Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Топ:
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Интересное:
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Дисциплины:
2020-02-15 | 134 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Жидкие сплавы представляют собой сложную систему, содержащую большое количество взвешенных частиц нерастворимых примесей. Во многих случаях металлические расплавы имеют микрогетерогенное строение.
Неметаллические включения (примеси) в отливках представляют собой твердые частицы соединений компонентов сплавов с неметаллическими примесями. Их размеры колеблются от долей микрона до десятков микрон. Основная масса неметаллических включений в литейных сплавах делится по составу на окислы и сульфиды. По видам источников неметаллические включения делятся на попадающие в сплав вместе с шихтой, из футеровки, материала формы (экзогенные, внесенные) и на продукты взаимодействия компонентов сплава с примесями или добавками, с атмосферой, футеровкой (эндогенные, собственные). Эндогенные включения – это окислы, сульфиды, нитриды их в сплавах до 90%. К экзогенным – сложные окислы металлов и неметаллов, силициды. По формам неметаллические включения делятся на круглые, кристаллические, дендритные и пленочные (рис.1),
Примеси в сплавах бывают: растворимые и мало или почти нерастворимые. Растворимые примеси формируются в качестве самостоятельной фазы только при кристаллизации; нерастворимые примеси могут существовать в жидком металле в виде мелких частиц. Соединения, входящие в состав неметаллических включений, наиболее части встречающихся в литейных сплавах: сферические; кристаллические; дендритные; пленочные.
Малорастворимые включения (например, окислы в стали) при увеличении скорости кристаллизации в широком диапазоне не изменяют своих размеров.
При размерах порядка микрона всплывание происходит настолько медленно, что очищение металла за время затвердевания даже крупных слитков практически не происходит.
|
Растворимые включения (например, сульфиды в стали) существенно изменяются в зависимости от условий кристаллизации. При увеличении скорости кристаллизации уменьшается и их размер, и объемная доля. Это объясняется тем, что при ускорении охлаждения диффузия в жидкой фазе не успевает выровнять состав вблизи границ зерен. Кроме того, происходит измельчение самого зерна.
Неметаллические включения, относящиеся к этим двум группам, образуются элементами, дающими с основой сплава диаграммы состояния различного типа.
Для предотвращения образования или уменьшения количества неметаллических включений в сплавах необходимо проведение следующих мероприятий:
А. Борьба с нерастворимыми включениями.
1. Отстаивание жидкого металла. Способ действенен только по отношению к крупным включениям.
2. Продувка сплавов инертными газами, пузырьки которых увлекают за собой и флотируют включения. Газы выносят примеси на поверхность, цепляя их, а также газовые примеси. Подаются в виде очень легких пузырьков. Недостатки: длительная выдержка после продувки.
3. Обработка цветных сплавов флюсами, растворяющими окисные включения и переносящими их в слой шлака. Основные требования к способу: хорошая смачиваемость к примесям, максимальная несмачиваемость к сплаву.
4. Фильтрация через огнеупорные фильтры легких цветных сплавов.
Б. Борьба с растворимыми включениями.
1. Переведение растворимых включений в нерастворимые, способные легко удаляться из соединения, например раскисление. Способ заключается в том, что вводимая добавка должна иметь к выводимой примеси большее сродство, чем сплав.
2. Ускорение затвердевания.
Классификация процессов обработки расплавов представлена на рис.2.
Очистка от вредных примесей называется рафинированием. Даже при точном выполнении процесса плавки в расплаве остаются примеси, попавшие в шихтой, образующиеся результате взаимодействия расплава с футеровкой, атмосферой, шлаком и т.д.
|
Выбор способа от растворимых примесей флюсованием, отстаиванием или фильтрацией с вакуумированием.
От нерастворимых примесей продувка газами, обработкам хлоридами или флюсами, отстаиванием, фильтрация.
От газовых включений: продувка газами, вакуумирование, выдержка в инертной атмосфере, обработка хлоридами, физическими воздействиями (полями).
Окислением очищают расплавы в печи от растворимых металлических примесей (Cu от Pb, Fe, Ni, As, Vi, Sb; Ni от Si, S, Mg, Mn).
Добавка должна иметь большее сродство к кислороду (S, Cl, F), чем рафинируемый расплав. Например, для удаления серы из стали и чугуна вводят добавки лучше взаимодействующие с серой, чем с железом: FeS + CaO = CaS + FeO; FeS + Mg = MgS + Fe.
При удалении фосфора из стали и чугуна протекают следующие реакции: 2P + 5 FeO = P2O5 + 5 Fe; 3FeO + P2O5 = (FeO)3*P2O5; (FeO)3*P2O5 + 4 СаО = (CaO)3*P2O5 + 3FeO.
При продувке печи воздухом, кислородом или вводом окисляющихся флюсов (наведением шлака заданного состава) происходит реакция рафинирования методом окисления.
Для внепечной обработки применяют синтетические шлаки (отдельно выплавленные и перелитые в ковш). Затем в ковш переливают расплав.
Флюсовани е. Флюсы – это в основном материалы минерального происхождения. Покровные флюсы предохраняют твердую шихту от окисления, а расплав – от контакта с атмосферой. Рафинирующие флюсы содержат химически активные компоненты, которые образуют с примесями нерастворимые соединения, и ошлаковывающие вещества, которые обволакивают твердые примеси и выносят их в шлак. Иногда используют покровно-рафинирующие флюсы, как например, смесь хлоридов и фторидов для алюминиевых сплавов. Флюсование может быть верхнее, нижнее и по всему объему в зависимости от плотности примесей. Очень важно, чтобы флюсы лучше смачивали примеси, чем расплав; поверхностное натяжение флюсов должно быть минимальным.
Дегазация. Если газ с металлом при кристаллизации образует твердые растворы, то на качество отливок это сильно не влияет. Если же газ с металлом образует жидкие растворы, и затем он выделяется, то возникают поры или раковины.
Поэтому проводят дегазацию шихтовых материалов, жидкого металла вакуумированием, продувкой расплава газами, обработкой хлоридами. Выдержкой в атмосфере инертных газов, физическим воздействием на жидкий металл. А также предупреждают выделение газов при кристаллизации.
|
Вакуумирование. По закону Сивертса , где S – растворимость газов, К – коэффициент пропорциональности, Р - давление над металлом. Чем больше Р, тем меньше S. Создание разрежения над металлом сопровождается понижением температуры кипения усилением выделения газа из металла. С пузырьками газов из расплава выносят в шлак и твердые включения.
Вакуумирование широко применяют для дегазации медных. Алюминиевых, никелевых и специальных сплавов. Сплавы с легкоиспаряющимися компонентами не вакуумируют, т.к. они испаряются вместе с газами.
Продувка газами. По отношению к сплаву промывные газы делятся на инертные (например, N, Ar, He) и активные (хлор). В пузырьки промывного газа диффундируют растворенные в металле газы. Чем мельче пузырьки промывного газа, тем медленнее они всплывают и больше собирают газовых пузырьков из металла, а заодно и твердых включений.
Продувка азотом используется для рафинирования алюминиевых, медных и магниевых сплавов.
Алюминиевые сплавы эффективнее рафинируются хлором. Образуются газообразные AlCl3 и HCl. Однако хлор токсичен и из-за опасности процесса применение его ограничено.
После продувки сплав выдерживают 10-15 мин для окончательного выхода на поверхность расплава даже очень мелких пузырьков газов. Продувкой газами обрабатывают, главным образом, алюминиевые сплавы.
Обработка хлоридами. Механизм тот же, что и при продувке газами, только используют хлориды Zn, Al, Mn, B и другие. Твердые хлориды вводят на дно ванны, жидкие и объем. Самый дешевый – хлористый аммоний. В результате происходит механический выброс оксидов и газов на поверхность ванны.
Выдержка расплава в атмосфере инертных газов. Процесс также основан на законе дальтона о выравнивании парциальных давлений газа в расплаве и атмосфере над ним (вакуум или другой газ) за счет диффузии газа из расплава. Применяется для обработки сплавов, на поверхности которых не создаются плотные и прочные пленки оксидов затрудняющих диффузию (как, например, алюминиевые сплавы и медные сплавы на основе Al, Si, Be и т.д.).
|
Дегазация физическим воздействием. Осуществляется она путем вибрации или обработки сплава ультразвуком. Возникают разрывы сплошности расплава, т.е. микроскопические полости с глубоким вакуумом, в которые устремляется газ в атомарном состоянии и благодаря вакууму переходит в молекулярное состояние. Пузырьки накапливаются, увеличиваются в размере и удаляются в атмосферу, унося заодно и твердые включения примесей. Провзаимодействовать с металлом вновь газ не может, так как находится уже в виде молекул. Такая обработка способствует и измельчению структуры металла, что повышает его механические свойства.
Фильтрация. Даже после лучших способов рафинирования в расплаве остаются неметаллические включения в виде оксидных плен и шлака. Для окончательной очистки расплав подвергают фильтрации через инертные, активные фильтры или жидкие солевые растворы. Инертные фильтры – это сетки из окалиностойкой стали, титана, стеклоткани, а также кусковые фильтры – бой графитшамотных тиглей, флюсовая и магнезитовая крошка, стальные шарики и т.д. Активные фильтры – фтористые соли и флюсы с большей температурой плавления, чем у сплава (криолит Na3ALF6 – Тпл = 1000 ºС; плавиковой шпат CaF2 – 1378 ºC; 52 % MgF2 + 48 % CaF2 – 948 ºC; 80 % Na3AlF6 + 20 % CaF2 – 900 ºС) в виде кусковых однородных или послойных фильтров.
Эффективность способа зависит от смачиваемости фильтра, толщины его, размера ячеек сетки или кусков, гидродинамических процессов и т.д.
Через кусковые фильтры пропускают Al, Mg, Ni, Zn, Cu-сплавы.
Наиболее эффективной является фильтрация через жидкие солевые растворы (адсорбенты неметаллических включений).
Кроме перечисленных способов, применяют и другие методы рафинирования.
Перегрев. Перегрев применяют для низкотемпературных сплавов (цинковых, латуни и т.д.).
Отстаивание. Отстаивание применяют для алюминиевых и магниевых сплавов в тех случаях, когда разница плотностей сплава и неметаллических (крупных) включений значительная.
Электрические методы обработки. Жидкие шлаки и солевые растворы имеют электрохимическую природу, а примеси находятся в ионном состоянии. Наложение электрического тока и сочетание его с различными пирометаллургическими процессами позволяет производить рафинирование расплавов на основе электролиза расплавов и движения ионов в электрическом поле (электрофлюсовый и электрохимический методы).
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!