RU2240364C2 - Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals - Google Patents
Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240364C2 RU2240364C2 RU2003100582/02A RU2003100582A RU2240364C2 RU 2240364 C2 RU2240364 C2 RU 2240364C2 RU 2003100582/02 A RU2003100582/02 A RU 2003100582/02A RU 2003100582 A RU2003100582 A RU 2003100582A RU 2240364 C2 RU2240364 C2 RU 2240364C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- flux
- mechanical properties
- cryolite
- calcium fluoride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано в технологии электрошлакового переплава цветных металлов.The invention relates to special electrometallurgy and can be used in the technology of electroslag remelting of non-ferrous metals.
Известен флюс для плавки медных сплавов, содержащий криолит, фторид кальция и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known flux for melting copper alloys containing cryolite, calcium fluoride and alumina in the following ratio of components, wt.%:
Криолит 30-60Cryolite 30-60
Фторид кальция 10-25Calcium Fluoride 10-25
Глинозем ОстальноеAlumina Else
(См. А.С. СССР №265917, С 22 В 9/18).(See A.S. USSR No. 265917, C 22 V 9/18).
Известный флюс не обеспечивает получения металла с высокими механическими свойствами при рабочих температурах выше 250°С из-за перенасыщения флюса кислородом, высвобождающимся из глинозема, что приводит к частичному переходу кислорода в металл и появлению в нем большого количества неметаллических включений, а также за счет пониженных рафинирующих свойств по отношению к остальным неметаллическим включениям ввиду повышенной вязкости наводимого шлака.The known flux does not provide metal with high mechanical properties at operating temperatures above 250 ° C due to supersaturation of the flux with oxygen released from alumina, which leads to a partial transition of oxygen to the metal and the appearance of a large number of non-metallic inclusions in it, as well as due to reduced refining properties with respect to other non-metallic inclusions due to the increased viscosity of the induced slag.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является флюс для электрошлакового переплава металлов, содержащий криолит, фтористый кальций, фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest analogue to the claimed object is a flux for electroslag remelting, containing cryolite, calcium fluoride, sodium fluoride in the following ratio of components, wt.%:
Криолит 50-85Cryolite 50-85
Фтористый натрий 20-5Sodium Fluoride 20-5
Фтористый кальций ОстальноеCalcium Fluoride Else
(См. А.С. СССР №403757, С 22 В 9/18).(See A.S. USSR No. 403757, C 22 V 9/18).
Недостатком известного флюса является то, что он не обеспечивает требуемого комплекса механических свойств металла при температуре выше 250°С, так как в процессе переплава в результате реакции криолита с кислородом металла происходит накопление оксида алюминия во флюсе и увеличение его вязкости, что затрудняет удаление неметаллических включений из металла. Кроме того, оксиды алюминия, располагаясь по границам зерен металла, препятствуют образованию плотной и однородной структуры, что также приводит к снижению механических свойств металла.A disadvantage of the known flux is that it does not provide the required complex of mechanical properties of the metal at temperatures above 250 ° C, since during the remelting as a result of the reaction of cryolite with metal oxygen, aluminum oxide accumulates in the flux and increases its viscosity, which makes it difficult to remove non-metallic inclusions from metal. In addition, aluminum oxides, located along the grain boundaries of the metal, prevent the formation of a dense and uniform structure, which also leads to a decrease in the mechanical properties of the metal.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении механических свойств металла при температуре разупрочнения его свыше 250°С за счет активной ассимиляции неметаллических включений из металла в шлак и равномерного распределения оставшихся неметаллических включений в металле с одновременным повышением содержания фосфора в нем.The technical problem solved by the invention is to increase the mechanical properties of the metal at a temperature of its softening above 250 ° C due to the active assimilation of non-metallic inclusions from the metal into slag and the uniform distribution of the remaining non-metallic inclusions in the metal with a simultaneous increase in the phosphorus content in it.
Поставленная задача решается тем, что известный флюс для электрошлакового переплава цветных металлов, содержащий криолит и фтористый кальций, согласно изобретения, дополнительно содержит суперфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that the known flux for electroslag remelting of non-ferrous metals containing cryolite and calcium fluoride, according to the invention, additionally contains superphosphate in the following ratio of components, wt.%:
Криолит 10-20Cryolite 10-20
Суперфосфат 10-15Superphosphate 10-15
Фтористый кальций ОстальноеCalcium Fluoride Else
Известно использование суперфосфата в качестве удобрения (см. Глинка Н.А. Общая химия - Л.: Химия, 1974 г., с.419-420).It is known to use superphosphate as a fertilizer (see Glinka N.A. General Chemistry - L .: Chemistry, 1974, p. 419-420).
В заявляемом флюсе суперфосфат проявляет свойство раскислителя шлака и снабжает фосфором переплавляемый металл за счет активного отбора кислорода у имеющихся оксидов с образованием при этом пересыщенного раствора с низкой температурой плавления. Это способствует удалению оксидов в шлаковую фазу. Одновременно с этим часть непрореагировавшего фосфора, оставаясь в металле, увеличивает температуру рекристаллизации меди, а следовательно, способствует повышению комплекса механических свойств металла при температурах выше 250°С.In the inventive flux, superphosphate exhibits the property of a slag deoxidizer and supplies the remelted metal with phosphorus due to the active selection of oxygen from existing oxides with the formation of a supersaturated solution with a low melting point. This helps to remove oxides in the slag phase. At the same time, part of the unreacted phosphorus, remaining in the metal, increases the temperature of copper recrystallization, and therefore, increases the complex of mechanical properties of the metal at temperatures above 250 ° C.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый флюс для электрошлакового переплава цветных сплавов не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.Based on the foregoing, we can conclude that for a specialist the inventive flux for electroslag remelting of non-ferrous alloys does not follow explicitly from the prior art, and therefore meets the patentability condition “inventive step”.
Заявляемый флюс для электрошлакового переплава (ЭШП) готовят следующим образом. Компоненты флюса: криолит, фтористый кальций и суперфосфат в заявляемом соотношении засыпают в бункер и подвергают тщательному перемешиванию до получения массы однородной консистенции, после чего флюс готов к использованию.The inventive flux for electroslag remelting (ESR) is prepared as follows. The components of the flux: cryolite, calcium fluoride and superphosphate in the claimed ratio are poured into the hopper and subjected to thorough mixing until a mass of homogeneous consistency is obtained, after which the flux is ready for use.
Перед использованием флюс заявляемого состава обезвоживают путем прокаливания в термической печи, например СНО 8.16.5/10 - И2 при температуре 750-800°С в течение 2-3 часов.Before use, the flux of the claimed composition is dehydrated by calcination in a thermal furnace, for example, ССО 8.16.5 / 10 - И2 at a temperature of 750-800 ° С for 2-3 hours.
Использование флюса при ЭШП цветных металлов осуществляют следующим образом. Заявляемый флюс помещают в медный водоохлаждаемый кристаллизатор диаметром 380 мм, опускают в него медный электрод, включают ток и начинают плавление флюса, в котором затем переплавляют металл. При этом между металлом и флюсом происходят теплообменные процессы и физико-химические взаимодействия, приводящие к рафинированию металла. После окончания переплава остатки флюса отправляют в отвал.The use of flux in ESR of non-ferrous metals is as follows. The inventive flux is placed in a copper water-cooled crystallizer with a diameter of 380 mm, a copper electrode is lowered into it, the current is turned on and flux melting is started, in which the metal is then melted. In this case, heat exchange processes and physicochemical interactions occur between the metal and the flux, leading to the refinement of the metal. After the remelting, the flux residues are sent to the dump.
Заявляемое соотношение компонентов флюса обеспечивает раскисление шлака и снабжение металла фосфором за счет активного отбора кислорода у имеющихся оксидов с образованием при этом пересыщенного раствора с низкой температурой плавления. Это способствует удалению оксидов в шлаковую фазу. При этом часть непрореагировавшего фосфора, оставаясь в металле, увеличивает температуру рекристаллизации меди, обеспечивая повышение комплекса механических свойств при температурах выше 250°С.The claimed ratio of the components of the flux provides the deoxidation of slag and the supply of metal with phosphorus due to the active selection of oxygen from existing oxides with the formation of a supersaturated solution with a low melting point. This helps to remove oxides in the slag phase. At the same time, part of the unreacted phosphorus, remaining in the metal, increases the temperature of copper recrystallization, providing an increase in the complex of mechanical properties at temperatures above 250 ° C.
Криолит (Nа3АlF3) в заявляемом количестве предназначен для снижения температуры плавления флюса, что позволяет снизить вязкость флюса, а следовательно, обеспечить уменьшение количества неметаллических включений в металле.Cryolite (Na 3 AlF 3 ) in the claimed amount is intended to reduce the melting point of the flux, which allows to reduce the viscosity of the flux, and therefore, to reduce the number of non-metallic inclusions in the metal.
Содержание криолита в шлаке менее 10 мас.% приводит к повышению температуры плавления флюса, увеличению его вязкости, в результате чего на поверхности слитка образуются гофры, а в переплавляемом металле остается много неметаллических включений, приводящих к снижению механических свойств металла.The cryolite content in the slag of less than 10 wt.% Leads to an increase in the melting temperature of the flux, an increase in its viscosity, as a result of which corrugations are formed on the surface of the ingot, and many non-metallic inclusions remain in the remelted metal, leading to a decrease in the mechanical properties of the metal.
Вводить в состав флюса криолит в количестве более 20 мас.% нецелесообразно, так как он обладает очень высокой раскислительной способностью по схеме: 2Nа3АlF3+3МеO=6NaF+Аl2O3+3Ме. В результате реакции криолита с оксидами металла из него высвобождаются не только катионы Na+, которые образуют соединения высокой плотности, плохо удаляемые из металла, но и происходит накопление оксида алюминия во флюсе, повышающего вязкость, что затрудняет удаление неметаллических включений. В результате снижается способность флюса поглощать неметаллические включения, а это приводит к загрязнению металла и ухудшению его механических свойств.It is impractical to introduce cryolite in the flux composition in an amount of more than 20 wt.%, Since it has a very high deoxidizing ability according to the scheme: 2Na 3 AlF 3 + 3MeO = 6NaF + Al 2 O 3 + 3Me. As a result of the reaction of cryolite with metal oxides, not only Na + cations are released from it, which form high-density compounds that are poorly removed from the metal, but aluminum oxide also accumulates in the flux, which increases the viscosity, which makes it difficult to remove non-metallic inclusions. As a result, the ability of the flux to absorb non-metallic inclusions is reduced, and this leads to contamination of the metal and the deterioration of its mechanical properties.
Фтористый кальций (СаF2) в заявляемых пределах является основным технологическим компонентом, обеспечивающим заданный шлаковый и оптимальный электрический режимы процесса переплава. Наличие фтористого кальция обеспечивает повышенную проводимость и жидкоподвижность флюса, а также способствует удалению неметаллических включений из металла, что повышает механические свойства металла. Наличие фтористого кальция во флюсе в количестве менее 65 мас.% не обеспечивает повышенной проводимости и жидкоподвижности шлака. В результате нарушается электрический режим процесса, снижается способность флюса удалять неметаллические включения из металла, что приводит к ухудшению механических свойства последнего. Содержание фтористого кальция в количестве более 80 мас.% исключает возможность введения в состав флюса требуемого количества суперфосфата, в результате чего, содержание фосфора в металле составит менее 0,02%, а выплавленный металл не приобретет повышенной температуры рекристаллизации, что препятствует повышению механических свойств при температурах выше 250°С.Calcium fluoride (CaF 2 ) within the claimed limits is the main technological component that provides the specified slag and optimal electrical modes of the remelting process. The presence of calcium fluoride provides increased conductivity and fluid mobility of the flux, and also helps to remove non-metallic inclusions from the metal, which increases the mechanical properties of the metal. The presence of calcium fluoride in the flux in an amount of less than 65 wt.% Does not provide increased conductivity and fluidity of the slag. As a result, the electrical mode of the process is violated, the ability of the flux to remove non-metallic inclusions from the metal is reduced, which leads to a deterioration in the mechanical properties of the latter. The content of calcium fluoride in an amount of more than 80 wt.% Excludes the possibility of introducing the required amount of superphosphate into the flux, as a result, the phosphorus content in the metal will be less than 0.02%, and the smelted metal will not acquire an increased recrystallization temperature, which prevents the increase of mechanical properties when temperatures above 250 ° C.
Заявляемое количество суперфосфата Са(Н2РO4)2 во флюсе позволяет снизить количество неметаллических включений в металле (преимущественно оксидов, например Cu2O) путем активной ассимиляции их из металла в шлак и равномерного распределения оставшихся неметаллических включений в объеме металла и одновременно приводит к повышению содержания фосфора в металле, что способствует не только сохранению сплошности металла, но и значительному повышению его механических свойств при температурах выше 250°С.The claimed amount of superphosphate Ca (H 2 PO 4 ) 2 in the flux allows to reduce the number of non-metallic inclusions in the metal (mainly oxides, for example Cu 2 O) by actively assimilating them from the metal to slag and evenly distributing the remaining non-metallic inclusions in the metal volume and at the same time leads to increasing the phosphorus content in the metal, which contributes not only to the preservation of the continuity of the metal, but also a significant increase in its mechanical properties at temperatures above 250 ° C.
Содержание суперфосфата во флюсе менее 10 мас.% приводит к замедлению и ослаблению процесса извлечения вредных оксидов из металла в шлак, в результате чего большая часть неметаллических включений остается в металле и, располагаясь по границам зерен, препятствует образованию однородной и плотной структуры металла. При этом содержание фосфора в меди составляет менее 0,02%, в результате чего температура металла не достигает температуры разупрочнения, т.е. ниже 250°С, а это приводит к снижению механических свойств металла.A superphosphate content in the flux of less than 10 wt.% Leads to a slowdown and weakening of the process of extracting harmful oxides from the metal into slag, as a result of which most of the non-metallic inclusions remain in the metal and, located along the grain boundaries, prevents the formation of a uniform and dense metal structure. In this case, the phosphorus content in copper is less than 0.02%, as a result of which the metal temperature does not reach the softening temperature, i.e. below 250 ° C, and this leads to a decrease in the mechanical properties of the metal.
Содержание суперфосфата во флюсе более 15 мас.% приведет к растворению в металле дополнительного количества фосфора, концентрация которого превысит 0,06%, что будет препятствовать повышению температуры металла до температуры разупрочнения (более 250°С), в результате чего механические свойства металла будут также снижаться.The superphosphate content in the flux of more than 15 wt.% Will lead to dissolution in the metal of an additional amount of phosphorus, the concentration of which will exceed 0.06%, which will prevent the temperature of the metal from rising to the softening temperature (more than 250 ° C), as a result of which the mechanical properties of the metal will also to decline.
Для обоснования преимуществ заявляемого флюса для ЭШП по сравнению с прототипом, были проведены опытные плавки в электрошлаковой печи ЭШП-1,25Л-И1, предназначенной для производства слитков 2000 и 2500 кг.To substantiate the advantages of the inventive flux for ESR compared with the prototype, experimental melts were conducted in the electroslag furnace EShP-1.25L-I1, intended for the production of 2000 and 2500 kg ingots.
При переплаве медного электрода придерживались режима переплава, представленного в табл.1.When the copper electrode was remelted, the remelting mode presented in Table 1 was adhered to.
Выплавляли медные слитки с применением метода жидкого старта. Составы заявляемого флюса и флюса, взятого за прототип, приведены в табл.2. При этом соотношение компонентов заявляемого флюса в составах 1-5 взяты в заявляемых пределах, в составах 6 и 7 компоненты заявляемого флюса взяты в соотношениях, выходящих за заявляемые пределы. Составы 8-10 флюса взяты по прототипу.Copper ingots were smelted using the liquid start method. The compositions of the inventive flux and flux taken as a prototype are shown in table.2. In this case, the ratio of the components of the inventive flux in compositions 1-5 are taken within the claimed limits, in compositions 6 and 7, the components of the inventive flux are taken in ratios beyond the declared limits. The compositions of 8-10 flux taken on the prototype.
После отключения печи, выплавленные слитки выдерживали в кристаллизаторе до полного затвердевания металла и флюса. Затем слитки вынимали из кристаллизатора и помещали на специальный стеллаж.After turning off the furnace, the melted ingots were kept in the mold until the metal and flux completely solidified. Then the ingots were removed from the mold and placed on a special rack.
Для определения механических свойств выплавленного металла были изготовлены и испытаны разрывные образцы в виде брусков длиной 200 мм. Полученные механические свойства металла сравнивали со свойствами электролитической меди. Результаты механических испытаний приведены в табл. 3.To determine the mechanical properties of the melted metal, discontinuous samples in the form of bars 200 mm long were made and tested. The obtained mechanical properties of the metal were compared with the properties of electrolytic copper. The results of mechanical tests are given in table. 3.
Химический состав металла, выплавленного на заявляемых составах флюса, соответствует меди марки М1р по ГОСТ 859-78, но с повышенным содержанием фосфора.The chemical composition of the metal smelted on the inventive flux compositions corresponds to grade M1p copper according to GOST 859-78, but with a high phosphorus content.
Результаты испытаний показали, что заявляемый флюс (составы 1-5) по сравнению с прототипом (составы 8-10) обеспечивает получение металла с высокими механическими свойствами: предел текучести увеличивается в 1,10-1,6 раза, предел прочности - в 1,07-1,15 раза, удлинение - в 1,18-1,42 раз. Кроме того, флюс обеспечивает повышение температуры разупрочнения металла по сравнению с прототипом в 1,41-1,6 раза.The test results showed that the inventive flux (compositions 1-5) in comparison with the prototype (compositions 8-10) provides a metal with high mechanical properties: yield strength increases by 1.10-1.6 times, tensile strength by 1, 07-1.15 times, elongation - 1.18-1.42 times. In addition, the flux provides an increase in the temperature of the softening metal compared with the prototype in 1.41-1.6 times.
Использование флюсов составов 6-7 нецелесообразно, так как механические свойства металла при повышенных температурах выплавляемых цветных металлов снижаются.The use of fluxes of compositions 6-7 is impractical, since the mechanical properties of the metal at elevated temperatures of smelted non-ferrous metals are reduced.
Таким образом, заявляемый флюс для электрошлакового переплава цветных металлов соответствует условию патентоспособности “промышленная применимость”, так как он работоспособен, устраняет недостатки прототипа и может быть использован в промышленных условиях.Thus, the inventive flux for electroslag remelting of non-ferrous metals meets the condition of patentability “industrial applicability”, as it is efficient, eliminates the disadvantages of the prototype and can be used in an industrial environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100582/02A RU2240364C2 (en) | 2003-01-08 | 2003-01-08 | Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100582/02A RU2240364C2 (en) | 2003-01-08 | 2003-01-08 | Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2240364C2 true RU2240364C2 (en) | 2004-11-20 |
| RU2003100582A RU2003100582A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34310281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003100582/02A RU2240364C2 (en) | 2003-01-08 | 2003-01-08 | Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2240364C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010022742A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Mihhail Terehhov | Electroslag melting method for reprocessing of aluminium slag |
| RU2695087C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-07-19 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Flux for production of large ingots from copper alloys by electroslag remelting |
-
2003
- 2003-01-08 RU RU2003100582/02A patent/RU2240364C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МЕДОВАР Б.И. и др. Электрошлаковая технология за рубежом. - Киев: Наукова Думка, 1982, с.180-183. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010022742A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Mihhail Terehhov | Electroslag melting method for reprocessing of aluminium slag |
| RU2695087C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-07-19 | Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Flux for production of large ingots from copper alloys by electroslag remelting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101629251B (en) | Method for smelting high-silicon aluminum alloy | |
| JP2009167525A (en) | Slag for use in electroslag-remelting copper alloy and method for manufacturing copper alloy material | |
| CS199282B2 (en) | Method for removal of alkaline metals and alkaline earth metals,especially sodium and calcium contained in light alloys based on aluminium | |
| CN105316513B (en) | A kind of aluminium alloy sodium-free refining agent of the erbium of yttrium containing cerium | |
| RU2240364C2 (en) | Fusing agent for electroslag refining of nonferrous metals | |
| RU2361941C2 (en) | Method of ligature receiving aluminium-scandium, flux for ligature receiving and device for method implementation | |
| JP2018003042A (en) | Molten steel desulfurization method | |
| US20120017726A1 (en) | Use of a tertiary salt flux of nacl, kci and mgcl2 for the purification of aluminium or aluminium alloys, and method thereof | |
| RU2230807C1 (en) | Flux for electroslag refining of non-ferrous metals | |
| RU2697127C1 (en) | Method of magnesium-neodymium alloy ligature obtaining | |
| RU2011111585A (en) | METHOD FOR PROCESSING ALUMINUM SLAG | |
| JPH0849025A (en) | Aluminum-manganese master alloy additive for producing aluminum-containing magnesium-base alloy | |
| US7988763B2 (en) | Use of a binary salt flux of NaCl and MgCl2 for the purification of aluminium or aluminium alloys, and method thereof | |
| JP2009114532A (en) | Manufacturing method of magnesium alloy material | |
| US3951764A (en) | Aluminum-manganese alloy | |
| SU1435642A1 (en) | Flux for copper alloys | |
| BR112020019351B1 (en) | SILICON-BASED ALLOY, METHOD FOR PRODUCING A SILICON-BASED ALLOY, AND, USE OF THE SILICON-BASED ALLOY | |
| RU2002134993A (en) | RECYCLING METHOD | |
| RU2179593C1 (en) | Fusing agent for welding and electroslag remelting | |
| RU2656910C1 (en) | Flux for electroslag smelting of solid and hollow ingots from boron-containing steels | |
| JPS6158532B2 (en) | ||
| RU2650656C1 (en) | Method for obtaining the magnesium-yttrium ligature | |
| JP5950103B2 (en) | Separation of precious metals and sulfate impurities | |
| US2850443A (en) | Method of treating alloys | |
| SU730455A1 (en) | Boiling intensifier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100109 |