PL12343B1 - Spossb oczyszczania nwtali. - Google Patents

Description

Ki. 18 to "21.V. / $ c l/oo W metalurgj i znane sa oddawna sposo¬ by stosowane w praktyce, które maja na celu usuwanie niepozadanych domieszek z metali i stopów zapomoca oddzialywa¬ nia na nie szlakami o odpowiednim skla¬ dzie chemicznym. Przytem przeprowadza sie zanieczyszczenia czesciowo w zwiazki gazowe lotne albo tez wiaze sie je chemicz¬ nie bezposrednio ze szlaka, np, przez do¬ danie materjalów, wzgledem których za¬ nieczyszczenia owe posiadaja wieksze po¬ winowactwo, niz do metalu wytapianego.Uskutecznia sie to, zamieniajac je poczat¬ kowo w latwo dajace sie usuwac posred¬ nie produkty, nastepnie zas przeprowadza do szlaki.Skutecznosc takiego sposobu jest w praktyce z tego powodu okreslona za¬ strzezeniem, aby stosowne postepowanie odbywalo sie pod postacia reakcji hetero¬ genicznej, zachodzacej miedzy dwiema fa¬ zami, i to jedynie w plaszczyznie rucho¬ mej, znajdujacej sie miedzy szlaka i ka¬ piela metalowa. Poniewaz fednak w wy¬ padku wytapiania w znanych piecach szla¬ ka i metal leza jedna nad drugim stosun¬ kowo bez ruchu, wiec dla postepowania reakcji, rozstrzygajacym warunkiem jest szybkosc dyfuzji w daleko wiekszej mie¬ rze, niz dla wlasciwej szybkosci reakefi chemicznego postepowania; szybkosc dy¬ fuzji bowiem wplywa na wyrównanie fóz- nic stezen, powstajacych wewnatrz kapie¬ li metalowej oraz szlaki. Owa szybkosc dyfuzji jest jednakowoz czesto niepozada¬ nie niska, a przy obnizeniu stezenia i tem¬ peratury staje sie zawsze bardzo m&fa, tak ze resztki zanieczyszczen, jezeli wo*gole moga byc usuniete, to usuwanie to daje sie przeprowadzic nadzwyczaj wolno.Otrzymane w ten sposób straty, ze wzgle¬ du na gospodarcza strone zastosowania sposobu, jak równiez korzysci osiagniete z wytworów sa w tym wypadku zupelnie jasne.Próbowano wielokrotnie, zapomoca mechanicznego wstrzasania kapieli meta¬ lowej, lub tez calego pieca, uskutecznic sztuczne wydzielanie sie gazów, a co za¬ tem idzie wywolac ruch wewnatrz stopu, a takze podwyzszyc szybkosc reakcji przez podniesienie temperatury masy reaguja* cej. Próby takie daly jednak wyniki dobre jedynie tylko w nielicznych wypadkach.W dalszym ciagu znany jest fakt, ze w piecu elektrycznym indukcyjnym powsta¬ ja wewnatrz stopu sily elektromotoryczne, wzruszajace stop, a wywolane przez prady indukcyjne. Ruchy te w waskiem, okraglem ognisku pieca indukcyjnego o niskiej cze¬ stotliwosci moga sie stosunkowo zle uwy¬ datniac, tak: ze nie wplywaja w zadnym ra¬ zie na metalurgiczny sklad produktu. Piece indukcyjne o niskiej czestotliwosci nie od¬ rózniaja sie istotnie pod wzgledem szybko¬ sci i calkowitosci przebiegu reakcji szlako¬ wej od innych typów pieców, w których kapiel nie podlega wzruszeniu, ustepuja one raczej tym ostatnim ze wzgledu na niska temperature sizlaki i z tego powodu nie moga sie utrzymac obok zawsze dale¬ ko wiecej rozwinietych lukowych pieców elektrycznych. Z drugiej strony, zapatry¬ wania co do wplywu wstrzasania kapieli metalowej na wydzielenie zawieszonych zanieczyszczen sa bardzo rozbiezne. Stal elektryczna nie moze osiagnac np. tej do¬ skonalosci gatunkowej, jaka posiada stal tyglowa, a to dlatego, ze nieunikniony ruch kapieli przeszkadza w calkowi tern wydzie¬ leniu sie tlenków.W piecach indukcyjnych o duzej cze¬ stotliwosci otrzymuje sie wzruszenie ka¬ pieli metalowej na skutek zwiezlego ksztaltu ogniska topiacego, uwidoczniaja¬ ce sie w daleko wyzszym stopniu, niz w piecach o niskiej czestotliwosci. Wielo¬ krotnie wzmiankowano juz o pomyslnym wplywie tych pieców na mieszanie masy stopu.Piece indukcyjne o wysokiej czestotli¬ wosci sa dotad uzywane wylacznie do sta¬ piania ze soba czystych metali. Mozna przytoczyc tez liczne przyklady, ze nawet w wypadkach, w których zastosowano nieczyste ladumki i nastepnie odpowied¬ nie rafinacje zapomoca odpowiednich szlak, stykajacych sie ze stopem bezpo¬ srednio, nie dopatrzono sie korzysci, wy¬ plywajacych z wzruszania kapieli meta¬ lowej przy robotach rafinacyjnych. Z tego wzgledu czyste, wysokowartosciowe ma- terjaly wyjsciowe stapia sie jedynie ze soba, czyniac ustepstwo co do ich stopnia czystosci.Zastosowanie znanych pieców induk¬ cyjnych o wysokiej czestotliwosci do robót rafinacyjnych, w powyzej podanym zakre¬ sie, ma na celu doprowadzenie otrzyma¬ nych wytworów do stopnia odpowiedniej uzytecznosci. Do tego samego celu dazy tez usuniecie niepozadanych domieszek z zanieczyszczonych ladunków przez dzia¬ lanie odpowiednio chemicznie utworzo¬ nych szlak, w danym wypadku wskutek doprowadzania zanieczyszczen do postaci posrednich, dajacych sie latwo usuwac, zapomoca dodania do nich materjalów bardziej zblizonych do zanieczyszczen, ani¬ zeli do metalu zasadniczego. Zastosowanie ruchomej kapieli jest w dziedzinie meta- lurgji ulepszeniem, które ulatwia dokony¬ wanie robót ze szlaka oraz czyni otrzyma¬ ne produkty zdatnemi do uzytku.Urzeczywistnienie tego sposobu opiera sie na spostrzezeniach, dokonanych w sze¬ regu planowo przeprowadzonych prób.Stwierdzono mianowicie, ze ruchoma ka¬ piel metalowa w piecach indukcyjnych o- siaga znaczenie metalurgiczne dopito w - 2 —wypadku zastosowani* pieca indukcyjnego o- wysokiej- czestotliwosci, przyezem cal¬ kiem nieoczekiwanym staje sie takt, ze sklad metalurgiczny przekuwany byc moze w okreslonym kierunku.Znaczenie to, wedlug przedlozonych rezultatów, uwidocznia sie przedewsayst- kiom tern, ze w (nastepstwie zastosowania ruchome) kapieli metalowej zostal otrzy¬ many dotychczas nieosiagalny stopien szybkosci oraz zupelnosci reakcji szlako¬ wej Wtedy bowiem dzieki zwawemu wstrzasania kapieli metalowej powstaje wewnatrz tej kapieli koagulacja wytwo¬ rzonych produktów reakcji o duze; zdelno sci dyspersyjnej Przy prarwidlowem do¬ braniu skladu szlaki, produkty reakcji przechodza do nie? berdzo szybka i calko¬ wicie'. Piec indukcyjny o wysokieji czesto- tliwesciy w calkowilem przeciwienstwie do niektórych istniejacych opinji o- rzekomo szkodliwym wplywie wstEzasania kapieli na wydzielanie sie zanieczyszcze* w niej zawarty ch^ jest zdofary osiagnac wysoki stopien czystosci pcodoktu. Osiagniecie tego stopnia; czystosci powodowane jest szczególnie aksteczscrai mchami kapieli, które ©mawiany typ pieca posiada w da- teho wieksaej. mierze, me: dotychczas wzy¬ wane typy pieców indukcyjnych.Sposób ten raiinacji metali zswkaw sobie nadzwyczaj wazny postep technicz¬ ny, który uwidoczni sie w podanych nizej przykladach wytwarzania stali Przykla¬ dy te wkmy wykazac ze na skutek zasto¬ sowania nowego sposobu pracy osiaga sie niictylkm rzeczywiste podwyzszenie warto¬ sci dotychczas znanych wyt wwuwr lecz tr- mozliwia jeszcze zupelnie nowe sposoby wytwarzania^ naewykonaAne dotad*, przy ucycm Aatychczanawydk urzadzen.Fejlwyznzen&e szybkosci swiezenia:, na skutek zwawej rucha w pieca indukcyj¬ nym] bez zelaza, moze byc przedew&zysi:- kdem wykeczystane. do tegp aby pozbawic ladunek pieca niepozadanych domieszek zelaza, * wiekszym powinowactwie do tle¬ nu. Pozbawienie zelaza tych zanieczy¬ szczen moze byc dokonane p^ajleni rze¬ czywiscie w sposób szybszy i komplebriej- szyr niz przy zastosowalam dotychczas u* zywanych przyrzadów db topienia. W po¬ mocniczych próbach przedwstepnych tsda- lo sie. wytopic zelazo o zawartosci lacznej zanieczyszczen w samie 0,04% w odniesie¬ nia do wegla, krzemu, manganu, fosforu: i siarki i tern samem udoskonalic rzeczywi¬ scie dotychczas osiagalny stopien czystosci Osiagniety postep dotyczy tez dalszego udoskonalenia, ujawniajacego sie w tern, ze nieuniknione czesciowe uAteniettie wy¬ tapianego metaro, zachodzace peszy proce¬ sie swiezenia, moze byc daleko calkowi¬ cie^, niz dotychczas,, przeprowadzone we wstecznym kierunku (redukcja). Na skutek energicznego ruchu kapieli Tachadni bardzo szybko reakcja miedzy wp*ewadaonevd srodkami rodukcyjnemi fcodtleniajajcemi}. a tlenem zwiazanym z zelazem. Tworzace sie przytem produkty odmienienia moga za¬ tem, przy prawidlowem poprowadzeniu proeesit szlakowania* byc szybko i calko¬ wicie zwiazanie ze szlaka. Szybkosc wyko¬ nania powyzszego sposobu pozwala zatem aa usemiecie tlenu z metalowej; kapieli.Uskutecznia sie to w ten sposobi ze po do¬ daniu stosunkowo dazef ilocei srodka od- tleniajajteg& przerywa sie. topienie* przy¬ ezem osiaga sie zwiazanie gjównej czysci tlenu i przeprowadzenie go do szlakL Ga¬ tunki skalic wytworzone podlug powyzsze" go sposobu o bardzo* nieznacznej zawarto¬ sci wegla, gdyz zaledwie Q^(M %f nie posia¬ daly, pomimo malej ilosci stosowanych srodków odtleni*jarych*, 0,Ll do Wk% mangpmift oraz. 045- do 0,22.% krzemu, zlo ma czerwonego (zlom na. graaco^ Gatun¬ ki te dawaly si% w praktyce fabrycznej do¬ brze walcowac na prety i cienka bkicba o- raz wykazywaly bardzo malo braków.Próba blachy po \A zimnem* wywalcowa- flótt o 9(X% na grubosc 0,22 mm bez staso- - 3 -Wania posredniego zarzenia byla w zupel¬ nosci zadowalajaca. Próba dokonana z wyprazonemi sztabami z blachy wykaza¬ la przy badaniu na aparacie Ericha warto¬ sci, których znaczenia graficzne lezaly wszystkie ponad krzywa normalna okre¬ slona przez Ericha. Jeden z materjalów, wytworzonych wedlug powyzszego sposobu, o zawartosci 0,01% wegla, 0,46% manga¬ nu oraz 0,22% krzemu dal sie calkowicie bez zarzutu wywalcowac na rury, przy u- zyciu odpowiedniej walcarki.Wedlug tegoz sposobu wytworzone sta¬ le naweglone wykazaly juz w badaniach przedwstepnych stopien gatunku i hartow- nosci wyrazajacy sie cyfra, która nietyl- tó dosiega cyfry dla stali poszukiwanych* w handlu, ale czesciowo nawet o1 wiele ja przewyzsza.W podobny sposób wytopione stopy zelazo-chromowe dawaly sie zawsze, z nie¬ spotykana dotychczas i nieoczekiwana latwoscia, obrabiac dalej. I tak przy wal¬ cowaniu zelazo-chromu o skladzie 0,02% wegla i 12,67% chromu naklad pracy wy¬ nosi zaledwie okolo dwóch trzecich tegoz, co przy walcowaniu zelaza cieklego w tych samych warunkach. Przy wyciaganiu stali nikiowo-chromowej o skladzie 1,18% we¬ gla i 1,45% chromu otrzymuje sie znaczna oszczednosc na wydatku sily. Ten sam ga¬ tunek stali daje sie bez przeszkód walco¬ wac na walcarce rurowej, przyczem zuzy¬ cie sily bylo okolo 10% mniejsze, niz przy obróbce pierwszorzednego materjalu han¬ dlowego, dokonywanej w identycznie ta¬ kich samych warunkach.Rózne mozliwosci, wyplywajace z roz¬ winiecia tego nowego sposobu wytwarza¬ nia, tlomacza nastepujace przyklady.Wytwarzanie stopów niklowych i chro¬ mowych o malej zawartosci wegla, uzywa¬ nych do najrozmaitszych celów, polaczo¬ ne jest ze znacznym nakladem kosztów, gdyz uzywane jako dodatki do stopu, a mogace wchodzic w tym wypadku jedynie w gre chrom i nikiel o malej zawartosci wegla, wzglednie posrednie stopy tych me¬ tali ubogie w wegiel, posiadaja w handlu nader wysoka cene, przyczem pózniejsze wplywanie na stopien czystosci zapompca znanych sposobów jest niemozliwe bez jed¬ noczesnego utlenienia tych metali stopio¬ nych oraz zwiazanego z tern pogorszenia wlasnosci stopów. Doswiadczenia praktycz¬ ne doprowadzily jednakze do spostrzeze¬ nia, ze na podstawie energicznego wirowa¬ nia kapieli metalowej w indukcyjnym pie¬ cu wolnym od zelaza mozna stosowac no¬ wy sposób pracy, który pozwala na zwe¬ zenie zakresu zastrzezen stawianych co do stopnia czystosci produktów wyjscio¬ wych. W przykladzie praktycznym wy¬ tworzono stop zelazo-chromowy, zawiera¬ jacy bardzo malo wegla w ten sposób, ze wpierw dodano stopiony f erro-chrom o skladzie 4,8% wegla i 64,9% chromu do kapieli zelaznej, potem zas usunieto we¬ giel przez swiezenie zapomoca bicia mlo¬ tem. Bezposrednio po dodaniu chromu stop wykazal zawartosc 1,04% wegla i 14,5% chromu; po przeprowadzeniu proce¬ su swiezenia zawartosc wegla spadla do 0,16%, a chrom do 13,42%. Wytwór ten daje sie w praktyce fabrycznej obrabiac bez zarzutu i walcowac na odpowiednich walcarkach na rury. Widac wiec stad, ze pomimo przeprowadzenia procesu odswie¬ zania, otrzymany metal nawet w najpo¬ myslniej szych warunkach nie posiada czer¬ wonego zlomu. Z powyzszego wynika, ze stopy chromowe i niklowe, wykazujace znaczna wrazliwosc wzgledem tlenu, moga byc poddawane procesowi swiezenia w piecu indukcyjnym wolnym od zelaza, bez narazenia ich na przepalenie, przyczem jednoczesnie metalurgiczne wlasnosci te¬ go pieca gwarantuja przy odpowiedniem przeprowadzeniu pracy daleko idace od- tlenienie.W dziedzinie metalurgji czystego niklu okazaly sie niemozliwe do przeprowadze- — 4 —nia sposoby swiezenia z zanieczyszczonych ladunków zapomoca odpowiednio dobra¬ nej szlaki. Przyczyna tego jest fakt, ze w aparatach uzywanych dotychczas jedynie do wydzielania gazów, na skutek powolne¬ go i niecalkowitego przebiegu reakcji me¬ talurgicznej, zachodzacej miedzy szlaka i kapiela, nie daje sie calkiem pewnie u- niknac przesycenia kapieli tlenem. Poza tern proces ten nic moze byc w tych przy¬ rzadach przeprowadzony w kierunku wstecznym.Zjawisko to, przy znacznej wrazliwo¬ sci niklu, powoduje niebezpieczne pogor¬ szenie wlasnosci produktu.Techniczny proces topienia niklu jest z tego powodu ograniczony do przetapia¬ nia bardzo czystego produktu wstepnego, którego sklad posiada w tym wypadku ma¬ le znaczenie.Badania dokonywane nad piecem induk¬ cyjnym wolnym od zelaza doprowadzily do rozwiniecia nowego sposobu pracy, u- mozliwiajacego oczyszczenie surowego ni¬ klu na drodze metalurgicznej, a tern sa¬ mem do daleko idacego obnizenia lacznych kosztów produkcji. Nowy ten sposób obja¬ snia nastepujacy przyklad.Przy próbie przetapiania bardzo czy¬ stego ,,mond-niklu", opierajac sie na sto¬ sowanych dzisiaj w metalurgji niklu spo¬ sobach pracy, zostal otrzymany produkt, którego analiza wykazala sklad nastepuja¬ cy: 98,86% niklu i kobaltu, 0,04% krzemu, 0,013% wegla, 0,72% zelaza, 0,15% man¬ ganu, 0,052% magnezu, 0,029% siarki o- raz 0,142% miedzi.W innej próbie rafinowania zostal przetopiony w piecu indukcyjnym wolnym od zelaza silnie zanieczyszczony nikiel, za¬ wierajacy zarówno domieszki wegla jak i siarki. Nastepnie próba ta zostala dalej przerobiona wedlug wyzej przedlozonego sposobu. Polegal on na tern, ze przeprowa¬ dzony poczatkowo silny proces swiezenia przy pomocy utleniajacej szlaki wapnio- wo-flussZpatowej i przez dodanie tlenku niklowego. Przy podobnem postepowaniu zachodzi w czasie swiezenia taki proces, ze wszystkie pierwiastki posiadajace wieksze powinowactwo do tlenu, niz do metalu wy¬ tapianego, podlegaja silnemu utlenieniu i wiaza sie ze szlaka, Przytem w polaczeniu, znaj duj acem sie pod gesta szlaka wapniowo-flusszpato- wa, znajdzie sie nadmiar tlenu, zwiazane¬ go w postaci tlenku niklowego.Zapomoca dodania do tlenku niklowe¬ go manganu, krzemu, lub jakiegokolwiek innego srodka odtleniajacego osiaga sie powiazanie z temi ostatniemi nadmia¬ ru tlenu, a przez szybki ruch pieca — przejscie utworzonych tlenków do szlaki.Analiza gotowego produktu wykazala na¬ stepujacy sklad: 99,44% niklu, 0,004% krzemu, 0,010% wegla, 0,190% zelaza, 0,090% manganu, 0,093% magnezu, 0,012% siarki oraz 0,030% miedzi; glin nieobecny.Stopien wiec czystosci niklu podwyzsza sie tym sposobem znacznie. Nikiel swiezo- ny w piecu indukcyjnym wolnym od zela¬ za daje sie dobrze kuc i walcowac. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób otrzymywania czystych metali oraz stopów metali, przy jednoczesnem u- suwaniu niepozadanych domieszek z me¬ tali zapomoca dzialania na nie szlakami o odpowiednim skladzie chemicznym, np. jako zwiazków otrzymanych przez prze¬ prowadzenie zanieczyszczen w latwiej da¬ jaca sie usunac postac posrednia, co osia¬ ga sie przez dodanie substancyj, do któ¬ rych zanieczyszczenia posiadaja wyzsze powinowactwo, niz do metalu wytapiane¬ go, znamienny tern, ze postepowanie to przeprowadza sie w piecu indukcyjnym o wysokiej czestotliwosci. K aiser-Wi lh e Im- In sti t u t f ii r E i s e n f o r s c h u n g e. V. Zastepca: Inz. Cz. Raczynski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL