Способ химической очистки стальных деталей от окалины

 

СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТ ОКАЛИНЫ, включающий обработку в расплаве, отличающийся тем, что, с целью ускорения очистки и повышения выхода годного металла, перед обработкой в расплаве осуществляют нагрев детали до 1000-1300 С и выдержку в восстановительной среде углеродсодержащего газа.

СОЮЭ CQBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) È)) 5)) С 23 G 5/00; С 23 G t/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3514223/22-02 (22) 30.08.82 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) M.Ï. Галкин, B Н. Жучин, В.И. Кашин, И.M. Клюев,Л.К.Косырев, Л.M. Сойфер и А.Э. Туговиков (71) Институт металлургии им.А.А.Байкова и Электрометаллургический завод

"Электросталь" (53) 621.7.025(088.8) (5e) 1. Патент Великобритании № 1363927, кл. С 7 Е 10Х8, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 270437, кл. С 23 G 1/28, 1964. (54) (57) СПОСОБ ХИИИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТ ОКАЛИНЫ, включающий обработку в расплаве, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения очистки и поввьш ения выхода годного металла, перед обработкой в расплаве осуществляют нагрев детали до 1000-1300 С и выдержку в о восстановительной среде углеродсодержащего газа.

1113426

Изобретение относится к черной металлургии и машиностроению, конкретнее к способам горячей химической очистки поверхностей стальных заготовок и деталей от окалины. 5

В современной металлургии и машиностроении для горячей химической очистки стальных заготовок и деталей от окалины применяют способы, включаю щие восстановление окалины и раст- 10 ворение ее в шлаках или в кислотах.

Известен способ химической очистки стали от окалины, включающий доокисление нагревателя в реакционной камере при 510-667 С и давлении 15

1-7,8 атм в атмосфере 1-15Х кислорода плюс пар плюс азот, промывку реакIJHoHHoA камеры азотом, восстановление при той же температуре и давлении в атмосфере 5-50Х водорода или 20 окиси углерода плюс азот. Процесс повторяют до разрыхления окалины, после чего проводят окончательную очистку нагревателя в кислоте f1) .

Основными недостатками этого 25 способа являются низкая производительность, обусловленная низкой скоростью процессов окисления и восстановления, необходимостью многократного повторения процессов окис- п0 ления-восстановления для разрыхления окалины и низкий выход гольного металла из-за растворения восстановленного железа в кислоте.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ химической очистки металлов в нейтральном силикатном расплаве при 1100-1250ОС, в котором окисленные заготовки из стали Х18Н9Т нагревают в расплаве, вес.7: окись алюминия 1-5; окись калия плюс окись натрия 14-25, окись железа 0,5-12, окись кальция плюс окись магния 1-1,5; окись кремния остальное, с целью удаления окалины и исключения растравливания металла (21 .

\ 1

Недостатками указанного способа являются низкая производительность и невысокий вьгход годного металла.

Цель изобретения — увеличение производитепьности процесса очист-. ки, повьппение его экономичности и увеличение выхода годного металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки нагревателя из нержавеющей стали от окалины восстановление окалины осуществляется при 1000-1300 С, Сущность способа заключается в следующем.

Нагретые стальные заготовки обрабатывают сначала восстановительным газом, а затем в расплаве синтетического шлака. При обработке вос становительным газом внешние слои окалины восстанавливаются и скалываются за счет малой адгезии к оставшемуся слою окислов и расклинивающего действия газообразного продукта реакции (CO), образующегося в порах окалины.

Оставшаяся после обработки восстановительным газом окалина удаляется в расплаве синтетического шлака.

Необходимость сочетания предварительной обработки в восстановительной атмосфере газом с последующей обработкой в расплаве шлака обусловлена следующим.

Известно, что на стальных заготовках, нагреваемых в атмосфере открытой печи при температурах вьппе 570 С окалина состоит из нескольких слоев: внешний слой — гематит (Fe, О,), затем магнетит (Fe,04) и прилегаюший к металлу — вюстит (FeO). На легированных марках стали к металлу прилегает слой, состоящий из сложных окислов типа шпинелей.

Степень восстановления окисла возрастает по мере уменьшения в нем кислорода, при этом наиболее трудно восстанавливаются соединения сложного состава. Высшие окислы растворяются в синтетических шлаках со скоростями на порядок меньшими, чем низшие.

Восстановление высших окислов железа позволяет исключить наиболее длительный этап процесса очистки заготовки в расплаве шлака, а растворение низших окислов в расплаве шлака позволяет исключить наиболее медленный этап процесса восстаповления. В результате продолжительность комбинированной очистки (восстановление-растворение) оказывается меньше, чем продолжительность очистки либо только путем восстановления, либо только путем растворения.

Однако при осушествлении процесса очистки до полного восстановления окалины на поверхности металлической

Время очистки образца, +с

Температура, С

Скорость очистки образца, Ф мг/см ° с

0 23

0,33

146

1000

0,52

0,63

92

1200

0,77

1, 025

1300 основы помимо восстановленного слоя присутствуют остатки окалины, которые удаляют в результате последующей обработки в расплаве шлака, а восстановленный металлический 5 слой, не растворимый в расплаве шлака, остается на поверхности заготовки, Таким образом, часть металла из окалины. остается на металлической, 10 основе, что и приводит к повьппению выхода годного.

Температура восстановления окалины газом определена экспериментально и является необходимой и достаточной для существенного ускорения процесса очистки заготовок и деталей от окалины.

Проведенные опыты по очистке сталь. ных образцов от окалины показали, gp что температура обработки углеродсодержащим газом, содержащим метан

96-98, должна находиться.в пределах

1000-1300 .С.

Если при 1000 С скорость восста- 25

0 новления окалины 0,5 мг/см ° с,то уже при 9500С она составляет 0,45 мг/см- с т.е. в 1,1 раза ниже, а при 510-667 С

0 в 6-4 раза ниже, что снижает эффективность процесса соответственно на 10 и 600-400 .

При температуре свыше 1300 С проо исходит сильное разрушение футеровки печи, где производят восстановительную обработку.

Пример 1. Образцы из стали

Ст3 цилиндрической формы диаметром 3 мм и длиной 20 мм общей массой 1,048 г, с массой окалины 0,080 г нагревали до 1000 С в защитной атмос-„ фере, после чего восстанавливали при" родным газом (расход 230 мл/мин) в течение 90 с. После этого образцы очищали при 1000 С в расплаве сино тетического шлака состава, вес. : двуокись кремния 31 2; окись алюминия 8,8; окись натрия 54,6; фтористый кальций 1,67; окись кальция

3,73 в течение 56 с, Общая продолжительность очистки образца от окалины, включая восстановление окалины и ее растворение в шлаке, составляет 146 с. Nacca очищенного образца 0,979 r.

H p и м е р 2. В условиях приме- 55 ра 1 восстановление вели при 1200 С

0 в течение 60 с и затем проводили окончательную очистку в расплаве

3426 синтетического шлака в течение 15 с при

1200 С. Общая продолжительность очистки

75 с. Масса очищенного образца О, 980 г.

П р и и е р 3. В условиях причера 1 восстановление вели прн 1300 С в течение 15 с и проводили окончательную очистку в шлаке в течение 7с при 1300 С. Общая продолжительность очистки 22 с. Масса очищенного образца 0,980 г.

Пример 4, В условиях примера

3, не проводя предварительного восстановления, осуществляли очистку образца от окалины в шлаке. Время очистки 30 с. Масса очищенного образца 0,970 г.

Полученные экспериментальные данные сведены в таблицу.

Ф

В числителе — очистка без предварительного восстановления; в знаменателе — очистка с предваритель ным восстановлением.

Скорость очистки стальной заготовки от окалины по предлагаемому способу на 20-30 вьппе, чем по известному способу травления металлов в нейтральном силикатном расплаве и на 400-600 выше, чем по способу очистки нагревателя из нержавеющей стали.

При полном восстановлении окалины на металлической основе образу" ется слой восстановленного металла, за счет чего увеличивается выход годного на 1 ..

Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого технического решения составит 3,9 руб/т.