JPS62133023A - Hearth for producing zirconium and its manufacture - Google Patents
Hearth for producing zirconium and its manufactureInfo
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- JPS62133023A JPS62133023A JP27211985A JP27211985A JPS62133023A JP S62133023 A JPS62133023 A JP S62133023A JP 27211985 A JP27211985 A JP 27211985A JP 27211985 A JP27211985 A JP 27211985A JP S62133023 A JPS62133023 A JP S62133023A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ジルコニウム材の製造用ハースおよびその製
造方法に係り、特に電子ビームを用いてジルコニウムを
真空下で精製溶解するのに用いられるハーフ及びその製
造方法に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hearth for manufacturing zirconium material and a method for manufacturing the same, and particularly to a hearth used for refining and melting zirconium under vacuum using an electron beam. and its manufacturing method.
現在、原子炉の核燃料を収容する燃料被覆管は、原子炉
内で使用されるため、（１）耐食性が優れていること、
（２）非反応性でかつ熱伝導性が良好なこと、（３）靭
性及び延性が高いこと、（４）中性子吸収断面積が小さ
いことなどが要求される。Currently, fuel cladding tubes that house nuclear fuel in nuclear reactors are used in nuclear reactors, so they (1) have excellent corrosion resistance;
(2) non-reactivity and good thermal conductivity; (3) high toughness and ductility; and (4) small neutron absorption cross-section.
ジルコニウム合金は、上記要求を満足することから燃料
被覆管として広く使用されている。ジルコニウム合金か
らなる燃料被覆管は、定常条件下では優秀な燃料被覆管
であるが、原子炉の負荷変動が大きい場合、核燃料から
放出されるヨウ素ガスによる腐食と、燃料ベレットの膨
張によって生ずる応力の作用によって応力腐食割れが発
生し、破損する虞れがある。Zirconium alloys are widely used as fuel cladding tubes because they satisfy the above requirements. Fuel cladding made of zirconium alloy is an excellent fuel cladding under steady conditions, but when reactor load fluctuations are large, it suffers from corrosion due to iodine gas released from nuclear fuel and stress caused by expansion of fuel pellets. There is a risk that stress corrosion cracking will occur due to this action, resulting in damage.
−・５．２％料ｍｌ管の応力腐食割れを防止する方法と
して、核燃料ペレットと被覆管との間に各種の金属障壁
クッションを設けることが知られている。ジルコニウム
合金を使用する被覆管の場合、金属障壁として純ジルコ
ニウムを内張した複合型被覆管が存在する（特開昭５４
−５９６００号）。純ジルコニウムを内張すする理由は
、純ジルコニウムはジルコニウム合金に比べて中性子照
射中、軟らかさを維持するため、燃料被覆管と核燃料ペ
レットとの相互作用を緩衝し、燃料ペレットの膨張によ
って生ずる応力を吸収して燃料被覆管のジルコニウム合
金へのクラックの進展を阻止する働きをする。その結果
、応力腐食割れを防止するためである。- As a method for preventing stress corrosion cracking in 5.2% fuel tubes, it is known to provide various metal barrier cushions between nuclear fuel pellets and cladding tubes. In the case of cladding tubes using zirconium alloy, there is a composite type cladding tube lined with pure zirconium as a metal barrier (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983
-59600). The reason for lining with pure zirconium is that pure zirconium maintains its softness during neutron irradiation compared to zirconium alloys, so it buffers the interaction between the fuel cladding tube and nuclear fuel pellets, and reduces the stress caused by the expansion of the fuel pellets. It acts to prevent cracks from developing in the zirconium alloy of the fuel cladding. This is to prevent stress corrosion cracking as a result.
発明者らの実験によれば、上記純ジルコニウムの内張り
層（以下「ジルコニウムライナ」という。）は、照射中
軟らかさを維持するためには、極めて高純度であること
が必要であることが判明した。According to the inventors' experiments, it was found that the pure zirconium lining layer (hereinafter referred to as "zirconium liner") needs to have extremely high purity in order to maintain its softness during irradiation. did.
特に高燃焼条件におけるジルコニウムライナは、クリス
タルパージルコニウム級の純度が必要である゛。スポン
ジジルコニウム級程度の場合は、照射硬化の度合が大き
くライナとしての効果は十分期待できない。In particular, zirconium liners under high combustion conditions need to be as pure as crystalline zirconium. In the case of sponge zirconium grade materials, the degree of radiation hardening is large and sufficient effectiveness as a liner cannot be expected.
一方、ジルコニウムライナにおいて、照射効果や化学的
反応性等主要な性質に影響を与える不純物としては、酸
素と鉄とが主な元素であると考えられている。特に酸素
はジルコニウムの硬さに影響を及ぼし、酸素の濃度が低
いほど軟かさを保持する。また、鉄はジルコニウム中の
溶解度が小さいため、析出物として存在しやすい。析出
物周辺は化学的に活性であり腐食されやすい。また特に
粒界上の析出物は、ジルコニウムライナに応力が加わっ
た場合、応力集中部となりクラックの起点となる。従っ
て、ジルコニウムライナの酸素濃度を低下させライナを
軟かくすることは、核燃料ペレットの熱膨張によシ核燃
料ベレットが燃料被覆管に接触し、燃料被覆管の内面を
押し広げたとき、燃料被覆管の受ける応力を緩和させる
働きをもつ。On the other hand, in a zirconium liner, oxygen and iron are considered to be the main elements as impurities that affect main properties such as irradiation effects and chemical reactivity. Oxygen in particular affects the hardness of zirconium, and the lower the concentration of oxygen, the softer it remains. Furthermore, since iron has low solubility in zirconium, it tends to exist as a precipitate. The area around the deposit is chemically active and susceptible to corrosion. Furthermore, especially when stress is applied to the zirconium liner, precipitates on grain boundaries become stress concentration areas and become starting points for cracks. Therefore, lowering the oxygen concentration in the zirconium liner to make the liner softer causes thermal expansion of the nuclear fuel pellets. It has the function of relieving the stress experienced by the body.
その結果、燃料被覆管の破損に対する裕度が増すことに
なる。また鉄濃度を低下させ析出物の数を減らすことは
、クラックの起点となるサイトの数を減らすことになり
、腐食性核***生成物のヨウ素等の化学的アタックを受
けにくくする効果を持つ。As a result, the margin against damage to the fuel cladding tube increases. In addition, lowering the iron concentration and reducing the number of precipitates reduces the number of sites that can become crack initiation points, making it less susceptible to chemical attacks such as iodine, a corrosive fission product.
クリスタルパージルコニウムの従来の製造方法は文献”
Ｍｅｔａｌ ｌｉｅｒｇｙ ｏｆ Ｚｃｒｃｏｎｕｉ
ｍ”（Ｉ、ｕｓｔｍａｎ ａｎｄ Ｋｅｉｚｅ）の第５
章で示されるようにスポンジジルコニウムを沃化、化学
蒸着してジルコニウム液晶環を作ることによるものであ
る。The conventional manufacturing method of crystal parzirconium is described in the literature.
Metal liege of Zcrconui
m” (I, ustman and Keize) 5th
As shown in Chapter 1, zirconium liquid crystal rings are created by iodizing sponge zirconium and chemical vapor deposition.
しかしこの方法においては、反応速度が極めて遅く量産
的でなく、このため得られるジルコニウムは極めて高価
なものとなる。However, in this method, the reaction rate is extremely slow and mass production is not possible, so the zirconium obtained is extremely expensive.
一方、高融点金属、合金の精練及び溶解方法として、電
子ビームを用いる真空溶解が利用されている。この特徴
としては、ハースの溝中の被溶解物を高真空中で高温に
保持することが可能であり、それにより被溶解物に含有
される蒸気圧の高い不純物元素が蒸発し除去される。酸
素、水素、窒素等のガス元素の除去機構としては、水素
、窒素は原子またはＨ２，Ｎ２分子の形で溶湯表面から
真空中へ離脱するのに対して、酸素は単体で気相へ移行
する確率が小さく、その除去は揮発性の酸化物の形で蒸
発していく揮発脱酸の現象に基づいている。ジルコニウ
ムの場合、酸素は低級酸化物（ＺｒＯ）の形で蒸発除去
できる。不純物元素の除去される効率は、ジルコニウム
自体の蒸気圧と不純物元素の蒸気圧を比較することで把
握できる。On the other hand, vacuum melting using an electron beam is used as a method for refining and melting high melting point metals and alloys. This feature is that the material to be melted in the groove of the hearth can be maintained at high temperature in a high vacuum, whereby impurity elements with high vapor pressure contained in the material to be melted are evaporated and removed. The mechanism for removing gaseous elements such as oxygen, hydrogen, and nitrogen is that hydrogen and nitrogen leave the molten metal surface in the form of atoms or H2 and N2 molecules into the vacuum, while oxygen moves as a single substance into the gas phase. The probability is small, and its removal is based on the phenomenon of volatile deoxidation, which evaporates in the form of volatile oxides. In the case of zirconium, oxygen can be evaporated off in the form of lower oxides (ZrO). The efficiency with which impurity elements are removed can be determined by comparing the vapor pressure of zirconium itself and the vapor pressure of the impurity elements.
たとえば、鉄、酸素の除去については、それぞれジルコ
ニウムとの蒸気圧を比較してみるとｂＦｅ／Ｚｒ＝１０
５．ｚｒＯ／ｚｒ＝ｔｏ２ であり、電子ビーム溶解を
効率的に実施すれば高純度ジルコニウムの製造が可能で
あることを示している。For example, when removing iron and oxygen, comparing the vapor pressure with zirconium, bFe/Zr=10
5. zrO/zr=to2, indicating that high purity zirconium can be produced if electron beam melting is carried out efficiently.
電子ビームを用いてジルコニウムの高効率精製溶解を実
施するためには、その溶解方法を検討する必要がある。In order to carry out highly efficient purification and melting of zirconium using an electron beam, it is necessary to study the melting method.
被溶解物に電子ビームを照射して下方へ溶は落としてロ
ッド状のインゴットを製造するロンド溶解法では、単位
体積当りに電子ビームを照射している時間が短かく、溶
融部を高温に保持することが困難であり精製溶解の方法
としては適していない。また、被溶解物をハースモール
ド内に挿入し、ハースあるいは電子銃を移動させながら
行うハース溶解法では、ビームの走査速度を調整するこ
とで、単位体積当たりに電子ビームを照射する時間を長
くすることもでき、溶融部を高温に保持することが可能
であり、ジルコニウムの高効率精製方法として有効であ
る。In the Rondo melting method, which produces rod-shaped ingots by irradiating the material to be melted with an electron beam and letting the melt fall downward, the time during which the electron beam is irradiated per unit volume is short, and the molten part is kept at a high temperature. It is difficult to do this and is not suitable as a method for purification and dissolution. In addition, in the hearth melting method, which involves inserting the material to be melted into a hearth mold and moving the hearth or electron gun, the beam scanning speed is adjusted to lengthen the time that the electron beam is irradiated per unit volume. It is also possible to maintain the melting zone at a high temperature, making it effective as a highly efficient method for purifying zirconium.
溶融部を十分高温に保持するためには、ノ・−スモール
ドが溶融部と反応し共晶を起こさないことが必要である
。従来のハースモールドは銅であったために、ハースモ
ールドを水冷して使用しなくてはならない。すなわち、
第２図の横部断面図（５）、平面図（Ｊ３）、縦部断面
図０に示すように、ハース本体（基礎ハース）１のハー
ス溝部２下に、水冷管３が設けられている。そのだめ溶
融中のジルコニウムが均一に高温に保持されておらず、
精製効果についてもバラツキが見られた。そこで、ハー
スモールドに高融点材を利用することでハースモールド
の水冷を除去し、溶融部を均一に高温に保持することを
可能とし、均一な精製効果をもたらすことができる。In order to maintain the molten zone at a sufficiently high temperature, it is necessary that the mold does not react with the molten zone and cause eutectic formation. Since conventional hearth molds are made of copper, the hearth mold must be water-cooled before use. That is,
As shown in the horizontal cross-sectional view (5), plan view (J3), and vertical cross-sectional view 0 in FIG. . As a result, the molten zirconium is not maintained at a uniformly high temperature,
Variations were also observed in the purification effects. Therefore, by using a high melting point material in the hearth mold, water cooling of the hearth mold can be removed, the melting part can be maintained at a uniformly high temperature, and a uniform purification effect can be achieved.
高融点ハースとして、適用する材料には、（１）ジルコ
ニウムとの反応性、（２）ぬれ性、（３）耐熱性、（４
）加工性等を考慮する必要がある。高融点金属であるタ
ングステン、モリブデン、ニオブ等は、ジルコニウムと
１５００〜１６００ Ｃ前後で容易に共晶を起こすため
、ジルコニウムが溶出した金属で汚染されるという問題
があった。また、電気伝導性を有し高融点であるＳｉＣ
，ＭＯ８ｉｚ及びＴｉ。Materials that can be used as high melting point hearths include (1) reactivity with zirconium, (2) wettability, (3) heat resistance, and (4)
) It is necessary to consider workability, etc. High melting point metals such as tungsten, molybdenum, and niobium easily form a eutectic form with zirconium at around 1500 to 1600 C, so there is a problem in that zirconium is contaminated with eluted metals. In addition, SiC, which has electrical conductivity and a high melting point,
, MO8iz and Ti.
７、ｒ、）（ｆの炭化物あるいはホウ化物で構成される
高融点セラミックは極めて難焼結性であシ、通常ホット
プレスと呼ばれる高圧焼結で成型されるもので、所要の
寸法、形状のハースが製造困難であるという問題があっ
た。7, r, ) (f) High melting point ceramics composed of carbides or borides are extremely difficult to sinter, and are usually molded by high-pressure sintering called hot pressing, which allows them to be formed into the required dimensions and shape. There was a problem that the hearth was difficult to manufacture.
上記問題点を解決するために、本発明は高純度のジルコ
ニウムを効率よく製造できるハース及びこのようなハー
スを簡単に製造できる方法を提供することにある。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a hearth that can efficiently produce high-purity zirconium and a method for easily manufacturing such a hearth.
〔問題点を解決するだめの技術的手段〕上記目的を達成
するために本願第１の発明は、溶融ジルコニウムが充填
される溝部を有する電気伝導性ハースにおいて、少なく
とも前記溝部表面が、非酸化物で１、かつジルコニウム
と反応性ない高融点電気伝導性セラミックス層で形成さ
れていることを特徴とするジルコニウム製造用ハースで
ある。[Technical means for solving the problem] To achieve the above object, the first invention of the present application provides an electrically conductive hearth having a groove filled with molten zirconium, in which at least the surface of the groove is made of a non-oxide material. This is a hearth for manufacturing zirconium, characterized in that it is formed of a high melting point electrically conductive ceramic layer that is 1 and does not react with zirconium.
また、本頚第２の発明はハース母材に成形性良好な酸化
物、または金属の少なくとも一種を用いて溶融ジルコニ
ウムが充填される１・赤部を有するハース本体を成型し
、少なくとも当該ｒｇ部表面にプラズマ溶射により、非
酸化物でちり、かつジルコニウムと反応性のない高融点
セラミックス粉末をコーティングしてなることを特徴と
するジルコニウム製造用ハースの製造方法である。In addition, the second invention of the present invention is to mold a hearth body having a red part filled with molten zirconium using at least one type of oxide or metal having good formability as a hearth base material, and at least the rg part. This method of manufacturing a hearth for producing zirconium is characterized in that the surface is coated with non-oxide dust and high melting point ceramic powder that does not react with zirconium by plasma spraying.
上記本発明の構成において、ハース母材はＪａ電子ビー
ム用いてジルコニウムを、答辞するため、電気伝導性で
なければならない。容融ジルコニウムが充填される溝部
表面は、非酸化物であシ、かつジルコニウムと反応性の
ない高融点策気伝導性セラミック層で形成されていなけ
ればならない。これ！４．酸化物であるとジルコニウム
中に酸化物が混じり込み、かつ酸化物の蒸気圧が低いこ
とによるものである。セラミック層は、ジルコニウムと
反応するすなわち共晶するものであってはならない。ジ
ルコニウム中への汚染を防ぐためである。In the configuration of the present invention described above, the hearth base material must be electrically conductive because it absorbs zirconium using a Ja electron beam. The groove surface to be filled with molten zirconium must be formed of a high melting point, gas conductive ceramic layer that is non-oxide and non-reactive with zirconium. this! 4. This is because the oxide is mixed into zirconium and the vapor pressure of the oxide is low. The ceramic layer must not be reactive or eutectic with the zirconium. This is to prevent contamination into the zirconium.
さらにセラミック層はジルコニウム以上の融点を有する
ものであり、かつ電子ビームを用いてジルコニウムを溶
融する関係上社気伝導性のものでなくてはならない。Furthermore, the ceramic layer must have a melting point higher than that of zirconium, and must also be highly conductive since zirconium is melted using an electron beam.
このようなセラミック材料として、ＳｉＣ。SiC is an example of such a ceramic material.
Ｍ Ｏ８’２ ＃ Ｔ ’ＨＺ ｒ＋ Ｈｆのホウ化物
またはｉ’ｊｔ化１勿からなる群の少なくとも一俺を用
いることができる。At least one member of the group consisting of borides or i'jt compounds of M O8'2 #T'HZ r+ Hf can be used.
このような本願用１の発明に係るハースを、ジルコニウ
ムのべ子ビーム生成溶解に用いると、ジルコニウム中へ
の不・１物である酸素の混入を防ぐことができる。また
、ハース中に冷却管等の冷却手段を設ける必要がないた
め、ジルコニウム全体が高温にされることにより高い効
率で高純度ジルコニウム体を製造することができる。When such a hearth according to the invention of the present application 1 is used for bean beam generation melting of zirconium, it is possible to prevent oxygen, which is an impurity, from being mixed into zirconium. Further, since there is no need to provide a cooling means such as a cooling pipe in the hearth, the entire zirconium is heated to a high temperature, so that a high-purity zirconium body can be manufactured with high efficiency.
また、上記本願用２の発明によれば、ハース母材を成形
性良好な鷹化物あるいは金属を用いて所定の基礎ハース
を成形することができるため、母材成形における困難さ
が緩和される。また、上記セラミック材料をプラズマ溶
射することにより溝部へコーティングすることができる
ため、コーティングが簡易かつ迅速におこなうことがで
きる。Further, according to the second aspect of the present invention, a predetermined basic hearth can be formed using a falsified material or metal having good formability as the hearth base material, so that difficulties in molding the base material are alleviated. Further, since the groove portion can be coated with the ceramic material by plasma spraying, the coating can be performed easily and quickly.
プラズマ溶射の特徴として、■高温のプラズマ塩を用い
ることができる、■高融点の金属やセラミックの溶射が
可能である、■溶射材料の選択の幅が広い、■溶射材料
の飛行速度が音速程変の高速であるため溶射被膜と母材
の密着強度が大きい、■プラズマ塩は中性塩であるため
溶射材料が酸化や還元で変質する度合が小さいなどの種
々の特徴を有し、ジルコニウムが溶融される溝部の耐熱
性が良好なハースを迅速かつ効率よく型造することがで
きる。Characteristics of plasma spraying include: ■ High-temperature plasma salts can be used; ■ Metals and ceramics with high melting points can be sprayed; ■ There is a wide range of spray materials to choose from; ■ The flight speed of the spray material is close to the speed of sound. Plasma salt has various characteristics such as high adhesion between the sprayed coating and the base metal due to its high speed of deformation, ■ Plasma salt is a neutral salt, so the degree of deterioration of the sprayed material due to oxidation or reduction is small. A hearth in which the groove portion to be melted has good heat resistance can be molded quickly and efficiently.
次に本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
第１図は、本願用１の発明に係るジルコニウム製造用ハ
ースの一実施例を示す外蜆構成図である。FIG. 1 is a diagram showing an outer shell configuration of an embodiment of a hearth for manufacturing zirconium according to the invention of the present invention.
第１図（３）は溝部断面を、■は平面図を、（０は縦部
断面図を示す。ハース本体１には、溶融ジルコニウムが
充填される溝部２が設けられている。この溝部２とハー
ス本体１との間には非酸化物であシ、かつジルコニウム
と反応性のない高融点心気伝導性セラミック層４が設け
られている。FIG. 1 (3) shows a cross section of the groove, ■ shows a plan view, and (0 shows a vertical cross section). The hearth body 1 is provided with a groove 2 filled with molten zirconium. A high melting point air conductive ceramic layer 4 made of non-oxide material and non-reactive with zirconium is provided between the hearth body 1 and the hearth body 1.
本実施例ではハース大体１の母材として電気伝導性がら
りかつ耐熱性の優れたＺｒＣｈを用いた。In this embodiment, ZrCh, which has good electrical conductivity and excellent heat resistance, was used as the base material for the hearth 1.
このＺｒＯ２は酸化物であるため、成形性が良好なもの
となっている。このハース本体１の溝部２に、プラズマ
溶射によりＺｒＢｚを表面コーティングした。プラズマ
溶射を用いてハース本体１の１４部２表面にコーティン
グされたＺｒＢ２の溶射被膜を成形する際の条件を、次
の第１表に示す。Since this ZrO2 is an oxide, it has good moldability. The surface of the groove 2 of this hearth body 1 was coated with ZrBz by plasma spraying. Table 1 below shows the conditions for forming the sprayed ZrB2 coating on the surface of the 14 portion 2 of the hearth body 1 using plasma spraying.
Ｚ ｒ ０２とＺｒＢ２とは非常に密着強度が大きいた
め、ジルコニウム溶融後のハースのセラミック層は熱応
力による剥離を防止することができる。Since Zr02 and ZrB2 have very high adhesion strength, the ceramic layer of the hearth after melting the zirconium can be prevented from peeling off due to thermal stress.
また、ハース母材と溶射材料との密着強度を検討するこ
とでハース母材をタングステン、モリブデン、ニュウプ
等の高融点金属で構成することもできる。さらに、高融
点ハースを製造する際、単体での高融点ハースの製造が
困難でめったが、プラズマ溶射を高融点ハースの製造方
法に適用したため、多７種多様な高融点セラミックを２
種以上の層にして溶射被膜を形成することも可能である
。Further, by considering the adhesion strength between the hearth base material and the thermal spraying material, the hearth base material can be made of a high melting point metal such as tungsten, molybdenum, or nyup. Furthermore, when manufacturing high-melting point hearths, it was difficult and rare to manufacture high-melting point hearths by themselves, but by applying plasma spraying to the manufacturing method of high-melting point hearths, seven different types of high-melting point ceramics were used.
It is also possible to form a sprayed coating with more than one layer.
次に、本願用１の発明に係るジルコニウム製造用ハース
を用いて高純度ジルコニウム材を製造するための電子ビ
ーム溶解装置の外観構成図を第３図に示す。Next, FIG. 3 shows an external configuration diagram of an electron beam melting apparatus for manufacturing high-purity zirconium material using the zirconium manufacturing hearth according to the present invention.
本溶解装置は、溶解炉２０、本引き用排気装置２１粗引
き用排気装置２２とから構成されており、溶″解炉１の
上部には熱源発生部である電子ビーム銃６が、横方向に
は本引き用排気装置２１と真空排管８を通じて粗引き用
排気装置２２とが接続されている。木引き用排気装置２
１には、油拡散ポンプ７、粗引き用排気装置にはメカニ
カルブースタポンプ９を使用している。また、油拡散ポ
ンプ７の吸気上部に液体窒素トラップ１０を設け、噴射
した蒸気の冷却速度を速くする機構としている。The main melting device is composed of a melting furnace 20, an exhaust device 21 for main evacuation, and an evacuation device 22 for rough evacuation. is connected to an exhaust device 21 for main pulling and an exhaust device 22 for rough pulling through a vacuum exhaust pipe 8.Exhaust device 2 for pulling wood
1, an oil diffusion pump 7 is used, and a mechanical booster pump 9 is used as a roughing exhaust device. In addition, a liquid nitrogen trap 10 is provided above the intake of the oil diffusion pump 7 to increase the cooling rate of the injected steam.
粗引き用排気装置２２と本引き用排気装置２１との切換
えは、溶解炉２０内がＱ、ｌ’ｐｏｒｒまで真空排気ま
で粗引き排気を行い、それ以降は本引き排気とする機構
である。また、溶解炉２０内にはハースモールドを駆動
させるテーブルが設置されており、電子ビーム銃６は固
定としテーブルを１＠動させることでハース内のジルコ
ニウムスポンジを溶解することができる機構となってい
る。実際に精製溶解を行うにあたって、同一のジルコニ
ウムスポンジを同じ量装填した上記第１図に示した複合
型高融点ハースと第２図の管を有する従来の水冷胴ハー
スを同時に溶解炉３の中に入れて、ジルコニウム材の製
造を行った。The switching between the rough evacuation device 22 and the main evacuation device 21 is a mechanism in which rough evacuation is performed until the inside of the melting furnace 20 is evacuated to Q, l'porr, and after that, main evacuation is performed. In addition, a table for driving the hearth mold is installed in the melting furnace 20, and the electron beam gun 6 is fixed and the zirconium sponge inside the hearth can be melted by moving the table. There is. In actual refining and melting, the composite high-melting point hearth shown in Figure 1 above, loaded with the same amount of the same zirconium sponge, and the conventional water-cooled hearth with the tubes shown in Figure 2 are placed in the melting furnace 3 at the same time. and manufactured zirconium materials.
第４図及び第５図は、複合型高融点ハースと水冷胴ハー
スとで精、良溶解を施したジルコニウムスポンジに含有
される酸素量及び鉄量の比較を示し、それぞれのハース
での精製性の効率を考察したものである。第４図及び第
５図から明らかなように、複合型高鋤点ハースの方が不
純物を高効率で除去できジルコニウムの溶解をすること
ができた。その効率は酸５ｚについてはおよそ５０％の
向上であり５１夫についてはおよそ３０％の向上となっ
た。Figures 4 and 5 show a comparison of the amount of oxygen and iron contained in zirconium sponge that has been precisely and well melted using a composite high melting point hearth and a water-cooled body hearth, and shows the refining efficiency of each hearth. This study considers the efficiency of As is clear from FIGS. 4 and 5, the composite type high plow point hearth was able to remove impurities with high efficiency and dissolve zirconium. The efficiency increased by approximately 50% for acid 5z and by approximately 30% for acid 51.
また、酸素及び峡以下の不純物の精製効率についても同
様に向上していると考えられる。このように不純物の除
去の効率が良くなるのは、高融点ハースの方がジルコニ
ウムを全体的に加熱することができるためである。Furthermore, it is thought that the purification efficiency of oxygen and sub-thickness impurities is similarly improved. The reason why the impurity removal efficiency is improved in this way is that the high melting point hearth can heat the zirconium as a whole.
以上説明したように本発明によれば、ジルコニウム製造
用ハース中の溝部に充填された溶融ジルコニウムを全体
的に１日熱することができるために、ジルコニウム中の
不純物を完全に除去することができる。また、係る溝部
にコーティングされたセラミック層によるジルコニウム
中への不純物の溶解がないために、宣純度のジルコニウ
ムを製造することができる。ジルコニウムが充填される
溝部は、高融点のセラミック層でできているために１ハ
ース母材を冷却する必要がない等のため、効率よく高純
度ジルコニウムを製造することができる。As explained above, according to the present invention, the entire molten zirconium filled in the grooves in the hearth for zirconium production can be heated for one day, so impurities in the zirconium can be completely removed. . Further, since there is no dissolution of impurities into the zirconium due to the ceramic layer coated on the groove, zirconium of high purity can be produced. Since the groove portion filled with zirconium is made of a ceramic layer with a high melting point, there is no need to cool the first hearth base material, so that high-purity zirconium can be efficiently produced.
また、ジルコニウム製造用ハースを製造する際に、母材
を成形性良好な材料で形成し、これにプラズマ溶射によ
ってセラミックを塗布し、ジルコニウム材が充填される
溝部表面にセラミックコーティングを施すことができる
。従って、係るジルコニウム製造用ハースの加工を迅速
かつ容易に行なうことができる。また、プラズマ溶射を
用いるために、セラミック層とハース母材との密着性が
よくなり、係るハースの熱応力によるセラミック層の剥
離を防止することができる。従って、ハースの１耐熱性
が向上することになる。In addition, when manufacturing a hearth for zirconium production, the base material is formed of a material with good formability, and ceramic is applied to this by plasma spraying, and a ceramic coating can be applied to the surface of the groove where the zirconium material will be filled. . Therefore, processing of such a hearth for producing zirconium can be performed quickly and easily. Furthermore, since plasma spraying is used, the adhesion between the ceramic layer and the hearth base material is improved, and peeling of the ceramic layer due to thermal stress of the hearth can be prevented. Therefore, the heat resistance of the hearth is improved.
第１図は本願発明に係るジルコニウム製造用ハースの構
成図、第２図は従来の水冷管を有する同ハースの構成図
、第３図は′ｉ）ｉ子ビーム醇解装置の（構成図、第４
図はジルコニウム６解後の酸素量の１７ｊ係を示すグラ
フ、第５図はジルコニウム１容解後の鉄量の関係を示す
グラフである。
１・・・ハース母材、２・・・溝部、３・・・水冷管、
４・・・セラミック′畜、６・・・電子ビーム銃、７・
・・油拡散ポンプ、８・・・Ｌ℃空空気気管９・・・メ
カニカルブースタポンプ、１０・・・液体窒素トラップ
、１１・・・パルプ、２０・・・溶解炉、２１・・・本
引き用排気装置、２２・・・粗引き用排気装置。Fig. 1 is a block diagram of a hearth for producing zirconium according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the same hearth having a conventional water-cooled pipe, and Fig. 3 is a block diagram of the i) i-beam melting apparatus. Fourth
The figure is a graph showing the 17j ratio of the amount of oxygen after dissolution of zirconium 6, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of iron after dissolution of zirconium 1. 1... Hearth base material, 2... Groove, 3... Water-cooled pipe,
4... Ceramic' damn, 6... Electron beam gun, 7.
・・Oil diffusion pump, 8・L℃ air trachea 9・Mechanical booster pump, 10・Liquid nitrogen trap, 11・Pulp, 20・Melting furnace, 21・Main pull 22: Exhaust device for rough evacuation.
Claims (1)
導性のジルコニウム製造用ハースにおいて、少なくとも
前記溝部表面が非酸化物であり、かつジルコニウムと反
応性のない高溶点電気伝導性セラミツクス層で形成され
ていることを特許とするジルコニウム製造用ハース。 ２、特許請求の範囲第１項記載のジルコニウム製造用ハ
ースにおいて、上記セラミツクス層がＳｉＣ、ＭｏＳｉ
＿２、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆのホウ化物からなる群の少なくとも一
種から形成されていることを特徴とするジルコニウム製
造用ハース。 ３、ハース母材に成形性良好な酸化物、または金属の少
なくとも一種を用いて、溶融ジルコニウムが充填される
溝部を有するハース本体を成型し、少なくとも当該溝部
表面にプラズマ溶射により、非酸化物であり、かつジル
コニウムと反応性のない高融点セラミツクス粉末をコー
テイングしてなることを特徴とするジルコニウム製造用
ハースの製造方法。 ４、特許請求の範囲第３項記載のジルコニウム製造用ハ
ースの製造方法において、上記高融点セラミツク粉末が
、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ＿２、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの酸化物 からなる群の少なくとも一種の粉末であることを特徴と
するジルコニウム製造用ハースの製造方法。[Scope of Claims] 1. In an electrically conductive zirconium production hearth having a groove filled with molten zirconium, at least the surface of the groove is made of a non-oxide and has a high melting point electrically conductive material that is not reactive with zirconium. This is a hearth for manufacturing zirconium, which is patented as being made of a layer of ceramic. 2. In the zirconium production hearth according to claim 1, the ceramic layer is made of SiC, MoSi.
_2. A hearth for zirconium production, characterized in that it is formed from at least one member of the group consisting of carbides of Ti, Zr, and Hf, and borides of Ti, Zr, and Hf. 3. Molten a hearth body having a groove filled with molten zirconium using at least one type of oxide or metal with good formability as the hearth base material, and at least the surface of the groove is coated with non-oxide by plasma spraying. A method for producing a hearth for producing zirconium, characterized in that the hearth is coated with a high-melting point ceramic powder that has no reactivity with zirconium. 4. In the method for manufacturing a hearth for manufacturing zirconium according to claim 3, the high melting point ceramic powder is a group consisting of SiC, MoSi_2, carbides of Ti, Zr, and Hf, and oxides of Ti, Zr, and Hf. A method for producing a hearth for producing zirconium, characterized in that the hearth is a powder of at least one kind of powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27211985A JPH066761B2 (en) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | Hearth for producing zirconium and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27211985A JPH066761B2 (en) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | Hearth for producing zirconium and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133023A true JPS62133023A (en) | 1987-06-16 |
| JPH066761B2 JPH066761B2 (en) | 1994-01-26 |
Family
ID=17509351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27211985A Expired - Lifetime JPH066761B2 (en) | 1985-12-03 | 1985-12-03 | Hearth for producing zirconium and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH066761B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7555953B2 (en) | 2003-02-28 | 2009-07-07 | Thk Co., Ltd. | Condition-detecting device, method, and program, and information-recording medium |
-
1985
- 1985-12-03 JP JP27211985A patent/JPH066761B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7555953B2 (en) | 2003-02-28 | 2009-07-07 | Thk Co., Ltd. | Condition-detecting device, method, and program, and information-recording medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH066761B2 (en) | 1994-01-26 |
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