Цветные металлы и их сплавы
Хвойка И.
Металлургия, 1973 г.
РАФИНИРОВАНИЕ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
Неотъемлемой частью процесса разливки является фильтрация расплава через керамические фильтры (например, из синтетического корунда, магнезита крупностью 0,5—6 мм) или фильтры на основе стекловолокна (сита из стекла Mg—Са—В с ячейками размером 0,5— 1 мм). Иногда в фильтры подают инертный газ, благодаря чему повышается эффект фильтрации. Схема такой установки приведена на рис. 84.
Все еще большое значение имеет и способ рафинирования газообразным хлором. Хлорирование осуществляется в ковшах, в стабилизационных печах или в специальных проточных реакторах. Применяются, например, камеры для хлорирования емкостью до 45 т суточной производительностью до 450 т металла. Иногда хлор комбинируют с инертным газом, например азотом. В литейных цехах для получения слитков соединения типа гексахлорэтана для дегазации не применяют. Существуют также плавильные цехи, где для рафинирования охотнее применяют флюсы, а не хлор.
Исследуется также использование вакуума в промышленных масштабах. Было установлено, что, например, при использовании вакуума 1—5 мм рт. ст. у алюминия чистотой 99,5% через 90 мин при 740° С содержание водорода снижается на 30—50%. Известны случаи достижения и гораздо более благоприятных результатов (например, при вакууме 1—3 мм рт. ст. снижение содержания водорода через 3—5 мин составляло 50%) [223,224].
В СССР разработан метод электрофлюсового рафинирования. Струя жидкого металла является одним из электродов и проходит через флюсовую ванну, в которую помещен кольцевой электрод, в результате чего температура рафинирующего флюса поддерживается на постоянном уровне. При пропускании постоянного тока происходит процесс электролиза и разложения А12Оз, а при пропускании переменного тока идет активный процесс адсорбции окиси флюсом. Этим методом удается полностью очистить расплав от окисных включений [225].
Фирма British Alurminium Со Ltd. внедрила следующий процесс рафинирования расплава алюминия: расплав сначала обрабатывают газообразным азотом под флюсами в специальной камере; потом расплав протекает через желоб с керамическим наполнителем, содержащим флюсы, а затем через желоб с керамическим наполнителем (гранулы) без флюсов, где улавливаются остатки включений и флюсов. Авторы процесса указывают, что при этом достигаются даже лучшие результаты, чем при хлорировании.
В некоторых странах уже применяют в промышленном масштабе вакуумирование алюминиевого расплава.
Содержание водорода в металле оказывает существенное влияние на механические свойства полуфабрикатов, как это видно на рис. 85. На этом рисунке показано влияние содержания водорода на механические свойства сплава 5020 (прокат диаметром 75 мм) [227].
Ряд сплавов целесообразно легировать теми элементами, которые вызывают, уменьшение размеров зерен в слитках. Одним из способов легирования лигатурами А1—6% Ti или А1—4% В является их подача в виде проволоки в расплав непосредственно перед разливкой слитков, как показано на рис. 86. Американская фирма Kawecki Beryl Со Industries поставляет указанные лигатуры в виде проволоки диаметром около 9 мм. Этот способ легирования имеет много положительных качеств, например высокую эффективность, исключение выделения компонента Т1В2, которое обычно происходит в печи; экономию времени и равномерность легирования [228].
ВЫПЛАВКА ЦИНКА
Крупные низкочастотные индукционные плавильные печи строятся емкостью до 150 г. Расход электроэнергии 100 квт-ч/т цинка. Часовая производительность 20-г печи составляет 4 г, а 100-г печи 10 г. Подводимая мощность 20-г печи составляет 450 кет, а 100-г печи 1600 кет. Индукционный нагрев цинковой ванны применяется и в цехах цинкования.
Самый крупный прокатный цех в мире по производству цинковых листов (цех фирмы Rheinisches Zink-walzwerk GmbH в Даттельне) годовой производительностью 40 тыс. г оснащен индукционной печью емкостью 75 г, производительностью 5 т/ч.
Английская фирма Morgenite Thermal Designs Ltd. в Нортоне выпускает плавильные агрегаты для цинка и его сплавов, в которых используются погружные обогревательные элементы из SiC, заключенные в защитный кожух. Подводимая мощность такой печи емкостью 1 τ составляет 20 ква. Обогревательные элементы можно заменять в процессе работы.
Схема расположения оборудования в плавильном и разливочном цехах по производству цинковых плоских слитков для прокатки показана на рис. 87.
ВЫПЛАВКА СВИНЦА, МАГНИЯ И МЕТАЛЛОВ ВЫСОКОЙ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
Мазутный или газовый нагрев плавильных котлов для выплавки свинца иногда заменяют электронагревом (сопротивлением или индукционным). Для расплавления отходов используют и вращающиеся либо качающиеся печи.
Для выплавки магния наиболее пригодны индукционные тигельные печи. На более крупных печах расход электроэнергии достигает 450—580 квт-ч/т магния. На многих заводах установлены эффективные установки, позволяющие, например, получать слитки диаметром до 800 мм или плоские слитки сечением 150X700 мм. Для