PL204479B1 - Sposób rafinowania stopów miedzi - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rafinowania stopów miedzi zapobiegający utlenianiu i występowaniu porowatości w odlewach.

Znane dotychczas rafinacyjne sposoby zapobiegania tworzeniu się porowatości w stopach miedzi w stanie ciekłym oparte są głównie na stosowaniu żużlowych mieszanek o charakterystyce utleniającej w stosunku do składników stopowych. I tak: w mieszance według patentu PL 75068 zawarte są utleniacze w postaci sody i boraksu, w mieszankach według patentów PL 94339, PL 87504, PL 142599 i PL 120043 stosowane są jeszcze intensywniejsze utleniacze w postaci dwutlenku manganu, marmuru oraz również silnie toksycznego węglanu baru. Stosowanie w mieszankach rafinacyjnych, oprócz silnych utleniaczy, czynników węglowych stanowi nieuzasadnione z technologicznego punktu widzenia postępowanie.

Z opisu polskiego gł oszenia patentowego P 289668 znany jest ś rodek rafinują co-modyfikują cy miedź, nikiel, kobalt, żelazo i ich stopy za pomocą mieszaniny składników żużlowych z węglikiem i cyjanamidem wapnia. Stosowanie tego środka stwarza jednak niebezpieczeń stwo nawęglania rafinowanego stopu z niepożądanymi konsekwencjami w postaci powstawania głównie gazowej fazy CO powstającej w wyniku reagowania węgla i tlenu w ciekłym roztworze metalicznym. Ponieważ stopy miedzi zawierają zawsze składniki lub domieszki rozpuszczające węgiel, nie powinny zawierać w żużlach czynników węglowych.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie błędów i niedogodności znanych sposobów żużlowego rafinowania stopów miedzi. Zadanie techniczne prowadzące do osiągnięcia tego celu polega na opracowaniu takiego sposobu rafinowania, który zapobiega nawęglaniu kąpieli metalowej, a równocześnie zapewnia wysoki stopień jej rafinowania od tlenu, siarki i wodoru, co ma przyczynić się do eliminowania wydzieleń gazowych z przesyconego roztworu w trakcie jego ostygania i w konsekwencji występowania gazowej porowatości w odlewach i wlewkach.

Wytyczone zagadnienie techniczne zostało zgodnie z wynalazkiem rozwiązane w ten sposób, że do pieca z bezwęglową wykładziną lub bezwęglowym tyglem dozuje się wraz z zimnym wsadem metalowym żużel o charakterystyce obojętnej chemicznie w stosunku do rafinowanego wsadu metalowego w ilości od 0,2 do 3,0% masy topionego stopu, zaś po roztopieniu nanosi się na powierzchnię ciekłego żużla węglikotwórcze pierwiastki o entalpii swobodnej tworzenia węglików w granicach od -60 do 0 kJ/gramoatom węgla wraz z węglem w proporcji stechiometrycznej lub/i węgliki lub/i cyjanamidy tych pierwiastków w ogólnej ilości od 0,1 do 2,0% masy topionego wsadu stopu. Następnie, w drugim etapie, przestrzeń reagowania izoluje się od atmosfery powietrza, po czym po upływie 10 do 40 min bezpośrednio do kąpieli wsadu metalowego dozuje się węglikotwórcze pierwiastki o entalpii swobodnej tworzenia węglików poniżej -100 kJ/gramoatom węgla w ilości od 0,01 do 1,0% masy topionego wsadu metalowego i natychmiast przeprowadza się rozlewanie do form odlewniczych lub wlewnic hutniczych.

Stosowanie sposobu według wynalazku eliminuje wady odlewu wynikające ze stosowania uwodnionych preparatów i utleniaczy w bezpośrednim kontakcie z ciekłymi stopami miedzi i prowadzi do zgodnej z ogólnymi zasadami metalurgii prawidłowości postępowania mającego na celu optymalizację technologicznych procesów topienia stopów metali. Przez stosowanie redukujących warunków żużlowo-dyfuzyjnego rafinowania w pierwszym etapie i bezpośredniego oddziaływania reagentów wewnątrz ciekłego stopu w drugim etapie eliminuje się niebezpieczeństwo bezpośredniego nawęglania kąpieli metalowej przez czynniki rafinacyjne i osiąga wysoce efektywne wiązanie stabilizujące węglikotwórczych pierwiastków z węglem w roztworze z ciekłym stopem miedzi z równoczesnym odtlenieniem, które jest nieodzowne do skutecznego odsiarczenia. Obniżenie aktywności tlenu w ciekłym roztworze stopów miedzi ogranicza w wysokim stopniu gazotwórcze reakcje tego pierwiastka z rozpuszczonym w kąpieli wodorem i pozostałą zawartością węgla i siarki. Uzyskuje się w ten sposób możliwość wyeliminowania wszelkich zabiegów dodatkowego odgazowywania ciekłych stopów miedzi w procesie ich przygotowania do rozlewania do wlewnic hutniczych lub form odlewniczych.

Sposób rafinowania stopów miedzi według wynalazku przedstawiono w dwóch przykładach:

P r z y k ł a d I

Rafinację brązu krzemowego BK42 rozpoczyna się od załadowania do magnezytowego tygla wsadu metalowego wraz z 0,5% glinokrzemianowego żużla o zawartości 20% Al2O3, 50% SiO2, 10% MgO, 10% B2O3 i 10% Na2O. Po roztopieniu wsadu i przegrzaniu do temperatury 1300K dozuje się na powierzchnię żużla 0,3% azotniaku w proszku o granulacji 0,1 do 1 mm i o składzie 80% CaCN2 i 20%

PL 204 479 B1

CaO. Następnie zamyka się kotlinę pieca pokrywą i po upływie 20 min zgarnia masę rafinacyjną z powierzchni ciekłego stopu oraz wprowadza blachę tytanową na pogrążaczu w ilości 0,1% Ti masy rafinowanego stopu. Zaraz potem rozlewa się stop do piaskowych form odlewniczych.

P r z y k ł a d II:

Rafinację brązu aluminiowego BA1032 rozpoczyna się od załadowania do pieca indukcyjnego o wykładzinie alundowej wsadu metalowego wraz z 0,5% żużla o osnowie glinokrzemianowej, o składzie 5% Al2O3, 40% SiO2, 20% Na2AIF6, 10% MgO, 10% B2O3, 10% Na2O i 10% CaO. Po roztopieniu wsadu i po przegrzaniu do temperatury 1450K dozuje się na powierzchnię żużla 0,3% technicznego karbidu o składzie 72% CaC2 i 28%CaO rozdrobnionego do granulacji 8 do 15 mm i zamyka kotlinę pieca pokrywą. Po upływie 20 min wprowadza się pod warstwę kożucha z masy rafinacyjnej cer w iloś ci 0,1% masy wsadu metalowego. Rozlewanie we wlewki przeprowadza się bez usuwania koż ucha z masy rafinacyjnej.

Claims (1)

1. Sposób rafinowania stopów miedzi, w którym stosuje się rafinator żużlowy zawierający węgliki i/lub cyjanamidy wapnia, znamienny tym, że do pieca z bezwęglową wykładziną lub bezwęglowym tyglem dozuje się wraz z zimnym wsadem metalowym żużel o charakterystyce obojętnej chemicznie w stosunku do rafinowanego wsadu metalowego w iloś ci od 0,2 do 3,0% masy topionego stopu, po roztopieniu nanosi się na powierzchnię ciekłego żużla węglikotwórcze pierwiastki o entalpii swobodnej tworzenia węglików w granicach od -60 do 0 kJ/gramoatom węgla wraz z węglem w proporcji stechiometrycznej lub/i węgliki lub/i cyjanamidy tych pierwiastków w ogólnej ilości od 0,1 do 2,0% masy topionego wsadu stopu, następnie przestrzeń reagowania izoluje się od atmosfery powietrza, po czym po upływie 10 do 40 min bezpośrednio do kąpieli wsadu metalowego dozuje się węglikotwórcze pierwiastki o entalpii swobodnej tworzenia węglików poniżej -100 kJ/gramoatom węgla w ilości od 0,01 do 1,0% masy topionego wsadu metalowego i natychmiast przeprowadza się rozlewanie do form odlewniczych lub wlewnic hutniczych.