныи принцип автоматической регулировки печи основан на зависимости между длиной дуги и ее напряжением; при повышении напряжения дуги увеличивается скорость подачи электрода, и наоборот. Технология плавки в аргоне аналогична технологии плавки в вакууме с добавочной операцией впуска аргона в печь после ее эвакуации через, ловушку с жидким азотом.

Расходуемые электроды изготавливаются методом порошковой металлургии с применением спекания прессованных штабиков квадратного сечения в атмосфере водорода и последующей обработки давлением. Полученные прутки рихтуют, подвергают бесцентровой шлифовке и используют для подводки тока и в качестве электродов опускающего роликового механизма печи. Молибденовый диск для затравки изготавливают путем прессования и спекания молибденового порошка или же отковывают из молибденового слитка высокой степени чистоты.

Существенные затруднения возникают при разработке методов легирования молибдена, которые обеспечили бы минимальную сегрегацию- легирующего элемента в слитку и минимальные его потери во время плавки; лучшим методом, на первый взгляд, является введение необходимых добавок в молибденовый расходуемый электрод в процессе его изготовления. К сожалению, этот метод имеет серьезные недостатки, и в практических условиях его можно применять только для незначительного числа металлов. Авторы остановили свой выбор на методе непрерывного введения добавок в виде порошка, поступающего в металл из бункера, находящегося в плавильной камере, с помощью вибрационного питателя.