Устройство для раскисления металлов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ, включающее контейнер, наполненный раскисляющими элементами и вводимый в расплав, отличающееся тем, что, с целью повышения степени использования раскислителей и снижения загрязненности металла неметаллическими включениями, контейнер выполнен в виде нерастворимой в металле капсулы с кислородопроницаемыми стенками.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к устройствам для раскисления металлов, обеспечивающим минимальный расход раскислителей и снижение количества окисных включений в готовом металле.
Из способа раскисления расплавов известно устройство, обеспечивающее введение в металл трехслойных гранул из раскислителей или офлюсованными экзотермическими ферросплавными брикетами.
Такое раскисление позволяет повысить использование раскислителей, быстро связать растворенный в металлическом расплаве кислород в окисные включения и снизить концентрацию растворенного кислорода.
Однако образующиеся при таком введении раскислителей в жидкий металл неметаллические включения частично остаются в металле и оказывают отрицательное влияние на его свойства и cвойcтва металлоизделий. Кроме того, при таком введении элементов-раскислителей в металле неизбежно остается некоторое его количество, что не всегда соответствует требованиям ГОСТ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для раскисления металлов, включающее контейнер, растворимый в жидком металле; контейнер заполняется раскисляющими элементами и вводится на стержне в жидкий расплав.
В жидком металле контейнер растворяется и содержимое контейнера поступает в расплав. Введение в расплав активных компонентов внутри контейнера позволяет повысить их усвоение расплавом, быстро связать растворенный в металлическом расплаве кислород в окисные включения и снизить концентрацию растворенного кислорода.
Однако такое устройство для введения раскислителей в жидкий металл не позволяет изолировать неметаллические включения продукты раскисления и раскислители от раскисляемого расплава металла. В результате часть неметаллических включений и раскислителей остается в металле и оказывает нежелательное влияние на его свойства. Кроме того, при этом возможно дополнительно загрязнение расплава материалом контейнера, который растворяется в процессе раскисления.
Целью изобретения является повышение степени использования раскислителей и снижение загрязненности металла неметаллическими включениями.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для раскисления металлов, включающем контейнер, наполненный раскисляющими элементами и вводимый в расплав, контейнер выполнен в виде нерастворимой в металле капсулы с кислородопроницаемыми стенками.
Поставленная цель достигается тем, что защитный контейнер (разделительная мембрана) выполнена из огнеупорного нерастворимого в металле кислородопроницаемого материала в виде капсул.
Материал капсул в процессе раскисления не растворяется и не загрязняет расплавов металла. Раскисление металлических расплавов при погружении в них капсул с раскислителями происходит в результате диффузии растворенного в расплавах кислорода через кислородопроницаемые стенки капсулы и поглощения его раскислителями внутри капсул. После раскисления капсулу с раскислителями извлекают из расплава металла и используют для раскисления следующих порций расплавов.
П р и м е р. Использование устройства для раскисления металлов.
В печи Таммана в корундовом тигле расплавили 500 г восстановленного водородом железа, содержащего 0,17% кислорода. В полученный нераскисленный расплав железа поместили 8 запаянных капсул из двуокиси циркония, стабилизированной окисью иттрия, содержащих внутри по 3 г ферроалюминия, и выдержали 30 мин. Во время выдержки кислород из нераскисленного расплава железа через стенки капсул (проницаемые для кислорода) диффундировал в расплав ферроалюминия. После выдержки капсулы извлекали и из полученного расплава железа отбирали пробы для определения содержания кислорода методом вакуум-плавления на эксхалографе "Бальцерс". В результате анализа оказалось, что содержание кислорода в расплаве железа после 30-минутной выдержки понизилась с 0,17 до 0,006% Кроме того, полученный металл подвергли металлографическому и химическому анализу с целью определения содержания неметаллических включений и алюминия. Металл оказался чистым от оксидных включений, а содержание алюминия в нем следы.
Таким образом, в результате диффузии кислорода через стенки капсул из двуокиси циркония и поглощения его ферроалюминием, находящимся в капсулах, произошло раскисление расплава железа без загрязнения его неметаллическими включениями пpодуктами раскисления и раскислителем.
Использование при производстве сталей и сплавов такого устройства для раскисления металла позволит снизить расход раскислителей и получать металл с более высокими служебными характеристиками за счет отсутствия в нем окисных включений.