Способ получения карбидов металлов

Способ получения карбидов металлов

Реферат

 

Сущность изобретения: из оксида металла и углеродосодержащего материала готовят окомкованную шихту. В дуговой электропечи создают устойчивую дугу между электродами и углеродистым материалом или ранее полученным карбидом металла, расположенным на дне кристаллизатора, и загружают шихту. Горение дуги и образование расплава карбида осуществляют под слоем окомкованной шихты при отношении тока к напряжению в пределах 40 - 400, а непрерывную кристаллизацию расплава карбида металла ведут без принудительного охлаждения перемещением электродов относительно кристаллизатора.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения карбидов металлов. Целью изобретения является повышение качества и увеличение производительности. Поставленная цель достигается тем, что процесс проводят в дуговой электропечи, создают устойчивую дугу между электродами и углеродистым материалом или ранее полученным карбидом металла, расположенным на дне кристаллизатора, горение дуги и образование расплава карбида осуществляют подслоем окомкованной шихты при отношении тока к напряжению в пределах 40-400, а непрерывную кристаллизацию расплава карбида металла ведут без принудительного охлаждения перемещением электродов относительно кристаллизатора. Способ осуществляют следующим образом. Из тщательно перемешанных предварительно точно дозированных порошка окисла металла и углеродсодержащего материала готовят окомкованную шихту, брикеты, окатыши и т.п., которую затем подвергают сушке. В дуговой электропечи создают устойчивую дугу между электродами и углеродистым материалом или ранее полученным карбидом металла, расположенным на дне кристаллизатора. После создания устойчивой дуги загружают шихту. Загрузку брикетов ведут по мере их проплавления таким образом, чтобы горение дуги и образование расплава карбида металла происходило под слоем окомкованной шихты. По мере расплавления шихты и образования карбида происходит постепенная кристаллизации его из слоя жидкой фазы без принудительного охлаждения в результате перемещения электродов. Горение дуг под слоем шихты облегчает поддержание необходимой температуры процесса и обеспечивает получение карбида заданного состава, т.к. исключает контакт расплава с кислородом воздуха. Постепенная кристаллизация слитка без принудительного охлаждения позволяет получить продукт с регулируемой и одинаковой микроструктурой, что улучшает его технологические качества при использовании. Применение дуговых электропечей позволяет резко увеличить производительность процесса. Отношение тока к напряжению необходимо выдерживать в пределах 40-400. При отношении менее 40 происходит горение дуги на поверхности шихты, что приводит к загрязнению карбида металла исходными веществами. При отношении более 400 процес переходит в бездуговой режим (режим сопротивления), что приводит к резкому уменьшению производительности. Кристаллизация слитка карбида из жидкой фазы препятствует загрязнению его исходными веществами. Пример получения карбида хрома. Из смеси порошка окиси хрома и сажи, взятых в соотношении 10:3,55, приготовили брикеты, используя в качестве связующего сахарную патоку. Сушку брикетов осуществляли на воздухе. Выплавку карбида хрома вели в дуговой электропечи руднотермического типа мощностью 500 ква. Дугу зажгли на углеродистом материале (окомкованная сажа). Брикеты подгружали постепенно по мере их проплавления. Плавку вели при напряжении 39,9 В и токе 4000-5700 А (отношение 100-142). Уровень слоя брикетов над жидкой фазой составлял 200-300 мм, а глубина жидкой ванны около 300 мм. Плавка длилась 8 ч, всего было проплавлено 1200 кг брикетов и получено 680 кг карбида хрома состава, вес. % : C 86,5; С_общ 13,1; С 0,06; 0,34 примеси. Микротвердость материала составила 2000 кг/мм². Полученный продукт соответствует высшей категории качества по ТУ 06086-74. Технический эффект данного способа заключается в удовлетворении потребности народного хозяйства в карбидах металлов, в частности в карбиде хрома, который используется для упрочнения поверхности конусов доменных печей, деталей машин в тракторостроении, оборонной промышленности, например, упрочнении механизмов передач и траков гусениц танков и т.п. с увеличением срока их службы в 2-3 раза. Широкое использование указанного материала в настоящее время тормозится только отсутствием высокороизводительного и экономичного способа его получения. При использовании заявляемого способа на одной дуговой электропечи руднотермического типа мощностью 1200 ква можно получить 1000 т карбида хрома в год. Данные печи выпускаются отечественной промышленностью, просты в эксплуатации, экономичны.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДОВ МЕТАЛЛОВ, включающий приготовление окомкованной шихты, состоящей из окисла металла с углеродистым материалом и ее высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и увеличения производительности, способ проводят в дуговой электропечи, создают устойчивую дугу между электродами и углеродистым материалом или ранее полученным карбидом металла расположенным на дне кристаллизатора, горение дуги и образование расплава карбида осуществляют под слоем окомкованной шихты при ее силе тока 4000 - 12000 А и напряжением 30 - 100 В, а непрерывную кристаллизацию расплава карбида металла ведут без принудительного охлаждения перемещением электродов относительно кристаллизатора.