SU1129261A1 - Флюс дл плавки бериллиевой бронзы - Google Patents

Abstract

1. ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ БЕРИЛЛИЕВОЙ БРОИЗЫ, включаюиий графит, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  токсичных выделений окиси берилли  и снижени  безвозвратных потерь металла, он дополнительно содержит криолит, Атористый кальций и фтористый магний при следующем соотношении компонентов ., мае.%: Криолит 5-10 Фтористый кальций 1-5 Фтористый магний 5-10 ГрафитОстальное при этом графит в состав флюса введен в виде порошка с размером часi тиц 0,5-5.iuw. 2. Флюс по п 1, отличаюСО щийс  тем, что, с целью увеличени  продолжительности его дейстс: ви  и улучшени  восстановительных свойств, он дополнительно содержит металлический магний в количестве 2-5 мас.%.

Description

to

со to

о:

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке покровного флюса, используемого при плавке меди и ее сплавов, например бериллиевой бронзы.

Дл  защиты от окислени  ллавку сплавов на основе меди ведут под покровом древесного угл  или флюсов на основе фторидов, стекла, соды и других солей С.

Однако такие Ллюсы характеризуютс  недостаточной кроющей способностью , а также неудовлетворительными защитными свойствами от взаимодействи  с кислородом воздуха.

Медные сплавы можно разделить на три группы по их склонности к образованию шлама: в первую группу вход т высокоцинковые латуни (20%2п) образующие максимальное количество шлама, во-вторую-- алюминиевые, хромовые, олов нно-фосфористые бронзы- , бериллиева  бронза, в третью кадмиева  бронза, медь с серебром, медь с кислородом -(Mi, М2)/ образующие наименьшее количество шлама.

Количество шлама, образующегос  при плавке бериллиевой бронзы, например БрБ2, достаточно велико и составл ет в среднем 3% от веса шихтч .

: Покровным флюсом дл  сплавов первой и второй группы, в которые входит бериллиева  бронза, может служит сажа, просушенный уголь, чешуйчатый графит, флюсы на окиснойусолёвой или смешанной основе, например на основе буры, криолита, силиката натри , хлористого натри  и т.п. и их сочетаний.

Эти флюсы (синтетические имеют различную температуру плавлени  и в зкость. Общим дл  них  вл етс  свойствообразовани  твердо-жидкого покрова, преп тствующего процессам окислени  и испарени  компонентов, что снижает величину безвозвратных .потерь металла ,на угар. Некоторые компоненты флюсов обладают, кроме того, и восстановительными свойствами (CaF2 , MgF, графит и др.).

Эти хорошо удерживаютс  на поверхности, даже при интенсивном движении зеркала, металла, не образуют разрывов и открытых окон что объ сн етс  в первую очередь наличием 2-фазной области, где жидка  составл юща  сцементирована смачиваемой твердой основой шлака.

Все синтетические флюсы активны к футеровке шахты- печи. Однако наличие 2-фазной области замедл ет физико-химическое взаимодействие системы флюс - футеровка, позвол ет использовать синтетические флюсы при плавке медных сплавов 1 и П группы.

Флюсом дл  плавки сплавов ffi группы могут служить сажа, уголь,чешуйчатый графит,т.е. вещества,обладающие хорошей кроющей способностью, удовлетворительно защищающие распла от взаимодействи  с кислородом воздуха . Сплавы данной группы практически не имеют шлака.

Однако на практике дл  медных сплавов I, Пи ж групп, выплавл емы в индукционных канальных пбчах, примен ют в основном древесный -уголь. Дл  сплавов I и И групп используетс  криолит в количестве 0,1% от веса шихты.

Имеющийс  в составе бериллиевой бронзы бериллий интенсивно испар етс  с поверхности; а также окисл етс  из-за высокого сродства к кислороду .

Примен емые на заводах кусковой графит и древесный уголь практически не устран ют процесс испарени  берилли  с поверхности расплава, а присутствующий в воздухе кислород и вод ные пары интенсифицируют процесс испарений с образованием окиси.берилли .

Окись берилли  чрезвычайно токсична и зачастую приводит к т желому профессиональному заболеванию - бериллезу. Все это требует соблюдени  особых требований техники безI опасности, мощных вентил ционных систем, специальных помещений, технологии приготовлени  расплава, направленной на предотвращение испарени  окиси берилли , т.е. сокращени  безвозвратных потерь металла.

Традиционные покровные Флюсы (уголь, сажа, криолит ), исполь.зуе№ле при плавке бери.ллиевой бронзы, не отвечают требовани м производст .ва и техники безопасности.

Наиболее близок к предлагаемому флюс дл  плавки бери-ллиевой бронзы, содержащий графит кусковой молотый крупностью не менее 30 2.

Однако известный Ллюс характеризуетс  неудовлетворительной кроющей способностью, т.е. недостаточно защищает жидкий металл от взаимодействи  с кислородом воздуха. Это: ведет к увеличению токсичных выделеВИЙ окиси берилли  и к увеличению безвозвратных потерь металла.

Образование окон - разрывов защитного покрова - не может быть устранено увеличением удельного количества флюса, наведенного на поверхность расплава. Вследствие этого предупредить окисление берилли  не удаетс . Окислы берилли  при съеме шлака перед разливкой прилипают к графитовым кускам, увлека  большое количество металлических корольков . Шпак снимаетс  комками и содержит по данным анализов до 80%корольков металла.

Целью изобретени   вл етс  умень шение токсичных вьщелений окиси берилли  и снижение безвозвратных потерь металла.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что флюс дл  плавки бериллиевой бронзы, включающий графит, дополнительно содержит криолит, фтористый магний и Лтористый кальций при следующем соотношении компонентов , мае.%:

Криолит5-10

Фтористый кальций 1-5

Фтористый магний 5-10

ГрафитОстальное

при этом графит в состав флюса введен в виде nopOLJKa с размером частиц 0,5-5-ММ.

С целью увеличени  продолжительности действи  флюса и улучшени  восстановительных свойств в его состав может быть введен дополнительно металлических магний в количестве 2-5 мае.%.

Введение криолита и Фторидов кальци  и магни  ниже нижних и выше верхних пределов укукнает кроющую способность флюса и увеличивает испарение берилли .

Введение магни  менее 2% не окаэывает существенного вли ни  на срок действи  флюса. При введении его более 5% возрастает опасность насыщени  им расплава и сокращаетс  срок действи  флюса.

Флюсы, состо щие из смеси молотого графита и фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов, полностью покрывают поверхность расплава , защища  его от окислени  и в то же врем  могут восстанавливать уже образовавшиес  окислы берилли  по реакции

ВеО -t- С Be СО (котора  может идти в присутствии расплавленного металла, образующего сплав с бериллием, например меди).

Применение более мелкого порошка графита {по сравнению с прототипом ) увеличивает его реакционную поверхность , а добавление к графиту смеси фтористых солей, которые смачивают расплав, ведет к изменению строени  .

Введение графита в виде порошка с размерами частиц 0,5-5 мм обусловлен тем, что при размере частиц менее 0,5 мм ухудшаютс  услови  съе- . ма ишака, что ведет к потер м, металла . При частицах размером более 5,0 мм уменьшаетс  кроюгда  способность флюса, что увеличивает потери на угар. .

Криолит (SNaFAlF,) широко используетс  в качестве флюса при плавке латуней и бронз.

Однако при взаимодействии криолита с расплавом бериллиевой бронзы возможно образование NazBeFiji , что

приводит к потер м берилли  и быстро му вырождению флюса: флюс тер ет смачивающую способность, собираетс  на поверхности отдельными островками (комками),

Образование NajBeF. резко замедл етс  или полностью предотвращаетс  в присутствии фтористого магни  (MgFj ) или фтористого кальци  (СаКг ). Najj BeF при температурах ллавки

Q может разлагатьс  магнием с выделе нием в расплав берилли  по реакции

Na2BeF Hg Be + MgF 2NaF. Поэтому в случах частичного вырождени  флюса его защитно-восстановительные свойства могут восстанавли5 ватьс  на поверхности расплава при добавлении новой порции флтоса, в состав которого введен металлический магний.

Высокое смачивание флюса обуслов0 лено наличием в нем углерода, который обеспечивает двухфазность флюса и определ ет удовлетворительную кроющую способность флюса. Взаимодействием графита с кислородом воз5 духа приводит к выделению тепла и разогреву флюсного покрова сверху, что улучшает его кроющие свойства, увеличивает в зкость композиций, а также приводит к снижению выделени 

0 окиси берилли  .в атмосферу, уменьшению безвозвратных потерь металла на угар и в шлак, улучшению санитарно-гигиенических условий работы. Дл  поиска оптимального состава

5 флюса провод т лабораторные исследовани  по угару берилли  из расплава , наход щегос  под слоем предлаг емого флюса при различных содержани х компонентов. Угар определ ют по изменению концентрации берил0 ли  в пробах, отобранных из расплава до и после его выдержки в алундовом тигле (Со/с).

Интенсивность угара характеризуетс  константой массопереноса.

5 Исходные данные: предлагаемый

, флюс с. различным содержанием компо- . нентов; вес навески 250 г, поверхность металла в тигле-14 врем  выдержки 1 ч, обща поверхность

0 выделений 5 „ов О5 м, площадь поперечного сечени  воздуховода 5возА« ,3,14 м, 20% общего потока о.киси бе .рилли  попадает в атмосЛеру цеха, изменение концентрации окиси берил5 ЛИЯ берут усредненно по серии экспериментов .

На основании полученных данных рассчитывают интенсивность выделени  берилли  с поверхности металла - в

0 и необходимую скорость движени  воздуха V в вентил ционной системе цеха . Выделение окиси берилли  происходит в соответствии с мольными дол ми по реакции

5 2Ве +02 2ВеО

В табл. 1 представлены составы предлагаемого флюса, в табл. 2 .Эффективность действи  предлагаемого флюса при изменении содержани  компонентов в различных пределах .

Таблица 1

Из тдбл. 2 видно, что предлагаемый флюс во всем диапазоне содержани  компонентов уменьшает выделени  берилли  при планке в 14 раз по сравнению с прототипом.

Провод т опытную плавку бериллиевой бронзы марки БрБ2 в двухфазно канальной печи типа ИЛК-1,2 использу  флюс следующего состава , %: Графит молотый Графит-порсилок- 80 Криолит;86 Фтористый кальций - .3 3 Фтористый магний7 7 Магний металлический ,- 4 Результаты опытно-промышленного испытани  извест.юго ипредлагаемого флюсов представленыв табл. 3. . . . . Т а 6 л и ц а Прототип 3,09 I П 2,08 1,81 . Как видно из данных табл. 3, предлагаемый флюс обеспечивает снижение потерь металла на угар и шлак, т.е. обладает высокой кроющей способностью . Состав 11 имеет пониженную кроющую способность из-за большой величины фракции графита . Приведенные опытные плавки показали , что использование предлагаемого флюса позвол ет сократить в 2раза угар металла и образование шлака , обеспечить удовлетворительные услови  труда с точки зрени  промсанитарии .. Технико-экономический эффект от внедрени  предлагаемого флюса взамен графита обусловлен снижением безвозвратных потерь металла на угар и шлак, экономией электроэнергии за счет более низкой температуры металла и составл ет 99,6 тыс. руб.

Claims (2)

1. ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ-БЕРИЛЛИЕВОЙ БРОНЗЫ, включающий графит, отличающийся тем, что, с целью уменьшения токсичных выделений окиси бериллия и снижения без возвратных потерь металла, он дополнительно содержит криолит, Фтористый кальций и фтористый магний при следующем соотношении компонентов., мае.%:

Криолит

Фтористый кальций

Фтористый магний Графит при этом графит в состав

5-10

1-5

5-10 Остальное Флюса введен в виде порошка с размером частиц 0,5-5.мм.

2. Флюс поп. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения продолжительности его действия и улучшения восстановительных свойств, он дополнительно содержит металлический магний в количестве 2-5 мас.%.

ьо со ьо Од