Способ выплавки лигатуры никель-магний в дуговой печи постоянного тока с полым электродом в токе аргона Российский патент 2024 года по МПК C22C35/00 C22C1/02 C22C19/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения лигатур, и может быть использовано при производстве лигатур на основе никеля и магния.

Известен способ производства лигатуры на основе никеля и легкоплавких компонентов: магния и алюминия (US 3794484, опубл. 26.02.1974 г.). Способ включает загрузку в тигель, нагрев, расплавление магния и никеля и разливку расплава. Нагрев шихты производится в индукционной печи смеси исходных компонентов при температуре 750-1650°С до тех пор, пока смесь не перейдет в состояние расплава, затем производится разливка в изложницы и охлаждение до затвердевания. Рекомендовано использовать именно индукционный нагрев для обеспечения перемешивания расплава и достижения однородности химического состава. Вместе с тем могут быть применены газопламенные или электрические печи при условии наличия устройств перемешивания расплава, а также устройств контроля печной атмосферы.

Недостатком способа является развитие высокой температуры плавки для достижения состояния расплава. Судя по приведенному в изобретении примеру для получения лигатуры в зависимости от ее химического состава необходимо обеспечить температуру плавки от 1050 до 1580°С, поскольку все шихтовые материалы в тигель загружаются одновременно. Такая высокая температура неблагоприятно сказывается на условиях плавки. Входящий в состав шихты магний имеет низкую температуру плавления 651°С и низкую температуру кипения 1108°С, поэтому в условиях плавки существует опасность его испарения, окисления и возгорания. Судя по описанию к патенту, граница расплава и воздушной среды остается открытой, что усугубляет опасность взаимодействия всех металлов, входящих в состав плавки, с атмосферой.

Известен способ производства лигатуры на основе никеля и магния (RU 2347836 С1, опубл. 27.02.2009 г), который включает загрузку в тигель, нагрев, расплавление сначала магния, а затем - никеля, разливку расплава. В тигле получают расплав флюса, в него загружают магний, температуру которого поддерживают постоянной на уровне 650-700°С до полного растворения магния. После этого добавляют никель, постепенно снижая температуру расплава до 510-560°С до достижения концентрации никеля 22-24%, а затем добавляют оставшееся количество никеля с постепенным повышением температуры расплава до 1150-1200°С. Вместе с магнием в тигель загружают редкоземельный металл или сплав, содержащий редкоземельный металл или редкоземельные металлы. В качестве редкоземельного металла используют церий.

Недостатком данного изобретения является непрерывный контроль температуры расплава, а также высокая упругость пара флюса, что приводит к загрязнению производительного помещения и засорению фильтров вентиляционной системы.

Технической задачей изобретения является создание способа получения никель-магниевых лигатур без использования флюса, что позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды, а также снизить затраты на производство лигатур.

Техническим результатом изобретения является значительное уменьшение загрязнения окружающей среды и вентиляционной системы цеха, а также сокращение времени выплавки и увеличение производительности производства лигатуры.

Технический результат достигается следующим образом.

Способ выплавки лигатуры никель-магний в дуговой печи постоянного тока, включающий загрузку магния в тигель дуговой печи постоянного тока вместе с никелем, нагрев, расплавление магния и никеля, разливку расплава, причем магний укладывается в тигель на слой никеля в донную часть тигля, затем загружают остальной никель, при этом происходит нагрев и проплавление никеля в верхних слоях, нагрев и расплавление магния - под слоем никеля с одновременным растворением в нем никеля, нагрев и расплавление ведется с закрытой крышкой печи в дуговом режиме графитированным электродом с отверстием в центре (полый электрод), через который в процессе дуговой плавки подается инертный газ аргон для предотвращения окисления компонентов сплава.

Для увеличения производительности и уменьшения загрязнения окружающей среды, выплавку лигатуры никель-магний предлагается проводить в дуговой печи постоянного тока с подачей инертного газа через полый электрод для исключения окисления кислородом воздуха компонентов плавки.

Выплавка производится без флюса, так как аргон создает нейтральную атмосферу, что препятствует окислению магния и значительно уменьшает загрязнение окружающей среды и вентиляционной системы.

Пример.

Получение 100 кг лигатуры никель-магний-5 ТУ 1-801-278-88.

На дно тигля дуговой печи помещается никель марки ДКН-0 в виде дроби. На слой никеля укладывается магний марки Мг-90 ГОСТ 804-93 в количестве 5 кг + 0,5% (на угар) и сверху - остальной никель. Общая масса никеля - 95 кг.

Плавку проводят в дуговом режиме с подачей аргона через отверстие в графитированном электроде, при этом происходит нагрев и проплавление никеля в верхних слоях и нагрев и расплавление магния под слоем никеля с одновременным растворением в нем никеля, что ведет к снижению активности магния и уменьшению его угара. Подача аргона через отверстие в электроде создает инертную атмосферу и позволяет отказаться от флюса, что значительно снижает загрязненность цеха.

Время проведение плавки 30 мин, средняя мощность в процессе плавки 100 кВт.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству лигатур на основе никеля и магния. Осуществляют загрузку магния в тигель дуговой печи постоянного тока вместе с никелем, нагрев и расплавление магния и никеля, разливку расплава, причем магний укладывают в тигель на слой никеля в донную часть тигля, затем загружают остальной никель, при этом происходит нагрев и проплавление никеля в верхних слоях, нагрев и расплавление магния под слоем никеля с одновременным растворением в нем никеля, нагрев и расплавление ведут с закрытой крышкой печи в дуговом режиме графитированным электродом с отверстием в центре в виде полого электрода, через который в процессе дуговой плавки подается инертный газ аргон для предотвращения окисления компонентов сплава. Изобретение позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды и вентиляционной системы цеха, а также сократить время выплавки и увеличить производительность производства лигатуры. 1 пр.

Способ выплавки лигатуры никель-магний в дуговой печи постоянного тока, включающий загрузку магния в тигель дуговой печи постоянного тока вместе с никелем, нагрев, расплавление магния и никеля, разливку расплава, отличающийся тем, что магний укладывают в тигель на слой никеля в донную часть тигля, затем загружают остальной никель, при этом происходит нагрев и проплавление никеля в верхних слоях, нагрев и расплавление магния под слоем никеля с одновременным растворением в нем никеля, нагрев и расплавление ведут с закрытой крышкой печи в дуговом режиме графитированным электродом с отверстием в центре в виде полого электрода, через который в процессе дуговой плавки подают инертный газ аргон для предотвращения окисления компонентов сплава.