ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669.295+ 669.296+ 681.5
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-2-50-60
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). В 2021 году в АО «Чепецкий механический завод» освоена магниетермическая технология получения губчатого циркония. Губчатый цирконий получил широкое применение в атомной энергетике в качестве конструкционного материала для производства ядерного топлива отечественных и зарубежных реакторов. Развитие производства предусматривает повышение конкурентоспособности отечественного губчатого циркония на мировом рынке и обеспечение независимости производства ядерного топлива от зарубежных поставщиков. Цель работы. Для повышения конкурентоспособности и снижения импортозависимости в статье предлагается повышение эффективности магниетермической технологии получения губчатого циркония за счет увеличения производительности оборудования, снижения производственных затрат, улучшения качества готового продукта. Используемые методы. Для достижения поставленной цели предлагается использовать опыт совершенствования магниетермической технологии получения губчатого титана. Проведен анализ магниетермической технологии получения губчатого титана и направлений повышения ее эффективности. Выделен ключевой технологический передел – процесс вакуум-сепарации, который рассматривается как лимитирующая стадия магниетермической технологии получения губчатого титана. Его совершенствование выполнено на основе комплекса разработок, обеспечивших интенсификацию вакуум-сепарации, а также совместную интенсификацию процессов восстановления и вакуум-сепарации. В результате внедрения разработок повысилась производительность аппаратов восстановления и вакуум-сепарации, снизились энергозатраты, улучшилось качество губчатого титана. Проведен сравнительный анализ закономерностей процессов вакуум-сепарации губчатых титана и циркония с целью оценки возможности применения ранее выполненных разработок для совершенствования магниетермической технологии получения губчатого циркония. Новизна. Установлены общие закономерности процессов вакуум-сепарации губчатых титана и циркония. Результат. На основе общих закономерностей процессов сформулированы общие тенденции развития магниетермических технологий получения губчатых титана и циркония. Практическая значимость. Предложен комплекс разработок магниетермической технологии получения губчатого титана, применение которого позволит повысить эффективность магниетермической технологии получения губчатого циркония, что будет способствовать повышению конкурентоспособности отечественного губчатого циркония на мировом рынке и обеспечению независимости производства ядерного топлива от зарубежных поставок.
Ключевые слова
магниетермические технологии, губчатый титан, губчатый цирконий, вакуум-сепарация
Для цитирования
Кирин Ю.П. Тенденции развития магниетермических технологий получения губчатых титана и циркония // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №2. С. 50-60. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-2-50-60
1. Тарасов А.В. Металлургия титана. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 328 с.
2. Металлургия циркония и гафния / Барышников Н.В., Гегер В.Э., Денисова Н.Д., Казайн А.А., Кожемякин В.А., Нехамкин Л.Г., Родякин В.В., Цылов Ю.А. М.: Металлургия, 1979. 208 с.
3. Магниетермия редких металлов и их сплавов / Дробот Д.В., Мельников Д.Л., Детков П.Г., Нечаев В.Н. Соликамский магниевый завод. Соликамск, 2021. 172 с.
4. Росатом совершил циркониевый прорыв // Независимая газета. URL: https://www.ng.ru/economics/2021-10-05/100_175205102021.html (дата обращения 23.04.2024).
5. Новая технология получения циркония позволит нарастить экспорт ядерного топлива // Страна Росатом. URL: https://strana-rosatom.ru/2021/10/08/novaya-tehnologiya-polucheniya-cirkoniya/ (дата обращения 23.04.2024).
6. Современные направления совершенствования и развития производства губчатого титана / Кирин Ю.П., Затонский А.В., Беккер В.Ф. и др. // Титан. 2003. № 2(13). С. 11-16.
7. Некоторые результаты совершенствования процесса получения губчатого титана / Ю.П. Кирин, В.Ф. Беккер, А.В. Затонский и др. // Цветные металлы. 2009. №12. С.91-94.
8. Станет ли титан дешевле завтра? О перспективах разработки непрерывной технологии магниетермического производства титана / С.М. Лупинос, С.Б. Грищенко, Д.В. Прутцков и др. // Титан. 2015. №3(49). С.14-21.
9. Листопад Д.А. Усовершенствование магниетермического процесса получения титана губчатого с целью снижения поступления примесей // Технологический аудит и резервы производства. 2012. № 3/1(5). С. 13-14.
10. Петрова Л.Г., Лысак В.В., Малькова Е.В. Оценка состояния титанового рынка в условиях современной геополитической обстановки // Проблемы экспертизы в автомобильно-дорожной отрасли. 2022. №4 (5). С. 18-30.
11. Мастушкин М.Ю., Кусакина Ю.Н. Решение проблемы перехода к новой модели производства высокотехнологичной продукции (на примере сплавов титана) // Международный научно-исследовательский журнал. 2021. №3(105). С.156-159.
12. Титан / Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В., Олесов Ю.Г., Сандлер Р.А. М.: Металлургия, 1983. 559 с.
13. Химическая технология титана / Резниченко В.А., Устинов В.С., Карязин И.А., Халимов Ф.Б. М.: Наука, 1983. 245 с.
14. Родякин В.В., Гегер В.Э., Скрыпнюк В.М. Магниетермическое производство губчатого титана. М.: Металлургия, 1971. 216 с.
15. Александровский С.В., Титаренко А.И., Черепанова Е.А. Поведение кислорода при производстве губчатого титана. М.: ЦНИИ «Цветмет», 1989. Вып.1. 52 с.
16. Кирин Ю.П., Беккер В.Ф., Затонский А.В. Совместное проектирование технологии и системы управления вакуумной сепарацией губчатого титана: монография / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2008. 124 с.
17. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов: учебник для вузов по специальности «Металлургия цветных металлов». М.: Металлургия, 1991. 432 с.
18. Кирин Ю.П., Бильфельд Н.В., Тихонов В.А. Робастная настройка ПИ-регулятора температуры процесса вакуумной сепарации губчатого титана // Промышленные АСУ и контроллеры. 2019. №6. С. 3-10. DOI: 10.25791/asu.06.2019.676.
19. Кирин Ю.П., Тихонов В.А., Ангельхер А.Ю. Применение методов теории сушки для исследования и управления тепломассопереносом при вакуумной очистке титановой губки от магния и хлорида магния // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2021. №4. С.17-28. DOI: 10.15593/2224-9400/2021.4.02.
20. Критерий окончания процесса вакуумной сепарации губчатого титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер и др. //Автоматизация и современные технологии. 2008. № 6. С. 6-9.
21. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Контроль вакуумной сепарации губчатого титана в АСУТП // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 2. С. 58-63.
22. Кирин Ю.П., Краев С.Л. Поддержка принятия решений в управлении конденсатором аппарата вакуумной сепарации губчатого титана // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. 2013. № 1. С. 29-32.
23. Кирин Ю.П., Кирьянов В.В. Совершенствование управления конденсатором аппарата вакуумной сепарации губчатого титана // Новый университет. 2015. № 3-4. С. 26-30.
24. Пат. 2070593 Российская Федерация, МПК C22B 34/12. Способ вакуумной сепарации губчатого титана / Ю.П. Кирин; заявитель и патентообладатель Березниковский титано-магниевый комбинат. № 93006574/02; заявл.03.02.1993; опубл. 20.12.1996. Бюл. №35.
25. Пат. 2061774 Российская Федерация, МПК C22B 34/12. Способ вакуумной сепарации губчатого титана / Ю.П. Кирин; заявитель и патентообладатель АО «АВИСМА – титано-магниевый комбинат». № 93013415/02; заявл.16.03.1993; опубл.10.06.1996. Бюл № 16.
26. Совместная разработка технологии и системы управления вакуумной сепарацией губчатого титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер и др. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2007. № 9. С. 7-10.
27. Энергосберегающие режимы вакуумной сепарации губчатого титана / С.М. Немчинов, В.А. Тихонов, Ю.П. Кирин, В.В. Кирьянов // Молодежная наука в развитии регионов: материалы 4-й Всерос. конф. студентов и молодых ученых (Березники, 23 апреля 2014). Пермь: Березниковский филиал Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. С. 213-216.
28. Кирин Ю.П., Кирьянов В.В., Тихонов В.А. Низкотемпературная вакуумная сепарация губчатого титана // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 5. С. 227-229.
29. Кирин Ю.П., Беккер В.Ф., Затонский А.В. Информационная поддержка управления тепловым режимом конденсатора в производстве губчатого титана // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. № 1(37). С.84-86.