Электрон-процесс для рафинирования магния

24.01.2017

Электрон-процесс включает обработку сплава жидкотекучим флюсом типа Z (табл. 1) при плавлении и густеющим флюсом типа E для рафинирования и защиты поверхности металла. Жидкотекучий флюс рекомендуется применять главным образом для крупных плавок, например массой 2 г, и при наличии мелкого скрапа. Для мелких плавок и крупного скрапа, т. е. для условий, обычных при фасонном литье или литье слитков, целесообразно применять один общецелевой флюс на всех стадиях процесса (например, Melrasal UE). Решение о выборе двухфлюсового или однофлюсового процесса в каждом отдельном случае определяется полученным к. п. д. плавления.
Требуемое соотношение флюса и металла выдерживается в соответствии с количеством и качеством расплавляемого металла, а также с формой и размерами применяемого тигля. Расход флюса и особенности технологии имеют значение, в частности, для плавок массой 100—250 кг: при значительном уменьшении массы плавки относительное количество требуемого флюса немного снижается, и наоборот.
Электрон-процесс для рафинирования магния
Электрон-процесс для рафинирования магния

Плавление. Перед загрузкой металла в тигель желательно посыпать стенки и дно тигля небольшим количеством (около 1 кг) флюса Z. В начале плавления металл следует покрыть флюсом Z, а последующее возможное загорание или окисление необходимо предупреждать путем засыпки флюсом.
Однако чрезмерное применение флюса Z нежелательно, так как для абсорбции его потребуются большие количества флюса Е. Требуемое количество флюса Z составляет 0,5—2% массы металла в зависимости от емкости плавки и состава шихты.
Флюс удобно подавать на металл из мелкого ковша. Если поверхность металла находится не очень высоко от уровня пола, можно пользоваться плоской ложкой, сужающейся к концу, с перпендикулярной рукояткой длиной около 900 мм. Эту же ложку можно также использовать для снятия флюсового покрытия с носка тигля перед разливкой.
Важно, чтобы тигель не был слишком полным, так как в этом случае при рафинировании трудно перемешать плавку. Исходя из этих соображений и в целях безопасности ведения процесса уровень металла должен поддерживаться, по крайней мере, на 100 мм ниже края тигля.
Рафинирование. После окончания плавления наносят покрытие из флюса Е. Как правило, флюс Z больше не применяют. Однако могут быть необходимы операции легирования, дегазации и измельчения зерна, оставляющие окислы или шлаковую пену на поверхности металла. Возможно также некоторое окисление перед достижением температуры рафинирования, составляющей 730—760° С. В этом случае на окись насыпают тонкий слой флюса Е, снимают шлак и перед началом рафинирования наносят свежий слой флюса Е. Если же по каким-либо причинам флюсовое покрытие оказывается слишком жидким в момент, когда плавка готова к рафинированию, например если флюс E нанесен на флюс Z, оставшийся в большом количестве на поверхности металла, покрытие необходимо загустить, нанеся CaF2, и затем удалить его сгребанием. После этого надо нанести свежий слой флюса E и по окончании плавления начинать рафинирование.
Для рафинирования плавки флюсовое покрытие энергично замешивают в металл, применяя вращательные движения в течение 1—2 мин. Для предотвращения окисления на поверхность металла во время рафинирования можно распылить небольшое количество флюса Е.
Для проведения рафинирования может служить мешалка, изготовленная из стального прутка диаметром 10—12 мм. При этом длина перемешивающей части прутка должна быть немного больше глубины тигля. (Изготовлять мешалку из трубы не следует, так как внутрь трубы может попасть флюс и насытиться влагой при охлаждении. Если эту влагу удалить не полностью при подогреве мешалки, то при ее погружении в расплавленный металл может произойти взрыв.)
Правильное выполнение рафинирования обычно способствует получению чистой, светлой поверхности металла, почти свободной от флюса, хотя наличие остатков флюса и не имеет существенного значения. Количество требуемого флюса составляет 0,5—2% массы металла.
Рафинирование заканчивается нанесением слоя флюса E на поверхность металла. Присутствие тонкого слоя окиси, которая может образоваться на поверхности металла перед нанесением флюса Е, не существенно, так как она смачивается и абсорбируется флюсом. (He следует делать попыток сгрести окисную пленку в сторону флюсовой ложкой, так как оголенный металл быстро окисляется вновь. Этому способствует наличие малых количеств окиси, снятая же шлаковая пена склонна к бурному горению. Удалять окисную пленку следует путем нанесения флюса E и плавления его перед сгребанием покрытия. Таким образом можно получить чистую поверхность металла без его потерь.)
Слой флюса, нанесенный после рафинирования, нельзя разрушать до момента готовности плавки к разливке. Если вследствие нанесения слишком тонкого покрытия возникают местные очаги горения, их следует ликвидировать флюсом Е. При выстаивании происходит некоторое затвердевание флюсового покрытия. Иногда при значительных задержках разливки плавок флюсовое покрытие может стать очень хрупким и крошиться. В этом случае поверх старого флюса необходимо насыпать свежий флюс Е, а затем скатить весь флюс и нанести новое покрытие.
Разливка. После того как плавка будет готова для разливки, очищают носок тигля, края, проушины и г. п. от корки флюса. Затем осторожно отводят флюсовое покрытие от носка и ближних к нему стенок на 75—200 мм в зависимости от емкости тигля, пользуясь при этом флюсовой ложкой или шлакоснимателем. Окисление оголенного металла предотвращается легким распылением порошка серы из муслинового мешка. Сера предотвращает, а не ликвидирует окисление, и поэтому необходимо наносить серу перед разрушением флюсового покрытия. Обслуживающий персонал должен стараться приобрести навык одно временного разбрасывания серы одной рукой и сгребания флюса другой. Сгребать следует плавно, и флюсовое покрытие должно стягиваться или двигаться мягко поперек поверхности металла, а не вдоль и не грубыми толчками, чередующимися с встряхиванием мешка с серой.
Ниже разъясняется важность тщательности очистки поверхности металла непосредственно перед разливкой, так как наиболее вероятно, что флюсовые включения являются следствием небрежной работы именно на этой стадии. Тем не менее при современных флюсах появление флюсовых включений в обычных сплавах мало вероятно и не требуется очень больших усилий для получения чистых отливок. Если при готовности плавки к разливке флюсовый покров по какой-либо причине необычно жидкий или «сухой», необходимо соответственно более тщательно очистить поверхность металла перед разливкой. Даже при покрытии металла на этой стадии слоем жидкого флюса или сухого рыхлого флюса, вследствие чего возникает много очагов загорания, все же можно очистить поверхность и получить чистые отливки. Методика, которую необходимо применять в таких случаях, приведена ниже.
При разливке сплавов, содержащих цирконий, для получения металла, свободного от флюсовых включений, требуется несколько более тщательная, но все же простая процедура очистки.
Для предотвращения попадания флюса в отливку следует оставлять небольшое количество металла на дне тигля. Этот металл, который может содержать флюс, необходимо как можно полнее слить в особую изложницу и затем использовать в следующей плавке. После удаления металла на дне и стенках тигля остается довольно густой тестообразный остаток.
Состояние этого остатка является хорошим показателем правильности выполнения обработки флюсом. При соблюдении технологии остаток должен составлять 4—7% массы расплавленного металла и содержать не более 15% металла. При извлечении флюса из тигля не должно возникать очагов горения.
Остаток, состоящий в значительной мере из металла, загрязненного окисью магния, указывает на неправильно проведенный процесс рафинирования и, если первоначально применялся чистый металл, — на окисление, происходившее вследствие недостаточного применения флюса. Этот тип остатка наиболее нежелателен вследствие высокого содержания металла и тенденции к горению из-за наличия окиси в металле. Такой остаток не следует удалять из тигля Для абсорбирования всей окиси необходимо замешать достаточно флюса, удалив окись из расплава и сконцентрировав ее в меньшем флюсовом остатке. Освободившийся чистый металл сливают. Так как функцией рафинирующего флюса является абсорбирование окиси и, следовательно, освобождение чистого металла, такой остаток не образуется при ведении процесса с должной тщательностью.
С другой стороны, при избытке флюса Z и недостатке применяемого затем флюса E остаток флюса становится слишком жидким и во избежание случайного занесения флюса в изложницу целесообразно оставить излишне большое количество металла на дне тигля. В этом случае к. п. д. плавления может снизиться на 1%.