Спосіб рафінування сплавів на мідній основі

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам рафинирования сплавов на основе меди, и может быть использовано при рафинировании от серы и других неметаллических включений сплавов на основе меди, предпочтительно медно-никелевых сплавов. Уже известен способ рафинирования меди и сплавов на ее основе, в частности медно-никелевых сплавов, включающий перемешивание соединений натрия, в частности карбоната натрия, с шихтой, расплавление этой смеси, отстаивание до разделения на два слоя - слой металлического расплава и слой шлака, удаление шлака и подачу восстановителя, в частности древесного угля, на поверхность металлического расплава, выдержку, удаление образовавшегося шлака и розлив металла ["Цветные металлы". 1984, № 11, с. 84; Авт. св. СССР № 1723168, кл. С 22 В 15/14, опублик, 1992]. Недостатки известного способа: значительные потери металла со шлаком из-за большой вязкости расплава соединения натрия и механического увлечения металла при съеме шлака; недостаточно глубокое рафинирование металла от вредных примесей и неметаллических включений, так как обменные реакции, с помощью которых рафинируется металл обратимы и равновесная концентрация серы в металле остается довольно высокой. В качестве прототипа выбран способ рафинирования меди и сплавов на ее основе, в частности медноникелевых сплавов МНЦ 15-20 и МНЖМц 30-1-1, включающий расплавление шихты в индукционной канальной печи, подачу соединений натрия, в частности карбоната натрия, и восстановителя, в частности углеродсодержащего материала (электродного боя, кокса), причем сначала вводят углеродсодержащий материал, делается выдержка (около 15 мин) для его подогрева до температуры жидкого металла, затем подают карбонат натрия со скоростью 2-4 кг/мин. Расход карбоната натрия составил 4,93-5 кг/т расплава. Обработанный таким образом металл разливали в изложницы. При этом содержание серы снижено с 0,02 % до 0,004%, неметаллических включений с 0,7% до 0,003% [Авт. св. № 1723166, кл. С 22 В 15/14, заявл. 12.05.90, опублик. 30 03.92]. Недостатки способа прототипа: недостаточная эффективность рафинирования - остаточное содержание серы -0,004%, а неметаллических включений -0,003%; это объясняется недостаточной активностью флюса в условиях его применения при рафинировании; значительное шлакообразование, вследствие чего имеют место большие потери металла со шлаком; повышенный расход электроэнергии из-за значительных потерь тепла на удаление из карбоната натрия химически связанной воды при его расплавлении. В основу изобретательского замысла поставлена задача усовершенствовать способ рафинирования сплавов на основе меди путем изменения технического средства и условий осуществления действия способа, обеспечивающих более глубокое рафинирование от серы и неметаллических включений и резкое уменьшение шлакообразования, что делает способ более эффективным и менее энергоемким. Поставленная задача достигается тем, что в способе рафинирования сплавов на основе меди, включающем расплавление шихты, подачу рафинирующе го флюса на поверхность металла, выдержку и розлив отрафинированного металла, предусмотрены следующие те хнологические преобразования: обработку расплава металла карбонатом натрия осуществлять в присутствии фторида кальция, взятого в количестве 11-17% от массы карбоната натрия; карбонат натрия и фторид кальция предварительно сплавляют в графитовом тигле для удаления химически связанной воды и разливают в чушки для удобства хранения, транспортировки и применения; время обработки металла рафинирующим флюсом 30-40 мин, расход рафинирующего флюса 23-27 кг/т жидкого металла. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Шихта загружается в печь, например ИЛК-1,6, расплавляется, снимается образовавшийся шлак, загружается рафинирующий флюс, предварительно приготовленный сплавлением кальцинированной соды и фторида кальция, взятого в количестве 11-17% от массы карбоната натрия, и делается выдержка 30-40 мин. Расход флюса 23-27 кг/т жидкого металла. Отрафинированный металл (сплав) разливают в слитки полунепрерывным методом. После четырехкратного цикла рафинирования осуществляют съем накопившегося шлака, затем все операции снова повторяются. Предложенный способ обеспечивает глубокое рафинирование сплавов на основе меди от серы-до 0,003% и неметаллических включений - до 0,002 %. При рафинировании образуется в несколько раз меньшее, чем обычно количество шлака, следовательно, резко уменьшаются потери металла со шлаком. Сущность и преимущества предложенного способамогут быть проиллюстрирова-ны следующими примерами его осуществления. Пример 1. В индукционную канальную печь ИЛК-1,6 на "болото" загрузили 1,5 τ медно-никелевого сплава, содержащего серы 0,014% и неметаллических включений 0,6% и расплавили. Температуру расплава довели до 1250°С, всплывший на поверхность шлак удалили известным приемом. Затем на поверхность расплава загрузили 37 кг (25 кг/т жидкого металла) флюса, предварительно приготовленного сплавлением кальцинированной соды и фторида кальция, содержащегося в количестве 14% от массы карбоната натрия, и выдержали 35 мин. Отрафинированный металл отлили в слиток полунепроницаемым методом. Остаточное содержание серы в металле составило 0,003%, а неметаллических включений 0,002%. Наличие во флюсе фторида кальция позволило снизить температуру плавления флюса и облегчить всплывание неметаллических включений, в том числе окислов никеля, железа, марганца, меди, образующи хся по обменной реакции десульфурации сплава, на поверхность расплава. Пример 2. В условия примера 1 использовали фторид кальция в количестве 17% от массы карбоната натрия. Остаточное содержание серы составило 0,003%, неметаллических включений - 0,002%. Пример 3. В условиях примера 1 расход фторида кальция составил 12% от массы карбоната натрия, а расход флюса 24 кг/т жидкого металла. Остаточное содержание серы составило 0,004%, неметаллических включений - 0,005%. Пример 4. В условиях примера 1 расход флюса составил 26 кг/т жидкого металла. Остаточное содержание серы 0,003%, неметаллических включений -0,002%. Пример 5. В условиях примера 1 расход фторида кальция составил 11%. Остаточное содержание серы 0,005%, неметаллических включений - 0,012%. Пример 6. В условиях примера 1 . расход флюса 27 кг/т. Остаточное содержание серы - 0,003%, неметаллических включений - 0,002%. Пример 7. В условиях примера 1 использовали фторид кальция в количестве 16 % от массы карбоната натрия. Остаточное содержание серы - 0,003%, неметаллических включений - 0,002%. Пример 8. В условиях примера 1 расход флюса составил 23 кг/т жидкого металла. Остаточное содержание серы -0,005%, неметаллических включений -0,008%. Вышеприведенные примеры показывают, что рациональное содержание фторида кальция во флюсе 1214% от массы карбоната натрия; увеличение расхода фторида кальция выше 14% к повышению эффективности рафинирования не приводит, понижение расхода ниже 12% приводит к ухудшению эффективности способа рафинирования. Подобная картина и в отношении общего расхода флюса. О соответствии предложенного способа критерию "промышленная применимость" свидетельствует нижеследующее: он предназначен именно для промышленного использования - приведенные примеры осуществлены в промышленных условия х; все используемые для осуществления способа реагенты (кальцинированная сода и фторид кальция), применяемое оборудование (индукционная канальная печь ИЛК-1,6) известны и широко применяются в промышленности; способ, охарактеризованный совокупностью признаков, указанных в п. 1 формулы изобретения, обеспечивает достижение ожидаемого технического результата. Предложенный способ апробирован в условия Артемовского завода по обработке цветных металлов.