Способ рафинирования металлов

Способ рафинирования металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

t

ОП ИС "НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)630070

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ну (22) Заявлеио10.03.75 (21) 2111956/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 21 С 7/00

Государственный иомитет

Саавтв Министров СССР оо делам изобретеиий и открытий (43) Опубликовано30.09.76.Бюллетень №86 (Щ уды 669.О46

1 (088.8) (45) дата опубликования описания 17.11.76

1 (72) Авторы изобретения

В. А. Ефимов и Ю. Я. Скок (7)) Заявитель

Институт проблем литья (54) (С(КХ:ОБ.РАФИНИРОВАНИЯ METAËËÑÂ.1

Изобретенщ относится к черной и цветной металлург@и и литейному производству и маркет быть использовано при производстве слитков н отливок иэ качественных сталей и сплавов. Ь

Известны способы рафинирования сплавох (обработка синтетическими шлаками, злек- . трошлаковый переплав, вакуумный дуговой, алектронно-лучевой, плазменный переплавы ..н др.), однако ни одним из них невозможно >0 проводить глубокую!очистку сплавов от вред,ных примесей и образуюшйхся из них неме, таллнческих включений вследствие сдвига

;равновесия реакций при понйжении температуры, а также подавление ликвидации але- 1á ментов s процессе кристаллизации fl).

Известные способы рафинирования сво дятся к продувке и перемешиванию! металла в печи, ковше.и изложнице инертными га,зами, перемешиванию алектроманитными силами, вакуумирование (тигля, струи, ковша),,,фильтрации металла через пористые. фильтры,, обработке жидкого металла шлаками. В свя-! эи с тем, что основная масса примесей выделяется в процессе кристаллизапии сплаво

2 в двухфазной зоне, все эти способы не йоз! воняют использовать эффект крмсталлнзаш - онной очистки сплава от вредных примесей,,применяемый, например, при эонной плавке, !

Процесс зонной очистки неприменим для производства сплавов в больших масштабах, кроме того, прн зонной очистке рафинируется только центральная часть слитка за счет обогашения концов, которые идут в обре зь.

Целью изобретения является повышение эффективности рафинирования и улучшение качества сплава. !

Это достигается тем, что расплав ме-! талла охлаждают до температуры нитке ликт видуса на 10-60оС, непрерывно церемешк- ! вают суспензию сплава с рафинируюшкм ш4а» ком. Шлак смывают и ассимилируют частич-! ки жидких и твердых1ликватов, образавав- шихся на поверхности кристаллов и в жид-. кости суспензия. При этом происходит раздробление, измельчание и галтавка крис1таллов суспензии.

Сплав, подлежащий рафинированию, рас-! плавляюг в плавильном агрегате, напуимер

530070 в индукционной печи, на поверхности расплава наводится шлак голшиной 100-200 мм.

Температура плавления шлака должна быть на 200-300э С ниже температуры ликвидуса сплава. Для стали, например, можно рекомендовать шлак следующего состава, вес.%: Сс!0 30, ЙО 20, М 20з 15

Са. » 23, Мг О 5, Ма. О 5, FeO 2.

После раскисления и, при необходимости, модифицирования сплава температуру снижа — yg юг до Т», находящейся между линиями ликвидуса и солидуса, при которой согласно правилу рычага выделяется от 10 до 50% твердой фазы. При выделении твердой фазы менее 10% эффективность рафинирования сни- 5 жаегся, при выделении твердой фазы более

50% резко уменьшается жидкогекучесть суспензии, чго затрудняет перемешивание ее со шлаком и последующую разливку суспензии. Снижение температуры между ликвиду — сом и солидусом проводят со скоростью, не превышающей 5 град/мин; при большей ск э— рости возможен захват примеси растущими кристаллами. Снижение температуры происходит при непрерывном вращении, например, механического турбулизагэра, на валу которого находится 2 винга (двуступенчатая пропеллерная мешалка): один из них эсушесгвляег перемешивание, дрэбление и гал30 говку кристаллов сплава, вторэй — с помощью жидкого шлака смывание ликватов с поверхности затвердевших крисгаллов, и за счет интенсивного перемешивания шлака и ос гавшейся обогащенной примесями жидкой

35 фазы сплава происходит рафинирование суспензии. После перемешивания сусдензии

Применение способа рафинирования позволяет снизить содержание вредных примесей (до 3 раз), измельчить первичную структуру, на 20-40% повысить прочностные и пластические свойства сплава. Способ поз- 5О воляет изготавливагь отливки и слитки из суспензий, содержащих 10-50% твердой фазы, что дает возможность существенно повысить физическую, химическую и структурную однородность меТалла и в несколько раз увеличить скорость загвердевания, что имеет особенно важное значение при производстве крупных слитков и отливок. Кроме того, уменьшится разгар изложниц и пригар на отливках. 60 сплава и шлака, снимают шлак и отливаюг слиток или отливку. Вследствие гого, чтэ разве гвленные дендриты при перемешивании разрушаются, отламываются и получаются кристаллы округлой формы, суспензия, ссдержашая ог 10 до 50% таких кристаллов, имеет жидкотекучесть, равную жидкотекучести машинного масла при нормальных условиях, и из нее можно получать слитки и отливки обычными методами литья.

B случае необходимости (тонкостенные отливки) сплав после рафинирования можно перегревать выше линии ликвидуса дэ заданной температуры. Прч необходимости можно проводить двух- или грехкрагнэе рафинирование по схеме: охлаждение и выдержка при температуре Т1, нагрев до гемпературы выше линии ликвидуса, охлаждение до гемпературы Т выдержка и т.д. при непрерывном перемешивании расплава и суспензии.

B резульгаге перемешивания суспензии (около 40% твердой фазы) из стали и 2 при температуре 1380 С в гечение 10 мин содержание серы в плавке массой 1,5 кг снизилось с 0,023 дэ 0,008%, т.е. почти в 3 раза. Вместо разветвленных дендритов кон гр ольн ой плавки в опытн эй плавке п элучены измельченные в 2-3 раза кристаллы округл эй формы, не ме галличе с к ие включенияя, мелкие и рав н эм ер но распределенные в структуре. Заметно улучшились свойства лигой стали И 2 в состоянии после закалки и отпуска при 200эС на твердость 60

HRC (см. таблицу) °

Ф эрмула изобретения

Способ рафинирования металлов, заключающийся в обработке расплава шлаком, о ч л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения качества металла, расплав металла охлаждают до температуры на 1060эС ниже гочки ликвидуса, перемешивая получаемую суспензию с рафинировочным шлаком.

Источники информации, принятые вэ внимание при экспергизе:

1. Б. И. Медовар и др. »Электрэшлаковый переплав", М., 1963, с. 7-12.