Шлак для електрошлакової наплавки міді

Реферат: Шлак для електрошлакової наплавки міді містить фторид кальцію, оксид кальцію і кремнезем. А також додатково містить зневоднену буру. UA 98364 U (54) ШЛАК ДЛЯ ЕЛЕКТРОШЛАКОВОЇ НАПЛАВКИ МІДІ UA 98364 U UA 98364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до металургійної галузі, а саме до електрошлакового процесу. У процесах, пов'язаних з наплавкою одного металу на інший, для отримання надійного з'єднання шарів, що наплавляються, необхідно завчасно розігріти поверхню, на яку буде здійснюватись наплавка, до температури її плавлення. Такий нагрів може бути здійснений різними способами, в тому числі й електрошлаковим. У цьому випадку поверхня, що наплавляється, знаходиться під шаром рідкого шлаку, який нагрівається за рахунок проходження через нього електричного струму. Достоїнством електрошлакової наплавки є захист шлаком поверхні, що наплавляється, від взаємодії з навколишньою атмосферою, що запобігає її окисленню, більш того, шлак очищує цю поверхню від оксидних плівок. Різноманітні види наплавки широко використовуються в промисловості як засоби ремонту і відновлення зношених вузлів і деталей. У тому числі наплавка може бути застосована для відновлення мідних панелей кристалізаторів безперервної розливки сталі. У даному випадку на мідну поверхню наплавляється шар міді або мідного сплаву, наприклад бронза марки БрХ, яка має більш високу зносостійкість у порівнянні з чистою міддю. Як і при будь-якій електрошлаковій наплавці шлак відіграє важливу роль в забезпеченні якісного і надійного сплавлення. Стосовно електрошлакової наплавки міді, враховуючи її відносно низьку температуру плавлення, склад шлаку, його фізико-хімічні характеристики є визначальними в забезпеченні бездефектного формування межі сплавлення. Одним із головних показників шлаку для наплавки є його температура плавлення, котра повинна бути нижчою за температуру плавлення міді. При цьому виключається утворення на межі сплавлення твердого шлакового прошарку, який утруднює і навіть може повністю виключити сплавлення поверхні з металом, що на неї наплавляється. Крім цього для ефективного здійснення електрошлакового нагріву шлак повинен мати визначену електропровідність. Вважається, що електропровідність -1. -1 шлаків для ЕШП повинна знаходитись у межах 1-6 Ом см . Відомо про застосування для електрошлакової виплавки і рафінування міді і її сплавів подвійних шлакових систем, що складаються із галогенідів лужних і лужноземельних металів: CaF2-Na3AlF6, CaF2-NaF, CaF2-CaCl [див. Лютый И.Ю. Электрошлаковая выплавка и рафинирование металлов / Лютый И.Ю., Латаш Ю.В. (под. ред. Б.Е. Патона). - К.: Наук. Думка, 1982. - 188 с], і флюс системи CaF2 - ВаСІ, відомий також під маркою АН-ЗМ [див. Вайншток М.И. Электрошлаковый переплав хромистой бронзы / Вайншток М.И., Молдавский О.Д., Кулаков Т.С. // Цветные металлы. - 1971. - № 6. - С. 62-64.]. Особливістю цих шлаків є те, що вони мають відносно невисоку температуру плавлення (менше 1300 К), але в той же час -1. -1 відрізняються високою електропровідністю (більше 10 Ом см ), що позначається на продуктивності процесу. Фтористі і хлористі солі, які входять до їх складу, характеризуються підвищеними гігроскопічністю і токсичністю, що ускладнює роботу з ними. Крім цього фторид натрію і хлорид кальцію мають високу пружність пару, внаслідок чого випаровуються із рідкого шлаку. Враховуючи указані недоліки, соляні шлаки не знайшли широкого використання при електрошлаковій плавці міді і її сплавів. Більш придатними для електрошлакової плавки міді і її сплавів є оксидно-соляні шлаки. їх перевагою в порівнянні з соляними шлаками є менша вартість, нижча електропровідність і, як наслідок, вищі техніко-економічні показники електрошлакового процесу. При цьому як соляна складова у таких шлакових системах використовується фторид кальцію, який має низьку пружність пару. Відомо про використання для електрошлакової плавки міді і її сплавів шлакових систем: CaF2 - СаО - SiO2 и CaF2-CaO-SiO2-MgO [див. Молдавский О.Д. Электрошлаковый переплав тяжелых цветных металлов / Молдавский О.Д. - М.: Металлургия, 1980. - 200 с.]. Серед них найбільше розповсюдження отримали шлаки марок АНФ-28 и АНФ-28-М, дані щодо хімічного складу, температури плавлення і електропровідності яких наведені в табл. 1. Таблиця 1 Технологічні характеристики шлаків марок АНФ-28 и АНФ-28-М Вміст компонентів, % мас. Марка шлаку АНФ-28 АНФ-28-М CaF2 СаО SiO2 MgO 40-55 40-50 25-35 20-40 20-25 18-32 10-20 50 1 Температура Електропровідність, плавлення (Т), -1. -1 () Ом см К 1453-1473 3,8 1463-1483 3,6 UA 98364 U 5 10 15 Однак температура плавлення цих шлаків вища затемпературу плавлення міді (1357 К) і тому для електрошлакової наплавки вони не придатні. В основу корисної моделі поставлена задача розробки шлаку для електрошлакової наплавки мідних заготовок міддю або сплавами на її основі, який має дещо нижчу температуру плавлення у порівнянні зі стандартним шлаком АНФ-28. Поставлена задача вирішується шляхом додавання до шлаку АНФ-28 зневодненої бури Na2B4O7 (тетраборат натрію) з отриманням шлаку наступного складу, % мас.: фторид кальцію (CaF2) 38-41 оксид кальцію (СаО) 23-26 кремнезем (SiO2) 20-22 бура (Na2B4O7) 10-15. Суть корисної моделі полягає у визначенні кількості бури, яка додається до шлаку АНФ-28, що дозволить зменшити температуру плавлення шлаку до позначки, нижчої за температуру плавлення чистої міді, але при цьому електропровідність його залишатиметься в межах 1-6 Ом 1. -1 см . Експериментально установлено, що при додаванні бури в кількості менше 10 % не забезпечується потрібна температура плавлення шлаку, а при вмісті бури більше за 15 % електропровідність шлаку різко зростає, що утрудняє використання його для здійснення електрошлакового процесу (табл. 2). Тому оптимальний вміст бури в шлаку для наплавки мідних заготовок повинен знаходитись у межах 10-15 %. Зміна технологічних параметрів шлаку в залежності від кількості бури. Таблиця 2 Параметр Температура плавлення, К Електропровідність, Ом 1. -1 см 20 Вміст бури в шлаку, % мас. 10 13 7 9 1385 1360 1340 4,2 4,8 5,0 15 16 1300 1250 1210 5,5 5,8 6,9 Проведені експерименти щодо електрошлакової наплавки мідних заготовок із використанням указаного шлаку показали, що забезпечується надійне з'єднання металу основи з металом, що наплавляється, по всій площині заготовки без утворення на межі сплавлення твердих шлакових включень. Також даний шлак сприяє стабільному та ефективному здійсненню електрошлакового процесу і електрошлакової наплавки. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Шлак для електрошлакової наплавки міді, що містить фторид кальцію, оксид кальцію і кремнезем, який відрізняється тим, що з метою зниження температури плавлення шлаку він додатково містить зневоднену буру у наступному співвідношенні компонентів, % мас.: фторид кальцію (CaF2) 38-41 оксид кальцію (СаО) 23-26 кремнезем (SiO2) 20-22 бура (Na2B4O7) 10-15. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2