9. Взаимодействие жидких металлов с водородом. Способы предотвращения взаимодействия. Рафинирование расплавов от водорода.

Водород. Источники — влага, углеводороды (содерж-ся в газообразном и жидком топливе). Наибольшее содержание растворённого водорода в магнии и никеле, наименьшее — в Al. Для процесса выделения водорода из раствора при его кристаллизации определяющее значение имеет коэф потенциального пересыщения расплава П. П=([Н(Ме)_ж]—[Н(Ме)_тв])/Н(Ме)_тв, где [Н]—содержание растворённого водорода в ж и тв Ме при Т-ре кристаллизации. Многие легкоплавкие Ме (до Zn) в ж состоянии поглощают такие малые количества водорода, что он является для них практически нейтральным. Более легкоплавкие Ме (из тех, что растворяют водород) взаимодействуют с водородом с поглощением тепла и с увеличением Т-ры расплава растворимость в нем возрастает. Более тугоплавкие Ме (Ti, V) взаимодействуют с выделением тепла.

Рафинирование расплавов от растворённых газов (дегазация) — удаление из расплава водорода, азота, оксида углерода. (Удаление кислорода — раскисление.) Дегазация может быть осуществлена: вымораживанием, продувкой нераствор газами, вакуумированием, обработкой флюсами, различными физическими воздействиями на расплав.

Дегазация «вымораживанием» основана на уменьшении растворимости газов при понижении Т-ры. При медленном охлаждении (почти до кристаллизации) в печи раствор-е газы выделяются ч\з открытую поверхность в атмосферу. Т.о. большая часть газов будет удалена. Потом расплав снова нагревают с макс возможной скоростью.

Дегазация продувкой нераствор газами основана на том, что растворённый газ из расплава переходит в пузырик нераствор газа из-за разности парциального давления. Продуваемый газ вводят в расплав ч\з пористые насадки с d=0.1-0.5мм (для получения большего кол-ва пузырьков).

Вакуумирование позволяет наиболее надёжно дегазировать расплавы. Понижение общего давления над расплавом при вакуумировании приводит к выделению растворённых газов не только ч\з зеркало расплава, но и в объеме расплава в виде пузырьков. Снижение общ давления над расплавом вызывает рост газовых пузырьков, обогащение их раствор-м газом и всплывание к открытой пов-ти расплава.

Дегазация путём введения ультразвуковых колебаний или обработка постоянным током. В расплаве возникают кавитационные полости, в которые устремляется растворённый газ, после чего эти полости превращаются в газовые пузырьки, которые всплывают

10. Взаимодействие жидких металлов с огнеупорами.

Взаимодействие с чисто оксидными материалами. Эти материалы могут состоять из чистых тугоплавких оксидов или из смеси оксидов. Огнеупорность характеризуется Т-ой в градусах Цельсия, при кот-й наступает полная потеря прочности. Наиболее опасным является взаимодействие расплавов с оксидными футеровками по реакции Me+RO=MeO+[R], т.к. восстановленный элемент растворяется в расплаве и загрязняет его. Большую роль во взаимодействии расплава с футеровкой играет явление смачивания, которое обычно предшествует химическому взаимодействию. Хим взаимодействие расплава с футеровкой и смачивание ее расплавом вызывает металлизацию футеровки, внешне это выражается в том, что ближайший к расплаву слой футеровки меняет цвет. Взаимодействие расплава с оксидной футеровкой так же может сопровождаться разъеданием футеровки или образованием настылей. Настыль — участок тв Ме или шлака, самопроизвольно возникающий в расплаве. В данном случае речь идёт о нарастании тв конгломерата оксидов на стенках плавильной ванны.

Взаимодействие с оксидно-графитовыми материалами. Используется смесь огнеупорной глины – шамота с графитом. При работе подобных материалов на воздухе графит быстро выгорает, так что поверхность остаётся почти чисто оксидной. Обычно применяют для плавки до 1400С.

Взаимодействие с графитовыми, карборундовыми, металлическими материалами. Главная особенность графитных материалов состоит в возможном растворении углерода в металлических расплавах. Карбундовые материалы состоят на 80% из карборунда (карбид кремния) и связки из тугоплавких оксидов. Эти материалы очень огнеупорны и химически стойки, применяются при плавке на воздухе до 2000С. Из металлических — применяют сталь и чугун. Д/плавки тугоплавких материалов используются водоохлаждаемые тигли-кристаллизаторы, рабочие стенки кристаллизатора обычно выполняют из меди. Плавка совершается практически без прямого соприкосновения расплава с медной рубашкой.