Рафинирование хрома в вакууме и активных средах

• Автор: Беляев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 127 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНИЧЕСКИЙ ХРОМ И ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЧИСТОТЫ И ПЛАСТИЧНОСТИ
1.1. Общие сведения о переходе хрома из хрупкого в пластичное состояние
1.1.1. Влияние на пластичность хрома примесей и легирующих элементов
1.1.2. Влияние на пластичность хрома других факторов
1.1.3. 0 регулировании пластичности хрома
2. СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВО ХРОМА
2.1. Электролитический хром
2.2. Металлотермические способы
2.2.1. Алюминотермический хром
2.2.2. Кальций - и магнийтермический хром
2.3. Чглетермия в вакууме
3. СПОСОБЫ РАФИНИРОВАНИЯ ХРОМА
4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАФИНИРОВАНИЯ ТВЕРДОГО ХРОМА АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
4.1. Термодинамические предпосылки рафинирования
хрома ЩЗМ и РЗМ
4.2. Кинетические особенности обработки твердых металлов активными элементами
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАФИНИРОВАНИЯ ХРОМА В ВАКУУМЕ И АКТИВНЫХ СРЕДАХ
5.1. Углетермическое получение хрома в вакууме
5.2. Оптимизация параметров вакуумтермической обработки хрома

5.2.1. Особенности углетермического восстановления
5.3. Водородное рафинирование хрома
5.4. Обработка твердого хрома в жидких активных
металлах
5.4.1. Определение температуры пластично-хрупкого
перехода
6. РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ОБРАЗОВАНИЯ РАСТВОРА КИСЛОРОДА В ХРОМЕ
7. НАПРАВЛЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
8. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
9. ЛИТЕРАТУРА
10. ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Металлический хром является компонентом шихты для производства специальных жаропрочных и коррозионностойких сплавов, содержащих от 15 до 98 У. хрома. Пластичность и другие эксплуатационные свойства этих сплавов существенно зависят от содержания примесей углерода, фосфора, серы и газов (й2, 0Д, Н),
Многие десятилетия исследователей привлекает проблема получения высокочистого хрома, пригодного для использования в качестве конструкционного материала или для напыления функциональных покрытий. Актуальной является также проблема получения из чистого или малолегированного хрома высокочистых порошков, требующихся для порошковой металлургии и использующихся при плазменном и диффузионном напылении износостойких, антикоррозионных и других покрытий в радиотехнике, электронике, машиностроении, медицине. Проблемы получения и применения хрома довольно полно отражены в монографиях [1, 2], широко обсуждались в специальной литературе, отражены в трудах и тезисах конференций и семинаров.
Во многих странах мира, в России в том числе, сплавы на основе хрома и изделия из хрома изготавливаются в основном на базе высокочистого электролитического хрома, табл.1.
Для специальных изделий используется хром особой чистоты, например получаемый йодидным рафинированием [3].
Для изготовления сплавов на никельхромовой основе, содержащих до 20-30 У. хрома, используется сравнительно дешевый алюмино-термический хром (ГОСТ 5905-79 изм. N1,2; табл.1)
Сравнительная простота алюминотермического производства, его энергетические и экологические преимущества послужили основанием для постановки задачи повышения качества металла, получен-

что повышение содержания кремния и алюминия, при которых кислород в металле представлен трудновосстановимыми оксидами кремния и алюминия, могут затруднить обезуглероживание также и металлического хрома.
Х.Винтерхагер и Х.Ретельсдорф [53] приводят результаты электрошлакового переплава алюминотермического хрома (0,16 X fil, 0,08 X 0 и 0,01 X N ) в атмосфере аргона. В первом случае удалось уменьшить содержание алюминия до 0,08 X, но при этом в 5 раз увеличилось содержание кислорода и в 40 раз азота. При переплаве в аргоне содержание алюминия снизилось до 0,05 X, содержание кислорода составило 0,12 X, азота - 0,0? X. Полученные результаты дали авторам основание для утверждения о неэффективности переплава хрома методом ЗИП.
По результатам работ, выполненных в СССР [56,57], установлено, что при хорошей герметизации печи электрошлаковый переплав позволяет снизить содержание азота за счет его перераспределения между металлической и шлаковой фазами. Под известковыми шлаками возможно удаление серы и фосфора до следов. Установлена также возможность существенного снижения содержания кислорода (до 0,01 - 0,03 X) при использовании в качестве раскислителя металлического кальция [56,57]. Метод вакуумно-дугового переплава также позволяет при использовании в качестве раскислителей кальция, иттрия, комплексных сплавов с кальцием, РЗМ и алюминием существенно снизить (с 0,1 - 0,4 X до 0,02 - 0,04 X) содержание кислорода при неизменных против исходных содержаний азота и углерода [36,50,54,55]. Поэтому 3!П и ВДП могут использоваться для формирования слитков хрома при одновременном снижении загрязненности кислородом, серой, фосфором в случае применения рафинирующих шлаков и раскислителей.
Следует отметить, что, несмотря на снижение загрязненности