SU1130616A1 - Способ дегазации жидкого металла - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающий приложе«ие напр жени  к электрохимической  чейке, состо щей из жидкого металла и твердого электролита, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повыпени  качества металла путем удалени  азота из жидкого металла, в качестве твердого электролита исполь зуют нитрид алюмини , а в расплав ввод т 1,0-1,5% алюмини  от массы металла, при этом анодом  вл етс  жидкий металл. 5 :л Эд

Description

1. 1 Изобретение относитс  к метал.тур гии, в частности к способа - деазотации сталей и сплавов. Азот всегда присутствует в тех или иных количествах в стал х и сплавах и оказьшает значительное, в основном, вредное вли ние на их технологиче :кие и механические свойства . В целом можно сказать, что обеспечение минимальных концентраций азота в металле  вл етс  одной из ва нейших задач металлургического производства . Известен способ деазотации при обработке металла вакуумом. Возможность снижени  в услови х вакуумной плавки парциального давлени  азота приводит к снижению его концентрации в расплаве Zj . Однако данный способ имеет значительные недостатки. Во-первых, он требует наличи  сложного и дорогосто щего вакуумного оборудовани , во-вторых, при производстве сложноле гированных сталей и сплавов применение вакуума во многих случа х оказываетс  малоэффективным и не позвол ет снизить содержание азота в металле ниже 0,01%.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ электрохимической дегазации жидкого металла, заключающийс  в при кладьтании напр жени  к электрохимической  чейке, состо щей из жидкого чметалла и твердого электролита, выПолненного из двуокиси циркони  JY . Однако известный способ не обеспе чивает удаление азота из жидкого ме талла. Цель изобретени  - повышение качества металла путем удалени  азота из жидкого металла. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу дегазации жидко го металла, включающему приложение напр жени  к электрохимической  чейк состо щей из жидкого металла и твердого электролита, в качестве твердог электролита используют нитрид алюмини , а в расплав ввод т 1,0-1,5% алю мини  от массы металла, при этом а:но дом  вл етс  .жидкий металл. На фиг. 1 представлена схема осуществлени  способа электрохимического удалени  азота из.металлаJ на фиг. 2 - график, иллюстрирующий пред лагаемый способ. 6 Металл расплавл етс  в тигле 1 из нитрида алюмини , выполн ющем функцию твердого электролита. При подаче напр жени  анодом служит расплавленньй металл 2, а катодом - порошок тугоплавкого металла 3, обладающего сродством к азоту, например хром. Одним из электродов  вл етс  молибденов .а  проволока 4. Электродом, через который осуществл етс  контакт с расплавом , служит металлокерамический стержень 5, не раствор ющийс  в жидком металле. Перед проведением плавок тигли из нитрида алюмини  подвергаютс  высоковакуумной обработке при температуре 1900 К дл  сн ти  окисленного внещнего сло . Дл  предотвращени  окислени  нитрида алюмини  в процессе плавки ее ведут в атмосфере инертного газа. При подготовке плавки в щихту, загружаемую в печь, добавл етс  кусковой алюминий. Экспериментально уста .новлено, что количество алюмини , обеспечивающее предотвращение разложени  твердого электролита и, следовательно , максимальную эффективность деазотации составл ет 1,0-1,5% от массы металла. При содержании алюмини  менее 1,0% невозможно получить конечные концентрации азота ниже 0,008%. Содержание алюмини  в жидком металле более 1,5% не увеличивает эффективность деазотации металла и приводит к возрастанию стоимости плавки из-за повьшенного расхода алюмини  . При плавке металла в тигл х из нитрида алюмини  происходит взаимодей ,ствие материала тигл  с расплавом. При этом происходит разложение нитрида алюмини  по реакции А1 + N. (1) Выделившийс  в результате разложени  алюмини  азот переходит в металл. При этом чем ниже содержание азота в расплаве, тем больщее развитие будет получать процесс, разложени  твердого электролита. Это приводит к тому , что становитс  невозможным получить достаточно низкие концентрации азота при его электрохимическом удалении . Введенный в металл алюминий смещает равновесие реакции (1) в левую сторону, тем самым предотвраща  диссоциацию твердого электролита, и способствует более эффективной деазотации расплава.

пример. Провод т опыт, использу  в качестве шихты чистое железо . Исходное содержание азота в шихте составл ет 0,03%, кислорода 0 ,004%. Плавки провод т в атмосфере аргона при температуре 1873 К. Масса правки составл ет 300 г. В шихту добавллют алюминий, количество которого составл ет: 0,5i 1,0, 1,25; 1,5 и 2,0% от массы металла. При приложении напр жени  к электродам  чейки через нее начинает протекать ток,; величина которого определ етс  потоком ионов азота через твердый электролит и составл ет 4А. Результаты опытов представлены на фиг. 2.

Семейство кривых 1 и 3 показывает изменение содержани  азота при выдержке в тигл х из нитрида алюмини  соответственно жидкого железа и расплава Fe-Al. При вьщержке жидкого . железа содержание азота в металле возрастает с 0,03 до 0,035%. Это говорит о том, что происходит взаимодействие нитрида алюмини  с металлом и вьщелившийс  азот переходит в расплав . При плавке расплава Fe - 1,0% А1 содержание азота остаетс  на уровне исходного металла, что свидетельствует о том, что в этом случае нитрид алюмини  не разлагаетс .

Крива  2 показывает изменение содержани  азота при электрохимическом раскислении железа в тигл х из Zr02(CaO). В этом случае содержание азота не измен етс  и остаетс  на уровне 0,03%.

Данные по электрохимическому удалению азота из жидкого железа соответствуют кривой 4. Конечную концентрацию азота в данном случае не удалось получить ниже 0,015%.

Семейство кривых 5-9 представл ет электрохимическое удаление азота из расплава Ре-А1 при разном количестве алюмини . В случае введени  0,5% алюмини (крива  5) содержание азота не снижаетс  ниже 0,008%. При введении 1,0 1,25J 1,5 и 2,0% алюмини  (кривые 6-9) полученные конечные концентрации азота наход тс  практически на одном уровне и составл ют пор дка 0,003%.

Предлагаемый способ наиболее целесообразно использовать при выплавке сложнолегированных сталей. Использование предлагаемого изобретени  позвол ет при минимальных затратах получать металл с гарантированно низким содержанием азота (0,002%). т% 0, 0,030 0.020 0,010 Тмил

Claims (1)

1. СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающий приложение напряжения к электрохимической ячейке, состоящей из жидкого металла и твердого электролита, отличающийся тем, что, с целью повыпения качества металла путем удаления азота из жидкого металла, в качестве твердого электролита исполь зуют нитрид алюминия, а в расплав вводят 1,0-1,5% алюминия от массы металла, при этом анодом является жидкий металл.

   1 1130616 ²