книги из ГПНТБ / Повх, И. Л. Магнитная гидродинамика в металлургии

электромагнитным утяжелением и для сравнений в обычных условиях.

Металлографический анализ поперечных сечений за­ мороженной струи показал следующее.

В образце, вырезанном из входной части потока (рис. 66,а), по высоте образца имеет место равномерное распределение неметаллических включений с максималь­ ной величиной 0,05—0,08 мм.

В средней части потока (рис. 66,6) средняя и нижняя

максимальная величина их 0,11-—0,15 мм.

На выходе потока (рис. 66,б) нижняя и средняя ча­ сти потока чистые; неметаллические включения, находя­ щиеся здесь, очень мелкие, с максимальным размером 0,01—0,04 мм. Верхняя часть потока сильно загрязнена. Всплывающие включения, по-видимому, коагулировали, так как максимальная величина их достигла 0,45 мм.

Металлографический анализ замороженной струи, разливаемой при обычных условиях, показал, что в этом случае неметаллические включения размерами 5— 100 мкм на поверхность потока не всплыли и равномер­

нолптейного цеха Енакиевского металлургического за­ вода исследовали возможность интенсификации процес­ са всплывания неметаллических включений при разлив­ ке углеродистых сталей 25Л, 35Л, 45Л, выплавляемых в дуговой электропечи [95].

Магнитная индукция в зазоре электромагнита состав­ ляла 0,5 Т; сила тока, вводимого в расплав, была в пре­ делах 600— 1200 А.

Металл из ковша при температуре 1540— 1580°С пода­ вали в приемную емкость желоба при включенных источ­ никах питания установки. После разливки некоторой ча­ сти металла и наступления установившегося режима движения электромагнитное воздействие прекращали. Благодаря наличию на конце желоба чайникового носка металл оставался и затвердевал в желобе.

Для получения контрольного слитка сталь разливали через обычный желоб с чайниковым носком.

Образцы отбирали из опытных и обычных слитков, вырезанных на различной высоте и из разных зон рабо­ чего участка.

140

Производили металлографическое исследование неме­ таллической фазы и химический анализ осадка включе­ ний после электролитического растворения (табл. 7).

Установлено, что электромагнитная обработка не влияет на фазовый состав включений, который представ­ лен сульфидами железа и марганца, алюминатами и си­ ликатами. Однако форма, количество и максимальный размер включений некоторых видов изменяется.

Силикатные стекла, имеющиеся в незначительном ко­ личестве, распределяются в том и в другом случае рав­ номерно в виде мелких глобулярных включений. При металлографическом исследовании не обнаружено ка­ ких-либо изменений в силикатных включениях, но по ре­ зультатам химического анализа можно сказать, что удельное количество силикатных стекол уменьшается.

Алюминаты в контрольных слитках часто сцементи­ рованы силикатным стеклом или находятся в виде фазо­ вых включений в сульфидах. В слитках, .подвергнутых электромагнитному воздействию, алюминаты чаще на­ ходятся в виде мелких обособленных включений. Общее удельное количество алюминатов в слитках также уменьшается.

Наибольшие изменения при электромагнитном воз­ действии претерпевает сульфидная фаза. В контрольных слитках сульфиды имеют глобулярную или розеточную форму и располагаются не только отдельными включе­ ниями, но и скоплениями.

Сульфиды в слитках, подвергнутых электромагнитно­ му воздействию, отличаются меньшими размерами, уг­ ловатой формой. Эти особенности тем ярче, чем больше значение электромагнитных сил.

Можно предположить, что уменьшение общего коли­ чества неметаллических включений в стали вызвано комплексом явлений, а именно: увеличением выталки­ вающей силы, частичным подавлением .всякого рода пульсаций скорости поперечным магнитным полем, интен­ сификацией процессов агрегации — дробления. На пере­ распределение сульфидов, кроме отмеченных факторов, по-видимому, немалое влияние оказывает также элект­ рический ток.

Помимо рассмотренных случаев применения скре­ щенных электрического и магнитного полей, известно предложение об использовании создаваемого в металле этими полями давления для интенсификации скорости

142

Таблица 7

Количество и состав неметаллических включений в стали 45Л в обычных условиях и при электромагнитном воздействии (образцы вырезали из затвердевшей струи)

П р н м е ч а и и е. Числитель — низ потока, знаменатель — середина.

фильтрации расплавленных металлов через пористые и кусковые фильтры при очистке [33, с. 36].

Этот способ может быть также применен для опреде­ ления содержания неметаллических включений в метал­ лах и сплавах [96].

6. ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И ОКИСЛОВ ИЗ ШЛАКОВ

Задача снижения потерь металлов со шлаками в цветной и черной металлургии имеет большое практиче­ ское значение. Это объясняется значительными размера­ ми потерь, достигающих для хрома 4,5—3%, ферроспла­ вов до 10%, алюминия 16,5%, стали 10—45% (97—99).

Существующие способы извлечения металлических ко­ рольков из шлаков, например флотация твердых шла­ ков, естественное отстаивание, дробление и рассев и др., обеспечивают получение до 55% металла без выделения в большинстве случаев имеющихся в шлаках окислов в виде отдельной фазы.

Реальные металлургические шлаки представляют со­ бой смесь нескольких химических соединений с механи­ ческими примесями металла в виде отдельных король­ ков. В некоторых случаях шлаки являются механической смесью чистых окислов, солей и металла.

Поскольку составляющие шлака отличаются как по плотности, так и по электропроводности, то разделение шлака на составляющие возможно осуществить с по­ мощью .электромагнитных сил. При этом процесс может вестись как в потоке электролита (при дробленом шла­ ке), так и в расплавленном состоянии.

В ДонНИИчермете способ МГД-сепарации в потоке электролита использовали для извлечения корольков ла­ туни из отвальных шлаков злектроплавки латуни Арте­ мовского завода «ЦВЕТМЕТ» [57, с. 123]. Основные составляющие шлака, их плотность и электропровод­ ность в твердом состоянии приведены в табл. 8. В экспе­

оставшегося в желобе концентрата отбирали навески по 15 г. Пробы тщательно перетирали в агатовой ступке и просеивали на сите 0,063. Материал, оставшийся на си­ те, считали металлом, просеянный— шлаком.

144

Таблица 8

Основные составляющие шлака латуни завода «ЦВЕТМЕТ» (г. Артемовен)

Как видно, содержание металла в концентрате до­ вольно высокое и достигает 89%. Действительное содер­ жание металла будет несколько выше за счет того, что часть мелких металлических корольков просеивается че­ рез сито. При МГД-сепарации шлака класса —1+0, когда удельный вес электролита составлял 5,7 ДО4 Н/м3, получили концентрат с содержанием 92,06—94,94% ла­ туни.

145

Результаты исследований МГД-сепарации дробленых солевых шлаков алюминиевой плавки рассмотрены в ра­ ботах [44, с. 26, 100].

Исходным материалом при исследовании служил свежеполученный алюминиевый шлак Мценского завода

•табл. U. Вследствие того, что солевые и окисные состав­ ляющие находятся в связанном состоянии, средняя плот­ ность их составляет ~2,7-103 кг/м3 (по данным институ­ та «Гипроцветметобработка»).

Как следует из табл. 12, после удаления растворимой части в оставшемся шлаке содержится 52% металличе­ ского алюминия и ~48% окислов.

Таблица И

Средний химический состав и плотность составляющих шлака алюминиевой плавки Мценского завода «Вторцветмет»

Гранулометрический состаз шлака следующий, %:

ранее. В качестве рабочей жидкости использовали 25 %- ный водный раствор поваренной соли. Длина рабочей зо­ ны составляла 0,5 м.

Магнитная индукция в зазоре электромагнита равня­ лась 1,5 Т. Плотность электрического тока изменяли в пределах (1,1 -т-2,55) X ГО4 А/м2. При указанных значени-

146 .

•J________

XI О4 Н/м3. Удельный вес окислов ввиду их весьма малой электропроводности .практически не изменялся, поэтому они всплывали на поверхность потока. В процессе про­ ведения опытов скорость потока в канале составляла

0,4—0,5 м/с.

Проведенные исследования показали (табл. 12), что метод МГД-сепарации позволяет получить концентрат с содержанием алюминия 75—95% при извлечении алю­ миния в концентрат 72—85%.

Следует отметить, что МГД-сепарация предваритель­ но выщелоченного шлака позволяет улучшить показате­ ли извлечения по сравнению с МГД-еепарацией сухого шлака.

Учитывая то обстоятельство, что в ряде случаев эко­ номически целесообразно осуществлять разделение со­ левых шлаков непосредственно при скачивании из печи, провели исследования по извлечению алюминия и окис­ лов из расплавленных солевых шлаков [44, с. 21, НИ]. Состав использованного шлака и некоторые свойства его

В первой серии опытов использовали установку, опи­ санную ранее (рис. 60). После помещения тигля с про­ бой в печь и достижения расплавом £=850°С его тща­ тельно перемешивали и выдерживали при этой темпе­ ратуре в течение 3 мин, после чего резко охлаждали. Из охлажденных проб шлака вырезали продольные

148

шлифы. Методом растворения определяли содержание алюминия и окислов по высоте пробы.

При обычном отстаивании в течение 3 мин при тем­ пературе 850°С разрозненные корольки металла замет­ ны в средней и нижней частях пробы, понижение их кон­ центрации заметно лишь в верхней части. При электро­ магнитном утяжелении шлакового расплава скорость осаждения корольков резко возрастает, что приводит к осаждению основной массы алюминия в нижнюю часть пробы, хотя продолжительность отстаивания была в три раза меньшей и равной 1 мин.

Результаты исследования распределения алюминия и окислов по высоте пробы шлака представлены на рис. 67. Как видно, с помощью электромагнитного утяжеления в

осветленный флюс.

Исследование возможности извлечения алюминия из

ли температуру расплава до 850°С. Магнитная индукция в зазоре 160 мм составляла 0,8 Т. Подводимый к рас­ плаву постоянный электрический ток регулировали в пределах 700—1000 А.

Для выявления характера разделения составляющих шлака после наступления установившегося характера

149