Способ выплавки медно-кадмиевой лигатуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслублнк11836178 61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 05,03,79 (21) 2732829/22-02с присоединением заявки Но -(23) ПриоритетОпубликовано 07,06,81, Бюллетень йо 21Дата опубликования описания 070681 С 22 С 1/02 Государствеииый комитет СССР ио дедам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А.Е. Ерофеев и Ф.Н. Стрельцов Государственный научно-исследовательский и проектныйинститут сплавов и обработки цветных металлов(71) Заявитель 54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МЕДНОЕВОЙ ЛИГАТУРЫ ся к области таллов, выплавки сплаетучие компо 5 и- ввиИзобретение относитметаллургии цветных мечастности к способам ввов, содержащих легколненты.В настоящее время в отечественной электротехнической проьыаленности нашел ширское применение сплав меди с кадмием Бр-Кд- (содержащий кадмия 0,9-1,2). Этот сплав производится на предприятиях обработки цветных металлов методом ввода чистого кадмия в расплавленную медь без использования промежуточного сплава (лигатуры), что приводит к значительному угару дорогостоящего легирующего компонента.Очень высокая упругость пара кадмия при темпеРатуре плавления меди,на 316 превышающей температуру ки Опения кадмия, является основной причиной больших потерь кадмия.В силу этого очевидно, что эффективным средством снижения потерь привводе легирующего компонента является 2повышение температуры кипения присадки, что возможно при легированиимеди разбавленным раствором кадмия,в частности лигатурами составамедь +30-70 кадмия. ЗО.Известен способ выплавки медно- кадмиевой лигатуры, включающий загрузку шихты в тигель с крышкой, нагрев и,иэотермическую выдержку шихты при заданной температуре. Шихту, содержащую медь и кадмий, нагревают в графито-шамотном тигле до температуры 650-700 оС и выдерживают в течение 1,5-3 часов 1).Однако этот способ не нашел ш рокого промышленного применения ду его низкой производительности, связанной с необходимостью длительной выдержки сплава при температуре насыщения, охлаждением тигля вместе с печью и одноразовым использованием тигля. Величина потерь кадмия, доходящая до 1,0, не может считаться удовлетворительной для производства промежуточного сплава, так как это составляет 7-10 общей величины потерь при производстве кадмиевой брон :ы. Кроме того, изложенным выше способом нельзя получить 30 лигатуру, в то время как этот состав дает боль шую величину усвоения легирующего компонента при вводе лигатуры в расплав меди.Таким образом, известный способ получения медно-кадмиевой лигатуры.не удовлетворяет тербованиям, предьявляемым к современным промышленнымспособам изготовления аналогичныхсплавов по двум параметрам: производительности и потерям кадмия.Цель изобретения - снижение потерь кадмия и повышение производительности способа выплавки лигатуры.Поставленная цель достигается тем,что температуру внутренней поверхности крышки тигля поддерживают впределах 760-780 ОС, В случае выплав-,ки лигатуры медь +50 вес. кадмияшихту выдерживают при температуре720-740 ОС в течение 20-25 минут, ав случае выплавки лигатуры медь+ 30 вес. кадмия шихту выдерживают 5при температуре 720-740 С в течение20-25 мин, затем повышают температуру до 870-890 С и выдерживают втечение 10-12 мин.Как показали лабораторные исследования, процесс переноса кадмия израсплава лимитируется в области температур до 1000 ОС сопротивлением,оказываемым переносу газовой фазой.В этих условиях движущей силой процесса является разность между давлением паров летучего компонентау поверхности расплава металла инад холодильником (конденсатором),1 ак как температурный интервалдиффузионного насыщения медью кадмияв рассматриваемых случаях не превышает 900 оС и лимитирующей стадиейпроцесса в этих условиях являетсяперенос вещества в газовой фазе, то, 35, снижая разность температур междуповерхностью металла в тигле иконденсатором(крышкой тигля), можно свести потери иа испарение прак"тически до нуля. Таким образомпри температуре крьааки 760-780 С, 40близкой к температуре кипения кад"мия, исключается термодинамическаявозможность конденсации кадмия накрыше, т.е. практически полностьюисключаются потери, связанные с испарением и конденсацией кадмия внерасплава.Результатом ведения процесса взащитной атмосфере является снижениебезвозвратных потерь металла наокисление.Процесс получения лигатуры основан на иэотермическим растворениимеди в жидком кадмии (температураплавления кадмия 321 ОС) с последовательным увеличением концентрации меди до заданного состава. Выплавкалигатуры может осуществляться в средезащитного газа,Очевидно, что для полного растворения эашихтованного количества меди 60температура изотермической выдержкидолжна превышать, или, в пределе,быть равной температуре ликвидус данного состава. Для состава лигатурымедь + 50 вес. кадмия равна 660 ОС. В то же время температура изотермической выдержки не должна превышать точки кипения чистого кадмия (7670 С), так как в начальной стадии процесса растворения в тигле находятся медь и расплав чистого кадмия, перегрев которого выше температуры его кипения приведет к смене характера процесса переноса, а именно от переноса испарением на перенос кипением, то есть произойдет вскипание оасплава, резкое возрастание давления в объеме тигля под крышкой, станет возможным выброс металла, его возгорание и, как следствие, значительно возрастут безвозвратные потери летучего компонента. Оптимальная темпера- тура процесса плавки и разливки лигатуры состава 50 Сц и 50 Сд равна 730+10 С.Время выдержки 20-25 мин для сплава данного состава равно времени полного растворения меди в кадмии при условии, что шихтовым материалом являются нарезанные на "карточки" стандартные листы катодной меди.В силу вышеизложенйого невозможно провести выплавку лигатуры медь +30 кадмия с одной иэотермической выдержкой, так как температура ликвидус данного сплава равна 850 оС, что значительно выше температуры кипения кадмия. Это приводит нак к необходивести процесс в две стадии, иэ них на первой получить расплав состава медь + 50 кадмия и остаток не- растворившейся меди по режиму плавки 50 лигатуры, после чего провести выдержку при 880 дС в течение 10-12 мин (время полного растворения остатка меди при заданной температуре) до получения сплава необходимого состава.Температура 870-890 ОС выбрана иэ условия, что температура выдержки меньше температуры кипения сплава состава медь + 50 кадмия, равной 8970 СсП р и м е р . В графитовый тигель индукционной печи вворачивают сливной графитовый носок, закрывающийся асбестовой пробкой. На дно тигля укладывают фкарточкиф мелко нарезанной катодной меди, на медь кладут куски кадмия при соотношении 1:1. Тигель закрывают просушенной 1 асбоцементной крышкой, снабженной со стороны расплава асбестовым экраном. В крышку для нагрева ее вмонтирован электрический нагреватель.Контроль эа температурой на крышке печи осуществляется хроь 4 ельалюминиевой термопарой. ТемПература на поверхности крышки, обращенной к металлу, поддерживается равной 770 ОС. Через штуцер, вмонтированный в крьадку, печь продувается и заполняется инертным газом. Включается нагрев шихты, и температура поднимается до836178 30 формула изобретения редложенный соб полученияигатуры медь50 кадмия 0 1-0,2 40-45 мин Предло способ ния ли медь - мия нныйолучетуры0 кад,2-0,3 60-55 м М без учета подготовительны заключительных операций. н, 4 Из таблицы видно, чтмый способ позволяетснизить величину потелигатур примерно в 3чить производительность Источники инфво вниманиеучные докладыеталлургия",лагаераза и плавке 4 увели предв 3ь прразапроце рмации,ри экспертизеВысшей школы,958, У 1,риняты 1. Н ерия 71-7. Подписнного комитета СССтений и открытийРаушская наб., д. арствизобрЖ жиежфн лиал ППП атентф, г. Ужгород, ул. Проектн 730 ОС, далее следует изотермическая выдержка 25 мин и слив готового металла через графитовый носок без разгерметизации тигля. После этого крышка снимается, тигель и носок счищаются от остатков металла, и процесс повторяется. Таким образом готовится лигатура медь + 50 кад" мия.Лигатура состава медь + 30 кадмия имеет те же предварительные технологические операции; состав шихты 3:7, однако вводится вторая выдержка при температуре 880 ОС в течение 10 мин, после чего осуществляется разлив готового металла.,Результаты опытных плавок, выполненных данным способом, приведены в табл Известный способ 0,5-1,0 1,5-3 чП поКроме того, способ позволяет выплавить лигатуру медь + 30 кадмия, выплавка которой невозможна при ис,пользовании известного способаПредлагаемый способ выплавки лигатуры в печи, закрытой обогреваемой крышкой, технически прост, не требует существенной модернизации серийно выпускаемых промышленных печей и может быть осуществлен практически в любых производственных условиях.Выплавка лигатуры и собственно сплава с использованием лигатуры являются экономически целесообразными. 1. Способ выплавки медно-кадмиевой лигатуры, включающий загрузку шихты в тигель с крышкой, нагрев и изотермическую выдержку шихты при заданной температуре, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения потерь кадмия и повышения производительности способа, температуру внутренней поверхности крышки тигля поддерживают в пределах 760-780 вС.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что,с целью выплавки лигатуры медь + 50 вес. кадмия, шихту выдерживают при температуре 720-740 ОС в течение 20-25 мин.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью выплавки лигатуры медь + 30 вес. кадмия, шихту выдерживают при температуре 720-740 ОС в течение 20-25 мин, затем повышают температуру до 870- 890 ОС и выдерживают в течение 10- 12 мин.4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что выплавку лигатуры осуществляют в среде защитного газа.