Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf

Механизм дегазации флюсами магниевых сплавов еще не выяснен, но, поскольку хлористый магний явля­ ется основной составляющей флюсов, возможно, что

магниевых сплавов неорганических хлоридов: ВС13, МпС12, ZnCl2, FeCl3 и др., а также органических: ССЦ, ССІ6, С6Н6СІ6. При действии этих хлоридов на магний и его сплавы образуется хлористый магний, о дегазиру­ ющем действии которого изложено выше. Недостаток этого метода дегазации — гигроскопичность хлоридов и загрязнение магния металлами вводимых хлоридов.

Как указано в работах [70, 71], большую роль на газосодержанне рабочих сплавов оказывает газосодержание первичного магния и его сплавов. В связи с этим представляет большой интерес изучение содержания во­ дорода в первичном магнии.

1.СОДЕРЖАНИЕ ВОДОРОДА В МАГНИИ-СЫРЦЕ

ИПЕРВИЧНЫХ МАГНИЕВЫХ СПЛАВАХ ПРИ ИХ ПРОИЗВОДСТВЕ

Данных о фактическом содержании водорода в жид­ ком магнии-сырце при электролитическом получении и в первичном магнии и сплавах при их производстве в литературе нет. Особое значение этот вопрос приобре­ тает в связи с наметившейся тенденцией производства изделий из деформированных и литейных сплавов на магниевых заводах непосредственно из жидких метал­ лов, минуя разливку в чушки.

Содержание водорода в магнии-сырце определяли

взависимости от схемы питания электролизеров сырьем

ивыполняемых на них операций.

Пробы магния-сырца при температуре 700° С отбира­ ли из средней ячейки промышленных электролизеров с верхним вводом анодов, один из которых питали кар­ наллитом, а второй возвратным хлористым магнием титанового производства. Пробы отбирали до и после корректировки электролизеров сырьем, когда количе­ ство магния в них составляло не менее 200 кг. Отбор продолжали в течение двух часов, во время которых

100

происходило отстаивание магния и выделение в резуль­ тате электролиза новых порций металла. Содержание водорода определяли по известной методике на установ­ ке Гудчеико.

Как видно на рис. 31, фактическое содержание водо­ рода в магнии-сырце при его электролитическом полу­ чении в среднем составляет 4—7 см3/Ю0 г. В магнии, полученном в электролизерах хлормагниевой схемы, при

Рнс. 31. Изменение содержания водорода в магниисырце в процессе его электролитического производства

магпневая схема

проведении всех технологических операции содержание водорода существенно не изменяется. Заливка сырья в электролизеры карналлитовой схемы приводит к скач­ кообразному росту содержания водорода в магнии-сыр­ це, что можно объяснить высоким содержанием влаги

.в карналлите. При последующем отстаивании содержа­ ние водорода снижается до указанных выше пределов.

Была сделана попытка установить зависимость меж­ ду концентрацией хлористого магния в рабочем элект­ ролите и содержанием водорода в магнии-сырце. Одна­ ко прямой зависимости обнаружить не удалось.

Малое содержание водорода в магнии-сырце можно объяснить дегазирующей способностью рабочего элект­ ролита, близкого по составу и свойствам к флюсам, применяемым для рафинирования магния и магниевых сплавов. Кроме того, магний, находясь в электролизере,

101

подвергается воздействию постоянного электрического тока высокой плотности, вероятно также оказывающего, дегазирующий эффект.

Магний-сырец карналлитовой схемы применяют,, как правило, для приготовления следующих первичных: металлов и сплавов: магния Мг, магния высокой чисто­ ты Мг. в. ч., сплава-

сырца+30% вторичного сплава с очисткой титаном МГС5.

Пробы отбирали до п после перемешивания содержи­ мого тигля, а также через 20; 40 и 90 мин отстаивания. Результаты помещены на рис. 32, каждая точка пред­ ставляет собой среднюю величину трех-четырех парал­ лельных проб.

Полученные результаты показывают, что содержание водорода в магниевых сплавах на всех этапах приготов-

102

леі-шя значительно выше, чем в рафинированном маг­ нии и в магнии-сырце.

При технологической обработке металлов (загрузка легирующих и рафинирующих компонентов, перемеши­ вание) содержание водорода значительно возрастает, причем в сплавах сильнее, чем в магнии, при отстаива­ нии — снижается. При этом максимум содержания газа имеет место в конце операций перемешивания.

му, высокой температурой перемешивания (750—780°С). Уменьшение максимума содержания газа у сплава МГС1 в. ч. (кривая 4) можно объяснить, помимо более низкой температуры процессов, наличием дополнитель­ ного количества хлористого магния, образующегося по обменной реакции между низшими хлоридами титана

и магнием.

Аналогично можно объяснить разницу в технологии

большей величины, чем у Мг. Однако описанный выше механизм приводит к более высокой скорости дегаза­ ции Мг в. ч.

Изучая изменение содержания водорода в сплавах МГС5, следует отметить, что наличие в шихте вторично­ го сплава вызывает повышение содержания водорода в этих сплавах (сравни кривые 5 и 7 с 6) .

Отстаивание сплава МГС5 различной чистоты пока­ зывает, что сплав, рафинированный низшими хлоридами титана, дегазируется лучше, чем обычный сплав (см. кривые 5 и 7). Однако наличие вторичного сплава

вшихте не дает возможности дегазировать сплав МГС5

о.и. глубже, чем МГС5 п. ч. (кривая 6) .

На рис. 32 также видно, что отстаивание в течение 1,0—1,5 ч приводит к следующему содержанию водоро­

Таким образом, изучено фактическое содержание во­ дорода в магнии-сырце, первичном магнии и магниевых сплавах при их производстве. Полученные результаты позволяют положительно оценить производство отливок непосредственно из жидких сплавов, минуя операции

103

разливки и переплавки чушковых металлов и сплавов. В этом случае содержание газа в отливках значительно уменьшается.

2. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ФЛЮСА НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРОДА В МАГНИИ

Для приготовления магния и магниевых сплавов широко используют покровные и рафинирующие флюсы различных марок [1].

Ниже приведены результаты исследований по влия­ нию влажности флюса ВИ2 на изменение содержания водорода в магнии. Опыты проводили при температуре 700—750° С на магнии-сырце в печах сопротивления в выемных тиглях емкостью 3 кг. Температуру металла замеряли хромель-алюмелевой термопарой диаметром 5 мм, записывали и регулировали с помощью прибора ЭПР-09М. Влажность флюса ВИ2 изменяли путем ис­ кусственного увлажнения и специального прокаливания. Количество флюса, вводимого в магний, составляло 2% от массы плавки.

Также было изучено влияние титаисодержащего флюса на содержание водорода в магнии. Титановый флюс вводили в магний после дробления в количестве 3% от массы плавки. Пробы на газонасыщенность от­ бирали до и после обработки магния флюсом, а также после 20 и 60 мин отстаивания.

Нами были проведены две серии опытов.

В первой серии магний обрабатывали флюсом ВИ2

104