Способ пассивации магния для обработки жидкого металла

Способ пассивации магния для обработки жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке жидкого металла магнием. Цель изобретения - повышение технологичности обработки и степени усвоения магния. Магний используют в виде фракции 1,5-8 мм при соотношении к углеродистому наполнителю, равном 1:(4-6). В качестве наполнителя применяют кокс и термоантрацит в соотношении 1:(0,6-0,8). Магний и углеродистый наполнитель формируют в монолитное тело с помощью жидкого г стекла путем нагрева до 180-250°С. Степень использования магния повышается на 20%. 1 табл.

СОЮЗ СОЯЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (19) (11) щ) С 21 С 1/00 в %М68 )МТЙ!;.„0 Ti,. -j5;

Fg,3, - ., i p ) ОПИСАНИЕ ИЭО6РЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681501/02 (22) 24 . 04 .89 (46) 07.03.91. Бюл. N 9 (71) Донецкий политехнический институт (72) С.Н. Тимошенко, B.Ñ. Сапиро, В.В. Приходько и В.М. Сафонов (53) 669.162.16 (088.8) (56) Патент Канады Р 946162, кл. 53-36, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 486568, кл. С 21 С 1/02, 1977.

Патент Великобритании

И 1284269, кл. С 1 А, 1972. (54) СПОСОБ ПАССИВАЦИИ МАГНИЯ ДЛЯ

ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО META JIJIA

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке магния для обработки жидкого металла. и

Цель изобретения — повышение технологичности обработки и степени усвоения магния, Способ осуществляют следующим образом.

Смесь кусков магния. размером 1,5-8 мм и кусков пористого углеродистого наполнителя, содержащего кокс и термоантрацит в соотношении 1:(0,60,8) формируют при соотношении магния и углеродистого наполнителя 1:

:(4-6) с помощью связующего в монолитное тело путем нагрева смеси до

180-250 С.

Частицы кокса и связующего при нагреве формируют поровую структуру углеродистого I.аполвителя, и части2 (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке жидкого металла магнием. Цель изобретения — повышение технологичности обработки и степени усвоения магния. Магний используют в виде фракции 1,5-8 мм при соотношении к углеродистому наполнителю, равном 1: (4-6) . В качестве наполнителя применяют кокс и термоантрацит в соотношении 1:(0,6-0,8). Магний и углеродистый наполнитель формируют в монолитное тело с помощью жидкого стекла путем нагрева до. 180- 250 С.

Степень использования магния повышается на 207,. 1 табл. цы термоантрацита обеспечивают необходимую термостойкость монолитного тела. Размер кусков магния 1,5-8 мм определен из условия спокойного, („4 без пироэффекта характера испарения и фильтрации магния через поры угле- (;Д) родистого наполнителя при обработке металла. При этом режим выхода паров (© магния пузырьковый, а степень использования магния максимальная. При размере кусков менее 1,5 мм процесс испарения носит взрывной характер, а при размерах более 8 мм снижается прочность монолитного тела, появля— ется возможность er o разрушения парами магния при обработке металла.

В обоих случаях степень использования магния снижается.

Соотношение магния к углсродистому наполнителю поддерживается 1: (42979

15

25

163

6) также из условия максимальной степени использования магния при обработке металла. При увеличении доли магния выше, чем 1:4, возрастает давление, развиваемое при испарении магния, что ведет к растрескиванию или разрушению монолитного тела. Снижение доли магния ниже, чем 1:6, затрудняет фильтрацию паров магния в порах углеродистого наполнителя вви° ду малого их давления. В обоих случаях степень использования магния уменьшается.

Соотношение кокса к термоантрациту 1:(0,6-0,8) необходимо для обеспечения оптимальной пористости и термостойкости монолитного тела, при которых степень использования магния максимальна. Увеличение доли кокса выше 1:0,6 приводит к снижению термостойкости и разрушению монолитного тела при обработке металла, что сопровождается реагированием магния непосредственно с металлом и низкой степенью его использования. Уменьшение доли кокса ниже 1:0,8 снижает проницаемую пористость и при обработке металла пары магния разрушают монолитное тело. В результате этого происходит контакт магния с металлом, пирозффект и низкая степень использования магния.

Температура формирования компонент

Температура формирования монолитного тела может изменяться в пределах 180-250 С. При температуре ниже

180 С процесс кристаллизации связующего идет медленно и оно под действием силы тяжести дренирует в нижнюю часть монолитного тела, при этом прочность его верхней части снижается. При температуре выше 250 С процесс пропитки углеродистого наполнителя не получает развития из-эа быстрой кристаллизации связующего.

Монолитное тело при этом имеет низкую прочность. В обоих случаях нарушение температурного режима формирования монолитного тела снижает его механическую прочность. При обработке металла магнием это приводит к разрушению монолитного тела, реагированию магния непосредственно с металлом (минуя поровую структуру) и, как следствие, к низкой степени использования магния.

Полученное по предлагаемому способу монолитное тело используют для обработки жидкого металла магнием.

Оно может быть выполнено как в виде погружного блока, вводимого в металл простым устройством, так и в виде покрытия, закрепляемого в емкости перед заливкой в нее металла. Это повышает технологичность способа.

При контакте монолитного тела с жидким металлом происходит нагрев, испарение магния и фильтрация его паров через поры углеродистого наполнителя под действием развиваемого парами давления. Пары магния выходят в металл рассредоточенно по всей поверхности монолитного тела, я пузырьковом режиме, без пироэффекта.

Пузыри, обладая большой реакционной поверхностью, обеспечивают высокую степень использования магния.

Способ повышает технологичность процесса, поскольку в отличие от известного не требует дополнительных энергозатрат и оборудования на расплавление магния и реализуется при температурах значительно ниже температуры его плавления (620 С) .

Предлагаемый способ более технологичен при обработке жидкого металла магнием, чем известный. Использование MQHQJIHTHQI тела, полученного иэ магния и углеродистого наполнителя нагревом с помощью связующего при предлагаемых соотношениях магния и наполнителя, кокса и термоантрацита в наполнителе, размерах кусков магния и температуре нагрева, являет ся более технологичным, чем использование магниевого кокса и колоколаиспарителя. Это объясняется простотой устройства для обработки жидког о металла, спокойным (б ез пир оэффекта) протеканием обработки по предлагаемому способу в сравнении со сложным колоколом-испарителем и протеканием обработки с пироэффектом по известному способу.

Пример. Испытание способа проводят при обработке чугуна магнием в тигле индукционной печи емкостью 50 кг. Магний пассивируют путем смешивания кусков магния размером 1-9 мм с пористым кусковым углеродистым наполнителем при соотношении 1: (3-7) . В качестве наполнителя используют кокс и термоантрацит в соотношении 1: (0,5-0,9) . Магний и

5 16 наполнитель формируют с помощью связующего в монолитное тело при

1 75-25= С .

В качестве связующего используют раствор жидкогь стекла. Монолитное тело имеет форму цилиндра диаметром и высотой 60 мм. Обработку чугуна ведут путем погружения монолитного тела в расплав (до дна тигля) и выдержкой до момента прекращения барботажа ванны парами магния. Сразу после обработки отбирают пробу металла для спектрального анализа на магний.

Эффективность способа при различных значениях предлагаемых параметров оценивают по степени использования магния и технологичности. Степень использования магния определяют отношением его фактического содержания в металле после обработки к расчетному. Состав чугуна, в частности содержание серы, во всех опытах поддерживается постоянным.

Проводят также обработку чугуна магнием, пассивированным по известному способу. Куски кокса помещают в жидкий магний в соотношении 2: 1 пропитывают поры кокса магнием и охлаждают. Полученный материал — магниевый кокс, вводят в металл под колоколом. Резуль-.аты испытаний приведены в таблице.

Максимальная степень использования магния достигается при реализации способа в предлагаемых пределах параметров (опьггы 2-4) .

Уменьшение размера кусков магния менее 1,5 мм (опыты t и 7) ведет к возрастанию с кор ости их нагр ева и взрывному характеру испарения. Наблюдается незначительный пироэффект и степень использования магния снижается . Увеличение размера кусков магния выше 8 мм (опыты 5 и 6) ведет к снижению прочности монолитного тела, так как частицы магния связующим не пропитываются. При обработке расп— лава это приводит к разрушению монолитного тела и снижению степени использования магния за счет его непосредственного (минуя поровую структуру) реагирования с металлом.

Уменьшение соотношения магний-углеродистый наполнитель ниже предлагаемых пределов (опыты 1 и 8) снижает технологичность обработки (барботаж ванны слабый) и степень использова329 79

30 реагирует с металлом, чему сопутствует пираэффект н снижение степени использования магния.

Уменьшение температуры нагрева при

35 формировании монолигног о гела ниже

180 С (опыты 1 и 12) ведет к дренированию связующего в его никнюю часть (под действием силы тяжести) . Обедненная связующим верхняя часть стано4g вится непрочной и разрушается под давлением паров магния. При увеличео нии температуры нагрева выше 250 С (опыты 5 и 13) возрастает скорость кристаллизации связующего, процесс

45 пропитки им пор кокса в полной мере не реализуется. При этом прочность монолитного тела снижается и при обработке оно разрушается под давлением паров магния. Б обоих случаях 0 наблюдается снижение степени использования магния.

По сравнению с опытом 14, проведенным с использованием известного способа, предлагаемый способ характеризуется более высокой степенью использования магния (в среднем 587 против 437 или на 35 отн.".). Это объясняется тем, что в предлаг; емом

5 IO

20 ния магния, так как последний частично остается в порах из-за малого давления, развиваемого парами магния.

Увеличение соотношения магний-углеродистый наполнитель выше предлагаемых пределов (опыты 5 и 9) ведет к возрастанию внутреннего давления паров магния и растрескиванию монолитного тела. При этом поролая структура последнего используется неэффективно, магний выходит в металл частично в струйНоМ режиме с пироэффектом и степень ег о использования снижается .

Увеличение соотношения кокс-тер,моноантрацит выше пределов (опыты 5 и

10) существенно снижает термостойкость монолитного тела, вследствие чего оно растрескивается, частично . разрушается и магний, минуя паровую структуру, реагирует с расплавом °

Наблюдается пироэффект и уменьшение степени использования магния. Уменьшение соотношения кокс †термоантрац ниже предлагаемых пределов (опыты и 11) ведет к снижению пористости монолитного тела. При обработке металла давление паров магния разрушает структуру наполнителя, магний способе пассивации при ебрзбетке ме1632979, Размер кусков магния, ЖЧ

Соотношение кокса

Т емпература формирования моСтепень исполь зования

Соотношение магния

Характер .обработки

Опыт и термоантрацита в наполнии углеродистого на.магния, X нолитно теле

ro тела, OC полни» теля

1 1:7

1,5 1:6

1:0,9

1:0,8

180

Слабый барботаж, разрушение без пироэффекта

То же

4

6

1:5

1:4

1:3

1:5

1:5

120,7

1:0,6

1:0,5

130,7

1:0,7

215

58

41

1:7

1:3

1:0,7

10,7

215

48

5

5

1:5

1:5

1:5

1:5

1:0,5

1:0,9

1:0,7

1:0,7

255

38

29

33

It

II !!

1:2

Пир оэффект

Составитель В. Кириленко

Редактор Н. Яцола . Техред Л.Олийнык Корр ект ор Т. Палий Заказ 596 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 талла обеспечивается рассредоточенный пузырьковый режим продувки парами магния с большой поверхностью контакта Iаз-металл. Это создает необходимые кинетические условия для усвоения магния металлом. формула изобретения

Способ пассивации магния для обработки жидкого металла, включающий смешивание магния с пористым углеродистым наполнителем, о т л и ч а—

1О

11

12

13

14 (Известный) ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности обработки и степени усвоения магния, магний ис5 пользуют фракции 1 5-8 мм при соотноУ шении к пористому углероцистому наполнителю 1:(4-6), при этом в качестве наполнителя применяют кокс в смеси с термоантрацитом в соотношении

1:(0,6-0,8) причем магний и пористый углеродистый наполнитель формируют в монолитное тело посредством жидкого стекла и нагревают до 180-250 С.

Ра зрушение, пироэффект

Слабый пироэффект

Спабый барботаж

Разрушение, пир оэффект

То же