СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ОТ ОКИСЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C22B9/10 C22C1/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам защиты поверхности расплавленных металлов от окисления, и может быть использовано при переплавке металлов и сплавов, нанесении металлических покрытий из расплавов.

Широко известно использование защитно-покровных флюсов, образующих на поверхности металлов расплавленную пленку, затрудняющую проникновение кислорода к поверхности металла [1] Однако защита расплавленными солевыми флюсами зачастую оказывается недостаточно эффективной вследствие заметной диффузии кислорода в солевых расплавах и имеющего место взаимодействия между расплавом и флюсом.

Наиболее близким к предложенному решению является способ, включающий расплавление на поверхности металла солевого флюса, содержащего карналлит и хлорид натрия [2] Недостатком данного способа является недостаточная эффективность защиты металлов.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты поверхности металлов от окисления.

Цель достигается тем, что после наплавления солевого флюса в нем суспендируют порошок химически нейтрального огнеупорного материала, например оксида магния крупностью 0,01 2 мм.

Сущность изобретения заключается в следующем. Солевой флюс загружают в твердом виде на поверхность расплавленного металла и после его растекания по металлу на поверхность флюса равномерно загружают порошок химически нейтрального по отношению к флюсу и металлу огнеупора, например магнезита (MgO), играющего роль твердого наполнителя. На поверхности металла образуется относительно твердая упругая пленка, деформирующаяся в определенных пределах при колебании уровня металла. Образующаяся пленка имеет хорошее сцепление с футеровкой ванны, то есть надежно укрывает расплавленный металл. Кроме того, пленка плохо смачивается металлом, что позволяет снизить потери металла с отработанным флюсом. Крупность порошка находится в пределах 0,01 2,0 мм. Увеличение крупности выше 2 мм ухудшает физико-механические свойства пленки, уменьшение ниже 0,01 мм нецелесообразно из экономических соображений.

Одним из вариантов предлагаемого способа является использование в качестве порошка, вводимого в расплав флюса, обработанной футеровки, в частности магнезитовой набивки лещади печи. Обработанную футеровку измельчают до крупности 2 мм и менее.

Наиболее оптимальным является диспергирование оксида магния в флюсе, содержащем карналлит (KCl MgCl₂), за счет гидролиза хлорида магния. Как известно [3] во влажной атмосфере происходит гидролиз хлористого магния с образованием взвеси оксида магния. Как показали исследования, крупность частиц оксида магния составляет 0,01 -0,05 мм, частицы равномерно распределяются в объеме флюса.

Пример. На ванну расплавленного цинка с температурой 480^oC загружали флюс по прототипу (30% карналлита и 20% хлорида натрия). В течение смены (8 ч) визуально контролировали наличие паров цинка над ванной, по материальному балансу оценивали угар цинка.

Во второй серии опытов на поверхность расплавленного флюса равномерно загружали порошок оксида магния крупностью менее 2 мм в количестве, достаточном для образования твердой, упругой пленки толщиной 5 10 мм. В течение 8 ч визуально контролировали наличие паров цинка над ванной, по материальному балансу рассчитывали угар цинка.

Результаты опытов приведены в таблице. Из таблицы видно, что оптимальная крупность порошка оксида магния составляет 0,1 2 мм (серия 2), угар цинка по предлагаемому решению в сравнении с прототипом уменьшается в 3,8 4,3 раза.

Отдельно исследовали образование взвеси оксида магния непосредственно в пленке флюса за счет гидролиза хлорида магния. При различной влажности окружающего воздуха пленка флюса с требуемыми механическими свойствами образовывалась за время 0,5 2,5 ч. Частицы оксида магния имели размер 0,01 - 0,15 мм, угар после образования пленки составлял 2,5 4,0%
Эффективность предлагаемого способа обеспечивается за счет сокращения потерь металла. Например, сокращение потерь цинка на 2% (опыт 3 таблицы) дает экономию в размере 100 0,09 2600 23400 руб. на каждые 100 т цинка (2600 руб. цена 1 т цинка).

Литература
1. Мариенбах Л.М. Соколовский Л.О. Прогрессивные методы плавки сплавов тяжелых цветных металлов. М. Металлургия, 1969. с.25-29.

2. А.с. СССР N735651, кл. C 22 C 1/06. Бюлл. изобретений, 1980, N19.

3. Баймаков Ю.В. Ветюков М.М. Электроника расплавленных солей, М. Металлургия, 1966, с.304.

Использование: в металлургии при переплавке металлов, нанесении металлических покрытий. Сущность изобретения: на поверхности расплавленного металла создают пленку расплавленного солевого флюса, в которой суспендируют порошок нейтрального огнеупора, например оксида магния крупностью 0,01 - 2,0 мм. В случае использования карналлитсодержащего флюса суспензию получают гидролизом содержащегося в нем хлора магния во влажной атмосфере. Также возможно использование в качестве порошка измельченной отработанной футеровки. Технический результат: сокращение потерь металла из-за окисления и испарения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ защиты поверхности расплавленного металла от окисления, включающий создание на поверхности металла расплавленной пленки солевого флюса, отличающийся тем, что в расплавленном флюсе суспендируют порошок нейтрального огнеупорного материала крупностью 0,01 2,0 мм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошка используют измельченную отработанную огнеупорную футеровку.