Способ рафинирования металлов

1н"ОПИС "НИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистиц вских Республик(23) Приоритет 6/02 51) М. Кл. С 21 С 7/О ГосударсСовет воо дела ииыи ионитеиистров СССРизобретеиийрытий(43) Опубликовано 30,09.76,БюллетеньЭ (45) Дата опубликования описания 17.11.7 669.046 (088.8)ч-) Заявител Инсти лем литья(54),011 ССОБ . РАФИН ИЯ МЕТАЛЛСВ их масштабах,рафннируслйткв за в идут в меий рафииир ном агрега виню, рвс, напунмер Изобретете, относится к черной и цветной металлургтйй и литейному производству и ме 1 кет быть использовано при производстве слитков и отливок иэ качественных сталей и сплавов. ЬИзвестны способы рафинирования сплавох (обработкв синтетическими шлаками, алек-трошлаковый переплав, вакуумный дуговой, алектронно-лучевой, плазменный переплавы н др.), однако ни одним из них невозможно О проводить глубокуюочистку. сплавов от вред,ных примесей и образующйхся из них неме,таллнческих включений вследствие сдвига ;равновесия реакций при понйжении температуры, а также подавление ликвидации але б ментов в процессе кристаллизации 1).Известные способы рафинирования сводятсяк продувке и перемешиваниюметалла в печи, ковше.и изложнице инертными газами, перемешиввнию алектромвнитными си- М лами, вакуумироввние (тигля, струи, ковша), фильтрации металла через пористые,фильтры, ,обработке жидкого металла шлаками. В свяэн с тем, что основная масса примесей выделяется в процессе кристаллизапии сплавор М в двухФазной зоне, все эти способы нвйоз воняют использовать эффект крнствллнзаш- онной очистки сплава от вредных примесей, ,применяемый, например, при эониой плавке, Процесс зонной очисткн неприменим для производства сплавов в большкроме того, прн зонной очисткеется только центральная частьсчет обогащения концов, которыобре зь.Целью изобретения является повышение эффективности рафинирования и улучшение качества сплава.Это достигается тем, что расплав 1твлла охлаждают до температуры нитке лик видуса на 10-60 оС, непрерывно лервмешн- ввют суспензию сплава с рафинарующкм пит 1 и. ком. Шлак смывают и ассимилируют частички жидких и твердых ликватов, образаввв- шихся на псверхности кристаллов и в защ-. кости суспенэни. При этом происходит раздробление, измельчание и гвлтавка кристаллов суспензия.Сплав, подлежвщплавляюг в плавиль те530070 в индукционной печи, на поверхности расплава наводится шлак толщиной 100-200 мм, Температура плавления шлака должна быть на 200-300 э С ниже температуры ликвидуса сплава, Для стали, например, можно рекомендовать шлак следующего состава, вес.%: СаО 30, ЙОг 20, "гОь 15, Са, 23, МгО 5, МсгО 5, ГеО 2. После раскисления и, при необходимости, модифицирования сплава температуру снижа - 10 ют 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 снижается, при выделении твердой фазы более 50% резко уменьшается жидкотекучесть суспензии, что затрудняет перемешивание ее со шлаком и последующую разливку суспензии. Снижение температуры между ликвиду - З 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 турбулизатэра, на валу которого находится 2 винта (двуступенчатая пропеллерная мешалка): один из них осуществляет перемешивание, дрэбление и гал 30 товку кристаллов сплава, вторэй - с помощью жидкого шлака смывание ликватов с поверхности затвердевших кристаллов, и за счет интенсивного перемешивания шлака и оставшейся обогащенной примесями жидкой35 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 О воляет изготавливать отливки и слитки из суспензий, содержащих 10-50% твердой фазы, что дает возможность существенно повысить физическую, химическую и структурную однородность меТалла и в несколько я раз увеличить скорость затвердевания, 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 отливаютслиток или отливку, Вследствие гого, чтэразветвленные дендриты при перемешиванииразрушаются, отламываются и получаютсякристаллы округлой формы, суспензия, содержащая от 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.В случае необходимости (тонкостенные отливки) сплав после рафинирования можно перегревать выше линии ликвидуса дэ заданной температуры. Прч необходимости можно проводить двух- или трехкратное рафинирование по схеме: охлаждение ивыдержка при температуре Т 1, нагрев до температуры выше линии ликвидуса, охлаждение до температуры Т, выдержка и т,д. при непрерывном перемешивании расплава и суспензии,В результате перемешивания суспензии(около 40% твердой фазы) из стали й 2 при температуре 1380 С в течение 10 мин сэдержание серы в плавке массой 1,5 кг снизилось с 0,023 до 0,008%, т.е. почти в Э раза, Вместо разветвленных дендритов кон г р ольн ой плавки в опытн эй плавке п элучены измельченные в 2-3 раза кристаллы округлой формы, неметаллические включения, мелкие и равномерно распределенные в структуре, Заметно улучшились свойства литой стали И 2 в состоянии после закалки и отпуска при 200 эС на твердость 60 НКС (см. таблицу)ф эрмула изобретения Способ рафинирования металлов, заключающийся в обработке расплава шлаком, о ч л и ч а ю ш и й с я тем, чтэ, с целью повышения качества металла, расплав металла охлаждают до температуры на 10- 60 эС ниже гочки ликвидуса, перемешивая получаемую суспензию с рафинировочным шлаком.Источники информации, принятые вэ внимание при экспертизе;1, Б, И. Медовар и др, "Электрэшлаковый переплав", М 1963, с. 7-12,