Спосіб рафінування металів

Спосіб рафінування металів, що включає підігрівання металу, перемішування в середовищі інертного газу, накладення електричного поля зі зміною напруги між поверхнею металу і негативним електродом, що забезпечує іонну емісію, який відрізняється тим, що про закінчення процесу рафінування судять по досягненню ЩІЛЬНОСТІ струму іонної емісії 0,02-0,03 А/см2 зменшення напруги до 500В і фіксування моменту закінчення процесу рафінування на підставі об'єктивного критерію його якості досягається зниження енерговитрат Для рішення поставленої задачі в способі рафінування металів, що містить підігрів металу, перемішування розплаву в середовищі інертного газу, накладення електричного поля зі зміною напруги між поверхнею металу і негативним електродом, що забезпечує іонну емісію, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, про закінчення процесу рафінування судять по досягненню ЩІЛЬНОСТІ струму іонної еміСІІ 0,02- 0,03 А/см2 Здійснення засобу пояснюється кресленням, де на фіг поданий пристрій для рафінування металів, який містить ківш (1) із рідким металом, вакуум-камеру (2), графітовий електрод (3), що виконує функцію приймача позитивних ІОНІВ ВОДНЮ при подачі на нього негативного електричного потенціалу розміром до 500В, вакуумне ущільнення (4) і з'єднані послідовно з електродом трансформатор підігріву (5), трансформатор струму емісії (6), випрямляч (7) і вимірювальний прилад (8), за який використовується амперметр Видаляємі з розплаву частинки газів, зокрема водню, є носіями електричного заряду, тому створюючи у вакууматорі електростатичне поле визначеної напруженості і знака, можна управляти поводженням цих частинок, у відомих межах уповільнюючи або інтенсифікуючи процес рафінування Потік ІОНІВ газу в порожнині вакууматора формується, головним чином, градієнтом концентрацій, тобто є дифузійним потоком Електростатичне поле особистої участі в його формуванні не при 1 ю 00 ю ю 55857 имає, оскільки для зриву частинок із поверхні металу цим полемо необхідні електричні потенціали, за абсолютним розмірі значно переважаючі використані в цьому засобі (до 500В) Цей висновок підтвердили також проведені дослідження, що показали, що використана в проведених експериментах незначна напруженість електростатичного поля, викликана великою відстанню між електродом і металом і порівняно малою напругою в аналізованому проміжку, ВІДПОВІДНО обумовила і слабкий вплив цього поля на результати рафінування Розмір електричного току іонної емісії в цілому визначається концентрацією газів у металі, рівнем разряжения у вакууматорі і залежить від часу процесу рафінування, тобто розмір негативного електричного потенціалу не лімітує процес у цілому Проведені дослідження також показали, що зі зменшенням ЩІЛЬНОСТІ струму наприкінці вакуумування знижується вміст видаляємого газу в металі і при досягненні ЩІЛЬНОСТІ струму розмірів порядку 0,02-0,03А/см2 процес рафінування практично завершується, а подальше його проведення призводить лише, у кращому випадку, до незначного зниження концентрації газу в металі, тобто розмір ЩІЛЬНОСТІ току іонної емісії може бути об'єктивним критерієм якості процесу рафінування Запропонований спосіб рафінування металів був випробуваний в умовах електросталеплавильного цеху Донецького металургійного заводу на сталях марок ШХ-15 і ШХ-15-СГ Порції металу 1012 тонн, вакуумовані при розрядженні 1,01,2млбар, періодично опускалися в ківш ємністю 100 тонн Перед вакуумуванням камера нагрівалася до 1600°С графітовим електродом На обробку подавався розкислений метал із вмістом Si ~ 0,150,35мас% и АІ ~ 0,001-0,080мас % Результати проведених експериментів дають підставу підтверджувати, що переважна КІЛЬКІСТЬ КИСНЮ В розплаві знаходиться у вигляді неметалевих включень Таким чином, при існуючій технології вакуумування дегазація металу здійснюється як його рафінування від розчиненого водню Присутність же останнього в розплаві небажано, тому що водень є флокеноутворюючим елементом і його значна концентрація в металі потребує підвищеної КІЛЬКОСТІ ЦИКЛІВ порціонного вакуумування або додаткової протифлокенної термообробки після прокату вання Була проведена серія плавок із визначенням характеру залежності вмісту водню в металі від розміру електричного току по завершенні вакуумування Плавки досліджувалися на водень із різноманітною КІЛЬКІСТЮ циклів порціонного вакуумування, тобто на проведених плавках вакуумування переривали при різноманітних значеннях струму емісії Вміст ВОДНЮ В металі визначали евдюметричним методом Результатиекспериментів надані в таблиці Таблиця № досліду Н2, смЗ/ЮОгр 1 2 3 4 5 6 7 4,75 4,47 4,20 4,02 4,01 4,00 4,00 ЩІЛЬНІСТЬ току, А/см2 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 Як показали дані проведених досліджень, при зменшенні сили струму знижується вміст водню в металі (досліди 1-7) При досягненні ЩІЛЬНОСТІ струму О.ОЗОА/см2 (дослід 4) вміст водню відповідає величині 4,02см3/100г і незначно знижується на 0,01 -0,02см3/100г до величин ЩІЛЬНОСТІ струму, рівних 0,020А/см2 (досліди 5-6) Подальше продовження циклу вакуумування стає малоефективним, оскільки зниження вмісту водню в металі не спостерігається (дослід 7), тобто мінімальний вміст водню в металі відповідає ЩІЛЬНОСТІ теку іонної емісії 0,020-0,030А/см2 (досліди 4-6) і подальше проведення рафінування недоцільно Таким чином, величина ЩІЛЬНОСТІ струму іонної емісії є об'єктивним критерієм якості процесу рафінування, а його закінчення відповідає величині 0,020О.ОЗОА/см2 Припинення процесу рафінування при цих значеннях ЩІЛЬНОСТІ струму і зменшення прикладаємої напруги до 500В забезпечує одержання економічного ефекту за рахунок зниження витрат енергії Фіг. Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24