Способ приготовления магния и его сплавов в открытых печах

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам приготовления магния и его сплавов в открытых печах. Изобретение направлено на повышение качества приготовляемого магния и его сплавов и сокращение расхода защитного газа при их приготовлении в открытых печах. Способ включает плавление шихты в защитной среде, рафинирование и модифицирование расплава продувкой газом фреоном-13 или фреоном-14. Рафинирование и модифицирование расплава производят через фильтрационную камеру - пористое основание открытой емкости, погруженной в приготовленный к разливке расплав. Повторно производят модифицирование расплава продувкой фреоном-13 или фреоном-14 с подачей защитного газа на поверхность расплава. Пористое основание фильтрационной камеры составлено послойно из магнезита и электрокорундового боя в пропорциях 1 : 1. Скорость фильтрации через фильтр составляет не более 7,0 - 8,0 см/с. Готовый расплав выстаивают 15 мин и разливают по формам. Использование способа позволяет приготовить сплавы с высокой степенью очистки от неметаллических включений при значительном снижении расхода защитного газа (с 800 л на плавку до 480 - 500 л). 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области цветной металлургии, преимущественно к способам приготовления магния и его сплавов.

Известен способ приготовления магния и его сплавов в открытых печах, включающий газовую защиту поверхности расплава, рафинирование сплава гексохлорэтаном и выстаивание (Лебедев В.А., Мухина И.Ю. и др. Бесфлюсовая плавка магниевых сплавов в открытых печах. "Литейное производство", 1976, N11, с. 16).

Недостатком данного способа является то, что при обработке гексохлорэтаном не достигается эффективной очистки от неметаллических включений. Кроме того, при обработке гексохлорэтаном происходит интенсивное выделение хлора, приводящее к энергичному бурлению поверхности расплава, нарушению сплошности защитной окисной пленки, образованию большого количества очагов возгорания расплава, что приводит к значительному расходу защитного газа (до 400 л/час) (Бондарев Б.И. и.др. Плавка магниевых сплавов с применением защитной атмосферы и особенности технологии производства новых магниевых сплавов. Магниевые сплавы. М., "Наука", 1978, с. 126) и образованию повышенного количества шлаков (отходов продуктов горения сплава). Кроме того, происходит выделение хлора в атмосферу цеха, что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Известен также способ приготовления магниевых сплавов, включающий плавление шихты в защитной среде, модифицирование фреоном-13 или фреоном-14 и рафинирование гелием (а.с. СССР N 624701, М.Кл² B 22 D 1/00, 1976).

Опыт применения данного способа при приготовлении магниевого сплава Мл-5 показал, что сплав получается неудовлетворительного качества из-за неэффективной очистки и низкого качества модифицирования. Это вызвано тем, что проведение процесса рафинирования после модифицирования значительно снижает эффект модифицирования. Кроме того, при рафинировании происходит интенсивное бурление сплава, что приводит к загрязнению расплава вторичными окислами. После продувки расплава модифицирующим газом приходится газораспределительное устройство извлекать из расплава и переключать подводящую систему газа для проведения процесса рафинирования. Вследствие этого происходит нарушение сплошности покрытия зеркала расплава окисной пленкой, что приводит к дополнительному загрязнению расплава окислами и газонасыщению. Нарушение сплошности покрытия зеркала расплава окисной пленкой вызывает возникновение очагов горения сплава для тушения, что требует резкого увеличения подачи защитных газов.

Изобретение направлено на повышение качества приготовляемого магния и его сплавов и сокращение расхода газа при приготовлении магния и его сплавов в открытых печах.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе бесфлюсового приготовления магния и его сплавов, состоящим из расплавления, рафинирования и модифицирования продувкой газами и выстаивания в инертной атмосфере, рафинирование и модифицирование расплава ведут путем фильтрации через фильтрационную камеру - пористое основание открытой емкости, погруженной в приготовленный к разливке расплав, и повторного модифицирования продувкой фреоном-13 или фреоном-14 с подачей защитного газа на поверхность расплава.

Причем степень заполняемости фильтрационной камеры, заполненной послойно магнезитом и электродным боем в пропорциях 1:1, составляла 0,9-1,0, а скорость фильтрации расплава через фильтр - не более 7,0-8,0 см/сек.

При рафинировании через один слой магнезита или электродного боя наблюдалась очистка только от крупных неметаллических включений и плен, значительного снижения от тонкодисперсных взвесей и газосодержания не происходило. Использование двухслойного фильтра магнезита и электродного боя (причем именно в этой последовательности заполнения фильтра) способствовало повышению качества очистки расплава вследствие более "тонкой" очистки, вызванной вероятно повышением емкости двойного электрического слоя фильтра, что повысило работу адгезии включений (тонкодисперсных взвесей и водорода) к зернам фильтрующего материала. При фильтрации расплава через один слой наблюдалось снижение включений до 0,2 - 0,3 мм²/см² и газосодержания - до 10-11 см³/100 г, а при фильтрации через двухслойный фильтр - до 0,05 - 0,1 мм²/см² и 7,0 - 8,0 см³/100 г.

При степени заполняемости фильтрующей камеры, равной 0,5-0,6, наблюдалась незначительная очистка расплава от крупных неметаллических включений, но происходило значительное измельчение зерна (средний диаметр зерна 0,05-0,08 мм). При степени заполняемости фильтрующей камеры 0,9-1,0 происходила максимальная очистка расплава и измельчение зерна до размеров 0,1- 0,15 мм.

При определении эффективности очистки расплава выявлена зависимость относительного содержания включений от скорости фильтрации: при скорости фильтрации 1,0-7,0 см/с происходило незначительное ухудшение очистки (относительное содержание включений 0,05 - 0,08), при скорости более 8,0 см/сек происходило заметное ухудшение очистки расплава (относительное содержание включений 0,09 -0,16), особенно от крупных включений.

Пример. Приготовление сплава Мл-5 осуществлялось следующим образом.

Сплав Мл-5 расплавляли в электрической печи сопротивления типа CAT- 0,15 в среде защитного газа (SF₆ + CO₂). За 3-4 минуты до начала разливки металла по формам при температуре 750-770^oC в расплав медленно погружалась предварительно прогретая до температуры 760- 780^oC открытая емкость с фильтрационной камерой - пористым основанием, заполненная послойно магнезитом и электродным боем в соотношении 1:1, толщиной по 45-55 мм с размерами отдельных кусочков 5-10 мм. При погружении емкости расплав, проходя через фильтрационную камеру, заполняя ее, очищается от твердых, газообразных неметаллических включений и подвергается модифицированию. Одновременно в погружаемую емкость на поверхность отфильтрованного расплава подавался защитный газ, например смесь элегаза с углекислым газом в соотношении 90-95%: 10-5% для исключения возгорания магния. После заполнения открытой емкости расплавом расплав подвергался повторному модифицированию продувкой фреоном-13 или фреоном-14 в течение 2-3 минут при показаниях ротаметра РМ-0,63 до 100 единиц. Затем расплав выстаивался в течение 15 минут и разливался по формам. Расплав для заливки форм выбирался из объема вставной емкости.

Использование предлагаемого способа позволяет приготовить сплавы с высокой степенью очистки от неметаллических включений при значительном снижении расхода защитного газа (с 800 литров на плавку до 480 - 500 литров).

Способ прост в осуществлении, не требует увеличения времени приготовления сплава и не требует специального оборудования.

Формула изобретения

1. Способ бесфлюсового приготовления магния и его сплавов, включающий плавление шихты в защитной среде, рафинирование, модифицирование продувкой газами фреоном-13 или фреоном-14 и выстаивание в инертной атмосфере, отличающийся тем, что рафинирование и модифицирование расплава производят через фильтрационную камеру - пористое основание открытой емкости, погруженной в приготовленный к разливке расплав, а затем повторно производят модифицирование продувкой фреоном-13 или фреоном-14 с подачей защитного газа на поверхность расплава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень заполняемости фильтрационной камеры, заполненной послойно магнезитом и электродным боем в пропорциях 1 : 1, составляет 0,9 - 1,0, а скорость фильтрации расплава через фильтр - не более 7,0 - 8,0 см/с.