Способ получения меднобериллиевых сплавов
Использование: изобретение относится к способам получения медноберрилиевых сплавов плавкой различной шихты под вязким изолирующим флюсом с рафинированием расплава кристаллическим кремнием, который вводится непосредственно на поверхность расплава под флюс, в качестве флюса используется бой стекла. Сущность: наряду с сокращением безвозвратных потерь металлов в угаре и шлаке, растворением токсичной окиси бериллия в силикатном флюсе и связанным с этим улучшением безопасности работ введение рафинирующей добавки на поверхность расплава делает процесс рафинирования управляемым. Это позволяет перерабатывать грязные промышленные отходы, включая и отвальные шлаки. Благодаря высокой вязкости образующихся силикатных шлаков их уборка из ванны печи может быть легко механизирована применением известных устройств.
Изобретение относится к получению сплавов из цветных металлов, а именно к способам получения сплавов, содержащих бериллий, с применением при плавке особых средств для рафинирования и раскисления. Цель изобретения повышение качества сплавов и возможность утилизации вторичных металлов и шлаков, при плавке которых образуется большое количество токсичного оксида бериллия. Предлагаемый способ состоит в дегазации расплава и освобождении его от посторонних включений, в том числе и окислов, с помощью рафинирующей добавки в виде кристаллического кремния, которая вносится на поверхность расплава непосредственно под флюс из стеклянного боя, который при температуре плавки шихты, равной 1180-1200оС, представляет собой вязкую, битумоподобную массу. Такая масса свободно плавает на поверхности расплава и благодаря прилипанию имеет надежный контакт с стенками ванны печи, что обеспечивает надежную изоляцию расплава от печной атмосферы. Кремний, введенный на поверхность расплава (лучше несколькими кусками), быстро растворяется в поверхностном слое и благодаря сравнительно небольшому удельному весу образует пленку из концентрированного раствора кремния в расплаве. Из химии известно, что растворенные в жидкости вещества, имеющие свойство концентрироваться в ее поверхностном слое или адсорбироваться на ее поверхности, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Они снижают поверхностное натяжение жидкости, увеличивая тем самым ее жидкотекучесть, что способствует дегазации расплава и ускорению всплывания твердых частиц окислов и различных примесей. Твердые частицы и пузырьки газов в поверхностном слое реагируют с кремнием, причем на поверхности расплава он действует не только как ПАВ, но и как восстановитель и стеклообразователь. Окислы металлов, имеющие меньшее сродство к кислороду (медь, никель и др.), восстанавливаются кремнием, причем кремний, присоединяя к себе кислород, превращается в активный кремнезем, который связывает окислы щелочных и щелочноземельных металлов (например, бериллия), не восстанавливаемых кремнием. Так, на поверхности расплава идет непрерывный процесс стеклообразования, в котором стеклянный флюс играет роль своеобразной подложки, на которую наращиваются новые слои стекла с растворенными в нем окислами. Так как в образующемся шлаке прежде всего растворяется окись бериллия, то такой шлак уже не представляет опасности для окружающих. Процесс рафинирования расплава продолжается до тех пор, пока не исчезнут либо примеси в расплаве, либо добавка кремния. Внесение кремния на поверхность расплава в сочетании с флюсом из стеклянного боя делает процесс рафинирования расплава управляемым. Недостаток кремния легко обнаруживается по образованию под флюсом рыхлого шлакового слоя из оксидов. Дополнительное его введение быстро ликвидирует этот слой. Избыток кремния определяется по его нерастворившимся остаткам при чистой поверхности расплава. Наблюдение за поверхностью расплава, а также введение кремния осуществляется через "оконца" в вязком флюсе, которые постепенно затягиваются сами или ликвидируются плавильной ложкой. Дозировка стеклянного флюса (боя) зависит от площади ванны печи, где слой флюса должен быть толщиной 2-3 см. Для индукционной печи ИЛК-1,6 количество боя составляет 25-30 кг. Количество кремния, вносимого на поверхность расплава, зависит от состояния и состава шихты и должно выбираться из расчета его содержания в слитке не более 0,15% (ГОСТ 18175-78). Предлагаемый способ получения медно-бериллиевых сплавов не требует создания специального оборудования и даже изменения существующей нормативно-технологической документации. Как и при традиционной технологии, при производстве бронзы БрБ-2 с плавкой шихты в печи ИЛК-1,6 можно использовать технологическую инструкцию ТИ 1-2-82 "Плавка и отливка плоских слитков бериллиевой бронзы на установке полунепрерывного литья". Плавка грязных ломов и отвальных шлаков по традиционным технологиям представляет большие трудности вследствие образования большого количества токсичных шлаков и практически не применяется. Такие ломы и отходы отгружаются на медеплавильные заводы, где извлекается только медь, а отвальные шлаки, содержащие до 95% меди, уничтожаются захоронением из-за высокого содержания в них токсичного оксида бериллия. По предлагаемой технологии было проведено свыше 150 плавок с отливкой 300 т слитков. Шихта представляла собой грязные ломы из деталей приборов, сечки и обрезков лент бронзы БрБ-2 с высоким содержанием машинного масла и различного мусора. Брак слитков по окисным пленам и интерметаллическим включениям снижен примерно в 1,5 раза. Опытные плавки показали возможность и эффективность плавки такой шихты с получением нетоксичных силикатных шлаков, которые можно утилизировать, например, повторным извлечением из них бериллия. Исключение образования и накопления токсичных отходов производства является важным фактором охраны окружающей среды.
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНО-БЕРИЛЛИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий приготовление шихты, введение кремния в качестве рафинирующего агента и плавление под флюсом из стеклянного боя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сплавов и утилизиции отходов, в качестве шихты используют вторичные металлы и шлаки, содержащие оксид бериллия, а кремний вводят на поверхность расплава под флюс при 1180 - 1200oС.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.07.1996
Номер и год публикации бюллетеня: 17-2001
Извещение опубликовано: 20.06.2001
