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

кой эвтектики, ^Пл= 450°С) процесс взаимодействия про­ текает значительно интенсивнее. Интересным оказалось явление «разъедания» боковой стенки магниевой заго­

заготовки. Содержание ртути в сплаве, расположившем­ ся в зазоре, составило 24,8 и 26,8%. Пріг 710° С (слиток № 8) заготовка расплавилась. Компоненты полностью прореагировали, однако состав сплава по высоте неоди­ наков— интенсивность окраски слитка различна.

Изучали также состав амальгамы и стружки, остаю­ щейся в отверстии заготовки после процесса. Для этого стружку и ртуть удаляли из отверстия и анализировали. При температуре более 20° С в слитке сохранилась жид­ кая ртуть и стружка, выше 170° С стружка сохранилась частично, после 450; 500 и 570° С из слитка извлекли лишь небольшую часть стружки, основное же ее коли­ чество провзапмодействовало со ртутью и, вероятно, рас­ плавилось, поскольку температура плавления эвтектики составляет 450° С. При этом на дне отверстия образова­ лась плотная масса, отличающаяся от магния черным цветом. Удалить ее можно лишь сверлением на глуби­ ну, значительно большую первоначальной.

Визуальное исследование слитков, выплавленных при различных температурах, послойный, а также химиче­ ский анализы стружки и амальгамы позволили устано­ вить характер взаимодействия магния и ртути при про­ ведении процессов в герметичном реакторе.

И з у ч е н и е п р о ц е с с о в к р и с т а л л и з а ц и и с л и т к о в

Исследования выполняли на слитках диаметром 100 мм и массой 6 кг с содержанием ртути 3,5—6,0%. Поскольку температура ликвидуса-сплавов указанного состава равняется 645—648° С, охлаждение сплава на­ чинали после его перегрева до 750° С. Слитки охлаждали

метром 0,5 м с оголенными спаями, расположенных по центру слитка на расстояниях 10; 260 и 510 мм от ниж­ него торца слитка. Термопары подключали к потенцио­ метру ЭПП-09М с циклом 3 с и скоростью ленты 1200 мм/ч.

На рис. 57 видно, что полное затвердевание сплава (температура солидуса) при охлаждении четырьмя раз-

личными способами происходит через следующие перио­ ды, мин: 61; 21; 8; 0,5. Общая продолжительность охлаж­ дения слитков в реакторах до комнатной температуры, лишь при которой возможна их дальнейшая обработка, для различных вариантов составляет, ч: 1) 4; 2) 2;

3)0,5; 4) 0,005.

Нами были проведены исследования слитков магния

Мг, полученных четырьмя указанными способами охлаж­ дения. Магний, как правило, имеет столбчатую структу­ ру, которая хорошо фиксирует направление теплоотво­ да. От полученных слитков были приготовлены про­ дольные макрошлифы, которые показали, что при охлаждении слитков с печью и на воздухе происходит радиальный теплоотвод, при охлаждении в воде — осе­

164

вой. Это позволило рассчитать скорости кристаллизации, затвердевания и охлаждения слитков (табл. 42).

Т а б л и ц а

Скорости кристаллизации, затвердевания и охлаждения слитков сплава в зависимости от способа их охлаждения

Скорость процесса

Как видно из табл. 42, по мере перехода от одного способа охлаждения к другому скорости процессов воз­ растают практически на порядок. Рассчитанные -нами значения основного показателя процесса — скорости кри­ сталлизации— совпадают с литературными данными. Так, И. Е. Горшков [96] для сухой и влажной песчаной формы, водрохлаждаемой изложницы и непосредствен­ ного охлаждения тонкой пластины водой приводит сле­ дующие значения скорости кристаллизации, соответст­ венно, мм/мин: 1; 10; 100; 1000.

Сравнительный анализ всех способов показал преи­ мущество охлаждения погружениём.

Л и к в а ц и я р т у т и . В табл. 43 приведены результаты определения содержания ртути в центре и на периферии слитков.

Как видно из табл. 43, при малых скоростях охлаж­

это увеличение несколько меньше.

Следует отметить, что повышение скорости кристал­ лизации приводит к изменению характера ликвации рту­ ти: если при малых скоростях ликвация прямая (в цент­ ре содержание ртути больше, чем на периферии), то при охлаждении в воде — обратная. При этом средняя ве­ личина разности в содержании ртути в слитках № 1, 2,' 3, 4 составляет соответственно, %: +0,83; —0,27; —0,36;.

165

Т а б л и ц а 43

Ликвация ртути в магниевортутных слитках, %

П р и м е ч а н и е . Цифры в скобках обозначают разность между содержа­ нием ртути в центре и на периферии слитка.

—0,62. Как видно из этих данных, с повышением скоро­ сти охлаждения обратная ликвация усиливается. Наи­ более равномерный состав по высоте и сечению слитка наблюдается при его охлаждении на воздухе. На рис. 58 показана схема отбора проб на содержание ртути, а так­ же железа и никеля.

Стружку от слитков отбирали в следующих точках: слитки № 2, 3, 4, 5-^-в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, располо­ женных через 100 мм, сверлили насквозь, в точках 7, 8— на глубину 100 мм; от слитков № 6—11 отрезали темплеты и в каждом в центре и на расстоянии 40 мм от цент­ ра сверлили сквозные отверстия.

Втабл. 44 приведены результаты определения ртути

вотобранных пробах.

По результатам анализов этих слитков сделаны сле­ дующие выводы.

1. Проведение процесса без перемешивания исключа ет возможность получения слитка с равномерным рас­ пределением ртути по высоте. Так, у слитка № 2, полу­ ченного без перемешивания, в верхней и нижней частях содержится ртути 2,0 и 6,1—7,0% соответственно.

Контрольный опыт, проведенный впоследствии, ка­ чественно подтвердил полученные результаты: содержа-

166

Т а б л и ц а 44

Содержание ртути в слитках, % (по массе)

печивает содержание ртути в заданных пределах (2,5— 5%)- Разница между максимальным н минимальным содержанием ртути в слитках № 3—11 составляет соот-

Рис. 58. Схема отбора проб от круглых магнисвортутных слитков:

а — слитки № 2—5; б — слитки № 6, 9—11; в — слитки № 7, 8

167