СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЕВОГО БАББИТА Российский патент 2015 года по МПК C22C1/02 C22C11/02 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения сплавов баббита.

Одним из антифрикционных сплавов кроме известных марок Б-83, Б-88, Б-16 для ремонта железнодорожного транспорта применяется кальциевый баббит БК-2 по ГОСТ 1209-90 с содержанием 1,5-2,1% олова; 0,3-0,55% кальция; 0,2-0,4% натрия.

Известен способ [1], который включает расплавление при 450-480°C вторичного баббита на основе свинца и добавление в заданном соотношении лигатуры, содержащей медь, сурьму, олово и разливку готового баббита.

Недостатком данного способа является недостаточность сведений о приемах использования для производства баббита, содержащего натрий и кальций.

Известен способ, включающий операции: сплавление свинца с натрием в лигатуру, плавление хлористого кальция при температуре 800-850°C, заливку полученной свинцово натриевой лигатуры в расплав хлористого кальция для получения свинцово-натриево-кальциевой лигатуры, с добавкой алюминия и последующую догрузку олова, свинца для корректировки состава и розлив баббита. Основная операция этого способа - это восстановление хлористого кальция растворенным натрием в свинце. Алюминий вмешивают в конце третьей операции для устранения гидролиза и окисления кальция [2]. Данный способ принят в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатком способа [2] является многостадийность операций и переливов расплава при высокой температуре, снижение окисляемости за счет восстановления более легкоплавкой шихты солей вместо высокотемпературного хлористого кальция.

Недостатки известного способа устраняются тем, что свинец перемешивают при более низкой температуры 650-790°C под слоем легкоплавкой смеси кальция хлористого, натрия хлористого, калия хлористого в соотношении 1:(0,3-0,6):(0,05-0,12). Для образования кальциевой лигатуры в солевой расплав со свинцом в качестве восстановителя добавляют кремний с расходом 0,4-1,0% от веса свинца или алюминий с окисью кальция в соотношении 1:4 расходом 0,5-0,8% от веса свинца. Для устранения окисления натриево-свинцовой лигатуры ее добавляют после охлаждения до 550-640°C.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что свинец перемешивают при температуре 650-790°C с восстановителем и смесью кальция хлористого, натрия хлористого, калия хлористого в соотношении 1:(0,3-0,6):(0,05-0,12) с последующим охлаждением до 550-640°C и добавлением натриево-свинцовой лигатуры и олова. В качестве восстановителя в солевой расплав со свинцом добавляют кремний с расходом 0,4-1,0% от веса свинца или алюминий с окисью кальция в соотношении 1:4 расходом 0,5-0,8% от веса свинца.

Технический результат достигается тем, что свинец перемешивают при более низкой температуре 650-790°C под слоем легкоплавкой смеси кальция хлористого, натрия хлористого, калия хлористого в соотношении 1:(0,3-0,6):(0,05-0,12). Для образования кальциевой лигатуры в солевой расплав со свинцом в качестве восстановителя добавляют кремний с расходом 0,4-1,0% от веса свинца или алюминий с окисью кальция в соотношении 1:4 расходом 0,3-0,8% от веса свинца. Кальциевая лигатура получается перемешиванием расплава свинца с восстановителем под слоем легкоплавкой смеси и только потом в этот расплав добавляют натриево-свинцовую лигатуру после охлаждения до 550-640°C. Это позволяет устранить окисление натрия.

Солевой расплав может повторно использоваться в качестве оборотного солевого расплава.

При повышении расхода NaCl выше 1:0,6 или ниже 1:0,3 солевой расплав становится тугоплавким, при перемешивании становится кашеобразным и из металла выгорает кальций.

При превышении расхода кремния хлористый кальций расходуется больше допустимого, снижается содержание CaCl₂, расплав становится тугоплавким, кашеобразным и на открытых поверхностях металла выгорает кальций. При снижении расхода восстановителей ниже указанных снижается степень восстановления кальция. При добавке в солевой расплав в качестве восстановителя смеси алюминия с окисью кальция проходит реакция восстановления окиси кальция до металлического кальция, растворяемого в свинце. Причем окись кальция, растворенная в хлоридах, более предпочтительней восстанавливается алюминием.

При превышении расхода CaO более 0,6% окись не растворяется в хлориде и расплав также становится кашеобразный, на открытых поверхностях металла выгорает кальций. При догрузке натриевой лигатуры на кашеобразную поверхность увеличивается выгорание натрия. При догрузке натриевой лигатуры при температуре выше 640°C увеличивается выгорание натрия.

Описанные признаки упрощают получение сплава баббита за одну операцию на одном оборудовании в щадящем температурном режиме с устранением потерь кальция и натрия.

Пример 1: В тигель загружают 500 г свинца, 68 г хлористого кальция, 27 г хлористого натрия, 5 г хлористого калия (т.е. соотношение 1:0,4:0,07), добавляют навеску восстановителя 3 г кремния (расход 0,6% от веса свинца). Шихту плавят при 700°C при перемешивании. После анализа полученного сплава на кальций (содержание 1,37%) расплав охлаждают до 580°C, в расплав добавляют 515 г 1% натриевой лигатуры и 14 г олова. Получают 1030 г баббита БК-2, содержащего 0,53% кальция, 0,39% натрия, 1,67% олова.

Пример 2: В тигель загружают 500 г свинца, 68 г хлористого кальция, 27 г хлористого натрия, 5 г хлористого калия (т.е. соотношение 1:0,4:0,07), добавляют навеску восстановителя - смесь 3 г алюминия с 12 г окиси кальция (соотношение (Al:CaO):1:4 с расходом 0,6% от веса свинца. Шихту плавят при 700°C при перемешивании. Получают кальциевую лигатуру с содержанием 1,19% кальция. Расплав охлаждают до 580°C и в расплав добавляют 446 г однопроцентной натриевой лигатуры, 27 г олова и 250 г свинца для корректировки излишнего кальция. Получают 1220 г готового баббита БК-2 с содержанием 0,49% кальция, 0,33% натрия, 2,14% олова.

В таблице приведены подобные опыты с различными параметрами.

Примеры показывают достаточность указанных параметров и их превышения.

Таким образом, описанные признаки и примеры показывают, что техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Предлагаемый способ упрощает получение сплава баббита за одну операцию на одном оборудовании в щадящем температурном режиме с устранением потерь кальция и натрия.

Литература

1. Патент России №2001963, М. кл C22c 1\03. Способ получения баббита, 1993 г.

2. Цыганов А.С. Производство вторичных цветных металлов и сплавов, 1961 г., стр. 263.

Таблица Примеры плавок бабита БК-2 параметр \ № пл 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 температура 700 700 650 790 700 700 700 700 700 700 700 700 640 820 CaCl₂, г 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 68 обор оп 68 68 NaCl, г 27 27 27 27 20 27 41 27 27 27 27 0 17 44 KCl,г 5 5 5 5 3 5 8 5 5 5 5 0 3 9 соотнош:Ca:Na:K 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,3:0,05 1:0,4:0,07 1:0,6:0,12 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,4:0,07 1:0,25:0,04 1:0,65:0,13 Кремний, г 3 0 2 5 2 3,5 5 2 3 5 0 0 1,5 0 Кремний, % к Pb 0,6 0 0,4 1 0,4 0,7 1 0,4 0,6 1 0 0 о,3 0 Al.,г 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 2,5 4 0 6 caO, г 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 10 16 0 23 Al:CaO=1:4 0 1:4 0 0 0 0 0 0 0 0 1:4 1:4 0 1:4,2 (AlCaO) % к Pb 0 0,6 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0,8 0 1,1 Лигатур, Ca% 1,37 1,19 0,92 2,29 0,92 1,60 2,29 0,92 1,37 2,29 0,99 1,58 0,33 0,29 охлаждение ^оC 580 580 550 640 550 580 640 550 580 640 550 640 540 570 Na лигатура, г 515 445 340 1140 340 600 860 340 515 860 370 590 110 110 Sn, г 17 26 13 36 14 28 32 14 16 30 15 32 10 10 Pb, г 0 250 0 550 0 300 300 0 0 300 0 500 0 0 Баббит БК-2, г 1030 1220 850 2220 850 1430 1690 850 1030 1690 880 1620 620 620 Ca % 0,53 0,49 0,54 0,52 0,54 0,45 0,54 0,54 0,53 0,54 0,45 0,49 0,27 0,24 Na % 0,39 0,33 0,38 0,39 0,36 0,38 0,38 0,36 0,39 0,38 0,38 0,33 0,18 0,18 Sn % 1,67 2,14 1,58 1,63 1,66 1,93 1,88 1,64 1,58 1,76 1,68 2,00 1,57 1,57 Примечание: Исходная навеска свинца - 500 г Использована натриево-свинцовая лигатура с содержанием натрия 1%

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения сплавов баббита. Способ получения кальциевого баббита включает плавление смеси свинца с восстановителем и смесью солей. Свинец расплавляют при температуре 650-790°C с восстановителем в смеси солей, содержащей хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый калий в соотношении 1:(0,3-0,6):(0,05-0,12) с получением расплава кальциевой лигатуры. Лигатуру затем охлаждают до температуры 550-640°C, добавляют натриево-свинцовую лигатуру и олово и осуществляют разливку полученного баббита. Техническим результатом является упрощение получения сплава баббита за одну операцию на одном оборудовании при более близкой температуре. Устраняются потери кальция и натрия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ получения кальциевого баббита, включающий плавление смеси свинца с восстановителем и смесью солей, отличающийся тем, что свинец расплавляют при температуре 650-790°C с восстановителем в смеси солей, содержащей хлористый кальций, хлористый натрий, хлористый калий в соотношении 1:(0,3-0,6):(0,05-0,12) с получением расплава кальциевой лигатуры, которую затем охлаждают до температуры 550-640°C, добавляют натриево-свинцовую лигатуру и олово и осуществляют разливку полученного баббита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют кремний с расходом 0,4-1,0% от веса свинца.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют смесь алюминия с окисью кальция при их соотношении 1:4 и с расходом 0,5-0,8% от веса свинца.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве смеси солей используют оборотный солевой расплав.