Способ рафинирования металла
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при получении металла для изготовления отливок. Расплавленную соль, удельной вес которой меньше удельного веса металла в 1,5-10,5 раза, подвергают вибрации и в нее вливают расплавленный металл, причем чем меньше разность удельных весов соли и металла и меньше поверхность контакта соли и металла, тем с большей интенсивностью проводят вибрацию расплавленной соли. Изобретение упрощает процесс рафинирования, уменьшает затраты энергии на процесс в 1,5-2,6 раза и количество неметаллических включений в 2-3 раза, повышает предел прочности на растяжение очищенного металла в 1,2-1,5 раза.
Предлагаемый способ относится к металлургии и может быть применен в литейном производстве при получении металла для изготовления отливок.
Известен способ рафинирования металла, согласно которому через жидкий металл пропускают газ - аргон, а затем используют очищенный жидкий металл для заливки отливок (А.А.Абрамов, В.Г.Пегов, Г.А.Шматко. «Производство стали», «Продувка стали аргоном в ковше новых конструкций» / А.А.Абрамов, В.Г.Немченко, Н.Бастроков // Сталь, 1973, №3, «Производство особой низкоуглеродистой стали путем продувки аргоном при обработке в порционном вакууматоре» / Д.Я.Поволоцкий, О.К.Токовой, Р.Ф.Максутов и др., //Сталь, 1988, №7, с.34-36), согласно которому выравнивается температура и химический состав металла, снижается количество водорода в стали, частично удаляются неметаллические включения, что, в конечном счете, повышает механические и эксплуатационные свойства металла. Недостатком известного способа является то, что в жидком металле остается часть неудаленных неметаллических включений, а используемый для продувки жидкого металла газ - аргон имеет очень высокую стоимость, способ дорогой.
Из известных наиболее близким по технической сущности является способ рафинирования металла, согласно которому на жидком металле наводится «активный шлак», в который переходят из металла неметаллические включения, удаляемые вместе со шлаком, после чего жидкий металл используется для заливки отливок (Трубин К.Г., Ойкс Г.Н. Металлургия стали. Мартеновский процесс. - М.: Металлургиздат, 1951, стр.110-131; Шейн Я.П., Гудима Н.В. Краткий справочник металлурга по цветным металлам. - М.: Металлургия, 1964, стр.101). Однако этот способ трудоемкий, длительный, малоэффективный, на его проведение затрачивается много энергии. Получаемый металл может быть не всегда достаточно чистым (в нем могут оставаться неметаллические включения).
Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение рафинирования металла, уменьшение затрат энергии, снижение трудоемкости этого процесса, повышение эффективности и полноты очистки металла от неметаллических включений, улучшение качества металла.
Сущность предлагаемого способа рафинирования металла заключается в том, что отдельно производят расплавление металла и соли, расплавленную соль, удельной вес которой меньше удельного веса металла в 1,5-10,5 раза, подвергают вибрации и в нее вливают расплавленный металл, причем чем меньше разность удельных весов соли и металла и меньше поверхность контакта соли и металла, тем с большей интенсивностью проводят вибрацию расплавленной соли.
Такое сочетание новых признаков с известными позволяет снизить трудоемкость процесса рафинирования металла, получать более чистый металл, улучшать качество металла, снизить энергозатраты и стоимость очистки металла.
Способ осуществляется следующим образом. Плавят соль, например бариевую соль, и отдельно расплавляют металл, например алюминий или алюминиевый сплав. Причем расплавленная соль должна иметь удельный вес меньше удельного веса металла, что и соответствует при использовании бариевой соли и алюминия. Расплавленную соль подвергают вибрации и в нее вливают расплавленный металл. Расплавленная соль, имея меньший удельный вес, чем металл, проходит через расплав металла, очищая металл от неметаллических включений. Вибрация расплава соли повышает эффективность очистки металла от неметаллических включений. После прохождения через металл расплав соли скапливается на поверхности металла, вибрацию расплава прекращают, соль сливают с металла, и очищенный жидкий металл используют для заливки отливок. Этот процесс может быть неоднократным, что приводит к полной очистке металла от неметаллических включений. После использования соль охлаждают, растворяют в воде, удаляют из раствора перешедшие из металла неметаллические материалы, выпаривают воду, сушат очищенную соль, а затем плавят ее и повторно используют для осуществления изложенного выше способа. По извлеченным из раствора соли неметаллическим материалам определяют количество, вид и состав удаленных из металла неметаллических включений.
Выбор интенсивности вибрации расплавленной соли зависит от разности удельных весов расплава соли и очищаемого металла, а также от поверхности контакта расплавленной соли с расплавленным металлом, требуемой степени очистки металла от неметаллических включений. Чем меньше разность удельных весов соли и металла и меньше поверхность контакта соли и металла и чем чище требуется металл, тем должна быть больше интенсивность вибрации расплавленной соли. Удельный вес расплава соли должен быть в 1,5-10,5 раза меньше расплавленного металла, вливаемого в расплавленную соль.
Пример осуществления способа.
Производили плавку водорастворимой бариевой соли в тигельной печи и отдельно в другой тигельной печи плавили алюминий. Объем расплава был одинаковый, емкость тиглей была больше двойного объема соли и металла. Температуру расплавов повышали до 800°С, затем включали вибратор, присоединенный к тиглю с расплавом соли, и вливали расплав алюминия в расплавленную соль. После прохождения соли через металл и скопления расплава соли на поверхности металла отключали вибратор и выливали расплав соли вместе с расплавом металла в тигель, в котором плавили алюминий. Далее расплавленную соль сливали с жидкого металла и металл использовали для заливки отливок. После остывания соль растворяли в воде, удаляли из раствора неметаллические материалы, анализировали их, выпаривали воду, сушили соль, полученную из раствора, снова плавили ее и использовали для процесса очистки алюминия от неметаллических включений.
При использовании предлагаемого способа количество неметаллических включений в металле было в 2-3 раза меньше, длительность процесса рафинирования металла была в 3,5-5 раз меньше, расход электроэнергии на процесс в 1,5-2,6 раз меньше, предел прочности на растяжение очищенного металла в 1,2-1,5 раз выше, чем при рафинировании металла известными способами.
Предлагаемый способ можно применять для рафинирования не только алюминиевых сплавов, но и сплавов, содержащих медь, железо, олово, свинец, никель, хром, серебро, золото, платину и другие компоненты.
Способ рафинирования металла, включающий отдельное расплавление металла и соли, отличающийся тем, что расплавленную соль, удельный вес которой меньше удельного веса металла в 1,5-10,5 раза, подвергают вибрации и в нее вливают расплавленный металл, причем чем меньше разность удельных весов соли и металла и меньше поверхность контакта соли и металла, тем с большей интенсивностью проводят вибрацию расплавленной соли.
