Флюс для плавки бериллиевой бронзы

(54)(57) 1. ФЛЮС ДЛЯ ПЛИЕВОЙ БРОНЗЫ, включаюо т л и ч а ю щ и й с яс целью уменьшения токсний окиси бериллия и снвозвратных потерь металполнительно содержит крристый кальций и Фториспри следующем соотношентов., мас.%:КриолитФтористый калФтористый магГраФитпри этом графит в сден в виде порошкатиц 0,5-5.мм,2. Флюс по и. 1,щ и й с я тем, чточения продолжительнвия и улучшения воссвойств, он дополниметаллический магии2-5 мас.%. арев, Б.А.Ф енкий ор ордена завод им. Се (53), 6 (56) 1 ное пр металл ьцчйннй ьное вве час тейких972, мыалендр.х и ргия",р. Про плавы,173. Ж СОЮЗ СОВЕТСНИХсам люмипииРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИПИСАНИ ВУ СВИДЕТЕЛ(71) .осударственный надовательский, проектныйторский институт сплавоки цветных металлов и Кдена ОктябрьскойТрудового Краснообработки цветныхрго Орджоникидзе69.046,52 (088.8). Курдюмов А.В. иоизводство цветныов, М., "Металлурс. 175, 177.2. Смирягин А.П. и дные цветные металлы и с"Металлургия", 1974, с учно-исслеи конструкв и обработ- ольчугинсРеволюции и го Знамениметаллов РЕТЕН ЛАВКИ БЕРИЛ щий графит,тем, что ичных выдел ижения безла, он доиолит, Атотый магний ии компонен 5-10о1 - 5 5-10 Остал остав Флюса с размеромо т л и ч а ю с целью увели ости его дейстстановительных тельно содержит й в количестве11129261 2 5 10 35 20 25 55 60 б 5 Изобретение относится к металлур.гии, в частности к разработке покровного Флюса, используемого приплавке меди и ее сплавов, напримербериллиевой бронзы,Для защиты от окисления плавкусплавов на основе меди ведут подпокровом древесного угля или Флюсовна основе фторидов, стекла, соды идругих солей 1,Однако такие Флюсы характеризуются недостаточной кроющей способностью, а также неудовлетворительнымизащитными свойствами от взаимодействия с кислородом воздуха.Медные сплавы можно разделить натри группы по их склонности к образованию шлама: в первую группу входят нысокоцинковые латуни202 п)образующие максимальное количествошлама, но-нторую . - алюминиевые,хромовые, оловянно-Фосбористые бронзы, бериллненая бронза, в третью -кадмиевая бронза, медь с серебром,медь с кислородом (И 1, М 2), образующие наименьшее количество шлама.Количество шлама, образующегосяпри плавке бериллиевой бронзы, например БрБ 2, достаточно велико исоставляет н среднем 3 от веса шихтч,Покровным Флюсом для сплавов первой и второй группы, в которые входит бериллиеная бронза, может служить сажа, просушенный уголь, чешуйчатый графит, флюсы на окиснойсоленой или смешанной основе, например на основе буры, криолита, силиката натрия, хлористого натрия ит.п. и их сочетаний,Эти флюсы (синтетические) имеютразличную температуру плавления ивязкость. Общим для них являетсясвойство образонания твердо-жидкогопокрова, препятствующего процессамокисления и испарения компонентов,что снижает неличину безвозвратных.потерь металла,на угар. Некоторыекомпоненты Флюсов обладают, крометого, и восстановительными свойствами (СаР, МОР, графйт и др.).Эти Флюсы хорошо удерживаютсяна поверхности, даже при интенсивном движении зеркала металла, необразуют разрывов и открытых "окон",что объясняется в первую очередь наличием 2-Фазной области, где жидкая составляющая сцементированасмачиваемой твердой основой шлака,Все синтетические флюсы активнык Футеровке шахты печи. Однако наличие 2-Фазной области замедляет физико-химическое взаимодействие системы Флюс - Футеронка, позволяет испольэовать синтетические флюсы приплавке медных сплавов 1 и П группы,Флюсом для плавки сплавов Щ груп.пы могут служить сажа, уголь,чешуйчатый графит,т,е, вещества, обладающие хорошей кроющей способноетью,удовлетворительно защищающие расплавот взаимодействия с кислородом ноздуха, Сплавы данной группы практически не имеют шлака.Однако на практике для медныхсплавов 1, И и а групп, выплавляемыхв индукционных канальных печах, применяют в основном древесный уголь.Для сплавов 1 и И групп используется криолит в количестве 0,1 от веса шихты.Имекщийся в составе бериллиевойбронзы бериллий интенсивно испаряется с поверхности, а также окисляется из-за высокого сродства к кислороду,Применяемые на заводах кусковойграфит и древесный уголь практически не устраняют процесс испарениябериллия с поверхности расплава, априсутствующий в воздухе кислороди водяные пары интенсифицируютпроцесс испарения с образованиемокиси бериллия,Окись бериллия чрезвычайно токсична и зачастую приводит к тяжелому профессиональному заболеванию -бериллезу. Все это требует соблюдения особых требований техники беэ 30опасности, мощных вентиляционных систем, специальных помещений, технологии приготовления расплава, направленной на предотвращение испарения окиси бериллия, т.е. сокращения безвозвратных потерь металла.Традиционные покровные Флюсы(уголь, сажа, криолит ), используемые при плавке бериллиевой бронзы,не отвечают требованиям производства и техники безопасности,Наиболее близок к предлагаемомуфлюс для плавки бериллиевой бронзы,содержащий графит кусковой молотыйкрупностью не менее 30 мм 23.Однако известный Флюс характеризуется неудовлетворительной кроющейспособностью, т.е. недостаточно защищает жидкий металл от взаимодействия с кислородом воздуха. Это ведЕт к увеличению токсичных выделений окиси бериллия и к увеличениибезвозвратных потерь металла,Образование "окон" - разрывов защитного покрова - не может быть устранено увеличением удельного количества флюса, наведенного на поверхность расплава. Вследствие этого предупредить окисление бериллия не удается, Окислы бериллия при бсъеме шлака перед разливкой прилипают к графитовым кускам, увлекая большое количество металлических корольков, Шпак снимается комками и содержит по данным анализов до 80 корольков металла.15 Целью изобретения является уменьшение токсичных выделений окиси бериллия и снижение безвозвратных потерь металла.Поставленная цель достигаетсятем, что флюс для плавки бериллиевой бронзы, включающий графит, дополнительно содержит криолит, фтористый магний и Фтористый кальцийпри следующем соотношении компонентов, мас.:10Криолит . 5-10Фтористый кальций 1-5Фтористый магний 5-10ГраФит Остальноепри этом графит в состав Флюса введен в виде порошка с размером частиц 0,5-5 мм.С целью увеличения продолжительности действия Флюса и улучшениявосстановительных свойств в его состав может быть введен дополнительно металлических магний в количестве 2-5 мас,.Введение криолита и бторидов каль,ция и магния ниже нижних и выше верхних пределов ухудшает кроющую способность флюса и увеличивает испарение бериллия,Введение магния менее 2 не ока.зывает существенного влияния на срокдействия флюса. При введении его 30более 5 возрастает опасность насыщения им расплава и сокращаетсясрок действия флюса.Флюсы, состоящие иэ смеси молото. го графита и фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов,полностью покрывают поверхность расплава, защищая его от окисления ив то же время могут восстанавливатьуже образовавшиеся окислы бериллияпо реакцииВеО+ С-" Ве+ СОкоторая может идти в присутствиирасплавленного металла, образующегосплав с бериллием, например меди ).Применение более мелкого порошка графита (по сравнению с прототипом ) увеличивает его реакционную поверхность, а добавление к графитусмеси фтористых солей, которые смачивают расплав, ведет к изменению 50строения шлаков.Введение графита в виде порошкас размерами частиц 0,5-5 мм обусловлен тем, что при размере частиц менее 0,5 мм ухудшаются условия съема шлака, что ведет к потерям, металла. При частицах размером более5,0 мм уменьшается кроющая спосо 8 ность флюса, что увеличивает потерина угар.Криолит (ЗИаГ А 1 Гэ) широко ис- фпользуется в качестве Флюса при плавке латуней и бронэ.Однако при взаимодействии криолита с расплавом бериллиевой бронзывозможно образование НавВеРЧ, что 65 приводит к потерям бериллия и быстрому вырождению флюса: Флюс теряетсмачивающую способность, собираетсяна поверхности отдельными островками (комками ).Образование Ба ВеГ резко замедляется или полностью предотвращается в присутствии Фтористого магния (МОР ) или фтористого кальция (СаР ),Иа ВеГ при температурах плавки может разлагаться магнием с выделением в расплав бериллия по реакцииБа ВеР + Мк = Ве + МНЕ + 2 МаР. Поэтому в случах частичного вырождения флюса его защитно-восстановительные свойства могут восстанавливаться на поверхности расплава при добавлении новой порции флюса, в состав которого введен металлический магний.Высокое смачиванне Флюса обусловлено наличием в нем углерода, который обеспечивае.т двухфазность Флюса и определяет удовлетворительную кроющую способность Флюса. Взаимодействием графита с кислородом воз" духа приводит к выделению тепла и разогреву флюсного покрова сверху, что улучшает его кроющие свойства, увеличивает вязкость композиций, а также приводит к снижению выделенияокиси бериллия .в атмосферу, уменьшению безвозвратных потерь металла на. угар и в шлак, улучшению санитарно-гигиенических условий работы.Для поиска оптимального состава флюса проводят лабораторные исследования по .тару бериллия иэ расплава, находящегося под слоем предлагаемого Флюса при различных содержаниях компонентов. Угар определяют по изменению концентрации бериллия в пробах, отобранных иэ расплава до и после его выдержки в алундовом тигле (Со/С).Интенсивность угара характеризуется константой массопереноса.Исходные данные: предлагаемый флюс с. различным содержанием компонентов; вес навески 250 г, поверхность металла в тиглесм; время выдержки 1 ч, общая поверхностьвыделений 5= 0,5 м, площадь поперечного сечения воэдуховола 5 вавв 3,14 м, 20 общего потока окиси бериллия попадает в атмосферу цеха, изменение концентрации окиси бериллия берут усредненно по серии экспериментов,На основании полученных данных рассчитывают интенсивность выделения бериллия с поверхности металла - 6 и необходимуЮ скорость движения воздуха Ч в вентиляционной системе цеха. Выделение окиси бериллия происходит в соответствии с мольными долямн по реакции2 Ве + 02 = 2 ВеО1129261 го флюса при изменении содержания компонентов в различных пределах. В табл. 1 представлены составыпредлагаемого флюса, в табл, 2,5 б 11 4 фтористыйкальций б 0,5 5 3 1 3,фтористыймагний 10 11 4 Магний металлический а б Скорость движения воздухв системе,м/с Количество выделившегося Оериллия, я,г/с Отношение начальной иконечной концентрации, Со /О, мас. Ъ онстанта масопереноса, м/с РОСоста Флюса,94 0 0,2 опытную плавк марки БРБ 2 в д печи типа ИЛ флюс следующе видно, что пре сем диапазоне с ов уменьшает вы плавке в 14 раз рототипом. Графит 75 Криолит 10 Из табл. мый флюс во ния компонен бериллия при сравнению с 1,068 1,0 бб 1,12 1,08 1,40 1,30 лагаедержаеленияпоПроводя вой бронзы канальной используя ва, ЪПриведенные опытные плавки показали, что использование предлагаемо го флюса позволяет сократить в 2 раза угар металла и образование шлака, обеспечить удовлетворительные условия труда с.точки зрения промсанитарии.15 эффект от Флюса взамен нием беэа на угар оэнергии за атуры метал 9 рототиПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/5 илиал ППП фПатент", г. ужгород, ул, Проектна Графит молотыйГрафит-порошокКриолит":Фтористый кальций 3 3 Фтористый магний 7 7 Магний металлический, 4 Результаты опытно-промышленного испытания известлого и предлагаемого флюсов представлены в табл, 3.Та.блица 3 Как видно из данных табл, 3, предлагаемый флюс обеспечивает снижение потерь металла на угар и шлак, т.е. обладает высокой кроюШей способностью, Состав П имеет пониженную кроющую способность иэ-эа большой величины фракции графита Технико-экономически внедрения предлагаемого графита обусловлен сниж возвратных потерь метал и шлак, экономией элект счет более низкой темпе ла и составляет 99,6 ты