Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 76
Скачиваний: 0
В
!і
|
|
|
|
|
|
|
7 |
б |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||
О |
to |
20 |
30 ВО |
30 ВО 70 0 |
10 |
20 |
30 |
ВО |
5 0 |
60 |
70 |
|
|
|
|
Время, мин |
|
|
|
|
|
||
Рис. 33. Изменение |
содержания водорода в магнии при |
обработке его флюсом |
|||||||||
/ — 1,8; |
2 — 3,3; |
ВИ2. Влажность флюса, |
%: |
7 — 10,7; |
8 — 15,3; |
|
|||||
3 — 15,7; |
4 — 17,4; 5 — 0,85; |
6 — 4,5; |
|
а— 700° С; б — 750° С
Втабл. 24 приведены результаты первой серии опы тов по содержанию водорода в магнии-сырце. Они по казывают, что содержание водорода в магнии-сырце
колеблется в небольших пределах — от 5,8 |
до |
6,9см3/Ю0 г при 700° С и от 7,4 до 8,2 см3/100 г |
при |
750° С. Таким образом, повышенные пределы газонасы щенности соответствуют более высокой температуре магния.
На рис. 33 показано изменение содержания водорода по стадиям технологического процесса (в процентах к исходному). Из рисунка видно, что обработка флюсом
вызывает резкое повышение |
содержания |
водорода |
в магнии и тем сильнее, чем |
более влажным |
флюсом |
вели обработку. Отстаивание приводит к существенно му снижению газонасыщенности магния. Максимальный эффект дегазации наблюдается при влажности флюса до 5%, причем прокаленный флюс оказывает меньшее дегазирующее действие, чем обычный (непрокаленный) флюс. Следует отметить, что при отстаивании магния, обработанного более влажным флюсом, скорость дега зации в первые 20 мин в 2—3 раза выше скорости после дующей дегазации при отстаивании.
Во второй серии опытов магний после обработки флюсом различной влажности дополнительно обрабаты вали титансодержащим флюсом и отстаивали в течение 60 мин при температурах 700 и 750° С.
Из табл. 25 и рис. 34 видно, что дополнительная об работка магния титановым флюсом способствует значи-
Ш5
Т а б л и ц а 25
Изменение содержания водорода в магнии-сырце при обработке флюсом ВИ2 и титансодержащим плавом, см3/100 г Mg
|
|
|
|
|
|
|
Влажность флюса, %, при температуре, °С |
||||||||
Операция, после |
|
|
|
700 |
|
|
|
|
750 |
|
|||||
которой взята проба |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
3,8 |
16,2 |
2,2 |
6,5 |
19,3 |
|||
Магний-сырец................... |
|
7,40 |
8,56 |
8,31 |
8,80 |
9,80 |
9,25 |
||||||||
Обработка |
флюсом |
ВИ2 |
|
8,43 |
11,80 |
13,25 |
9,23 |
14,0 |
18,27 |
||||||
Обработка |
титансодер |
|
5,98 |
8,40 |
11,10 |
8,21 |
9,17 |
10,94 |
|||||||
жащим плавом . . . . |
|
|
|||||||||||||
Отстаивание: |
|
|
|
|
4,58 |
7,21 |
8,11 |
7,68 |
8,94 |
7,45 |
|||||
20 |
мин ........................ |
|
|||||||||||||
60 |
м и н ........................ |
|
4,10 |
5,10 |
5,31 |
6,86 |
4,50 |
4,98 |
|||||||
н |
/ 4t |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ъ% 1 5 0 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
^ & |
А£ч ■—■— |
|
|
|
4 |
5 |
6 |
|
|
||||||
I ^ |
|
|
L====а |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
§■ * 50 |
|
|
—1—J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л ■§. |
I |
л |
|
/ 2 5 |
|
|
_ іт J L |
|
|
|
|
|
|||
М чЛ |
|
|
|
|
|
|
__ |
|
|
||||||
О |
щ |
20 |
30 |
40 |
|
50 |
60 |
70 О |
10 |
20 |
|
|
|
||
|
30 |
4 0 |
50 |
6 0 |
70 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
В р е м я , |
м и н |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 34. Изменение содержания |
водорода в магнии при обработке его флюсом |
||||||||||||||
|
|
ВИ2 н титановым флюсом. Влажность флюса, |
%: |
|
|
|
|||||||||
/ — 1,0; |
2 — 3,8; |
3 — 16,2; |
4 —*2,2; |
5 — 6,5; |
5 — 19,3; |
а — 700° С; |
б - 750° С; |
||||||||
/, / / — продолжительность |
обработки |
флюсом |
ВИ2 |
к титановым |
флюсом |
соот |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ветственно |
|
|
|
|
|
|
|
телы-юму снижению содержания водорода в магнии. При отстаивании магния в течение 60 мин содержа
ние водорода снижается по отношению к исходному поч ти в два раза.
Значительный эффект дегазации магния, предвари тельно обработанного флюсом ВИ2 различной влажно сти, а затем титансодержащим флюсом обусловливает ся, очевидно, тем, что образуются дополнительные коли чества хлористого магния благодаря обменным реакциям между низшими хлоридами титана, присут ствующими во флюсе, II магнием:
TiCI2+Mg=MgCl2+Ti; '
106
2ТіС13+ 3Mg= 3MgCl2+ 2Ti.
В результате полученный хлористый магний способ ствует осаждению окисных включений и частично водо рода, адсорбированного на них. Кроме того, образую щийся тонкодисперсный титан, помимо взаимодействия с металлическими примесями, по-видимому, взаимодей ствует с водородом, образуя гидриды титана, осажда ющиеся на дно тигля.
3.О СВЯЗИ МЕЖДУ КАЧЕСТВОМ МАГНИЯ
ИСТЕПЕНЬЮ ЕГО ДЕГАЗАЦИИ ПРИ РАФИНИРОВАНИИ
Исследования алюминиевых сплавов убедительно подтверждают наличие связи между загрязненностью сплавов окисью алюминия и количеством в них водоро да [72]. При этом рафинирование от окислов приводит к дегазации сплава и, наоборот, дегазированный сплав содержит минимальные количества неметаллических включений.
Аналогичные предположения о связи между окисью магния и водородом высказаны также относительно маг ния и магниевых сплавов [68].
Целью данного исследования было выяснение эффек тивности дегазации магния, имеющего различную сте пень окисленности, при его рафинировании флюсом ВИ2. Флюс ВИ2, применяемый для рафинирования, имел нормальную влажность (2%) и вводился в количестве 2% от массы плавки. Было проведено две серии опытов.
В первой серии в качестве исходного брали жидкий магний непосредственно из электролизера. Этот магний «прозрачен», т. е. не имеет неметаллических включений. Объясняется это тем, что, находясь в электролизере, он защищен электролитом и омывается им.
Во второй серии в качестве исходного был взят маг ний, переплавленный из чушек магния марки Мг, нахо дившихся длительное время в цеху. Окисленная поверх ность чушек и адсорбированная влага являются, как известно, основными источниками неметаллических при месей в магнии.
Магний, обработанный флюсом при 700—750° С, под вергали в обоих случаях отстаиванию с отбором проб по ходу опыта (табл. 26).
107
|
|
|
Т а б л и ц а 26 |
|
Измёнённе содержания водорода в магнии |
|
|||
при обработке флюсом ВИ2, см3/100 г Mg |
|
|||
|
Состояние магния прн температуре, °С |
|||
Операция, после которой |
|
700 |
|
750 |
|
|
|
|
|
взята проба |
|
чушковой |
|
'чушковой |
|
сырец |
сырец |
||
|
переплав |
!ПёрбПлав |
||
|
|
|
|
І |
Магний-сырец................... |
6,0 |
12,9 |
8,0 |
13,5 |
Обработка флюсом . . |
10,1 |
16,1 |
11,4 |
15,3 |
Отстаивание 20 мин . . |
8,5 |
14,9 |
9,3 |
13,0 |
Отстаивание 60 мин . . |
3,2 |
12,4 |
5,3 |
11,3 |
Приведенные в табл. 26 результаты показывают, что содержание водорода в исходном магнии колеблется от 6 до 13,5 см3/100 г. При этом содержание водорода
вжидком переплавленном магнии в два раза больше, чем в магнии-сырце. Последующая обработка магния флюсом ВИ2 способствует увеличению газонасыщенно сти, а дальнейшее отстаивание — дегазации металла. Однако эффект дегазации магния-сырца значительно выше, чем переплавленного чушкового магния. Так, если
впервом случае в магнии после отстаивания содержит
ся водорода 3,2—5,3 см3/100 г, то во |
втором— 11,3— |
12,4 см3/ 100 г. |
свидетельству |
Полученные результаты убедительно |
ют о влиянии исходного состояния магния на эффектив ность его дегазации при рафинировании.
Очевидно, чушковой магний, применяемый в каче стве основы для приготовления рабочих сплавов, — ос новной источник газонасыщенности металла. Это под тверждают данные работ [73, 74]. Незначительный эффект дегазации чушкового переплава при отстаива нии можно объяснить присутствием в расплаве большо го количества окисных плен, вносимых в жидкий магний с поверхности • чушек и препятствующих удалению из него водорода.
Таким образом, применение «прозрачного» магниясырца для приготовления рабочих сплавов наиболее целесообразно, так как в данном случае гарантируется незначительное содержание водорода в металле.
108
4. ДЕГАЗАЦИЯ МАГНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ РАФИНИРОВАНИЯ
В промышленности широко применяют различные способы рафинирования магния: отстаивание, флюсова ние, очистку титансодержащпм флюсом. Эти способы хорошо изучены с точки зрения очистки от металличе ских и ряда неметаллических примесей, таких, как окись магния, хлориды. Однако указанные способы недоста точно полно рассмотрены с точки зрения очистки магния от водорода.
Для сравнительной оценки дегазирующего действия способов рафинирования была проведена серия опытов. 3 кг магния-сырца расплавляли и нагревали до темпера туры 700, 740 и 780° С. При данных температурах.магний насыщали водородом (1 и 3 л) путем пропускания его через расплав, а затем отстаивали либо обрабатывали флюсом ВИ2 или титансодержащим флюсом, в количе стве 3 и 2% от массы плавки соответственно.
Пробы металла для определения содержания водоро да отбирали до и после наводороживания, а также после
соответствующей |
обработки |
и выдержки |
в течение |
||||
60 мин. Металл |
заливали |
в |
массивный |
кокиль с по |
|||
мощью |
пробоотборника, |
предварительно |
нагретого до |
||||
температуры металла. |
|
горения магния, |
особенно |
||||
Для |
предотвращения |
|
|||||
в процессе бесфлюсового |
рафинирования, |
а также при |
|||||
повышенных температурах, |
применяли порошкообраз |
ную смесь серы и борного ангидрида.
В табл. 27 приведены результаты определения содер жания водорода в магнии при различных способах ра финирования. Каждая точка представляет средний ре зультат трех определений. Исходный магний-сырец содержал водород от 5,6 до 12,67 см3/ 100 г.
Из табл. 27 видно, что в зависимости от температуры магния и количества пропущенного через него водорода
содержание |
последнего колеблется |
от 12,3 до |
39,1 см3/ 100 |
г. |
рассматриваемых |
Рафинирование магния любым из |
способов и дальнейшее отстаивание приводит во всех случаях к снижению содержания водорода. Причем при рафинировании отстаиванием большая часть водорода удаляется в первые 20 мни и составляет в конце опытов 9—18 см3/ 100 г.
109
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и Ц а 27 |
||
|
|
|
Содержание водорода в магнии |
|
|
||||
|
при различных способах рафинирования, см3/100 г |
|
|||||||
га |
|
|
|
Количество пропущенного водорода, л |
|||||
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
-а |
|
|
Способ |
|
1 |
|
|
3 |
|
с |
Операция, после |
|
|
|
|||||
о |
|
|
|
|
|
|
|||
О) |
которой отобра- |
рафнни- |
температура металла в опыте, wС |
||||||
на проба |
|
рования |
|||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
||
О |
|
|
|
700 |
710 |
780 |
700 |
7-Ю |
780 |
Е |
|
|
|
||||||
1 |
Обработка |
во- |
Отстаи- |
12,3 |
12,5 |
16,0 |
19,5 |
28,2 |
35,1 |
|
дородом |
|
ванне |
96 |
9,0 |
10,8 |
17,8 |
14,8 |
15,0 |
|
Отстаивание |
|
|||||||
|
60 мни |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Обработка |
во- |
Обработ- |
12,3 |
15,2 |
_ |
21,8 |
26,8 |
39,0 |
|
дородом |
|
ка |
11,6 |
14,9 |
— |
17,7 |
25,1 |
— |
|
Обработка флю- |
флюсом |
|||||||
|
сом |
|
ВИ2 |
7,2 |
8,8 |
— |
9,9 |
14,6 |
20,4 |
|
Отстаивание |
|
|
||||||
|
60 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Обработка |
во- |
Обработ- |
14,44 |
16,0 |
19,2 |
22,0 |
29,2 |
38,95 |
|
дородом |
ти- |
ка тита- |
10,73 |
8,58 |
11,39 |
9,16 |
14,8 |
19,16 |
|
Обработка |
новым |
|||||||
|
тановым |
пла |
флюсом |
|
|
|
|
|
|
|
вом |
|
|
7,54 |
5,63 |
8,14 |
6,6 |
8,97 |
10,66 |
|
Отстаивание |
|
|||||||
|
60 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка магния флюсом приводит к равномерному
снижению содержания |
водорода |
в |
магнии |
в течение |
|||
60 мин. При этом |
в зависимости |
от |
температуры и ис |
||||
ходного содержания |
газа в магнии |
остается |
7,2— |
||||
20,4 см3/100 г водорода. |
|
|
|
|
|
|
|
Применение |
титансодержащего |
флюса |
приводит |
||||
к более резкому снижению содержания |
водорода |
уже |
в процессе обработки. При дальнейшем отстаивании до полнительно удаляется некоторое количество водорода, и в магнии в зависимости от условий опыта остается водорода 5,63—10,66 см3/100 г.
На рис. 35 показана эффективность дегазации маг ния различными способами рафинирования. Эффектив ность представляет собой разность между содержанием водорода после наводороживания и после 60 мин отстаи вания магния.
110