Посторонние примеси в металлах и их удаление

При производстве металла получить его на 100% чистым не реально, в нём, так или иначе, окажутся некоторые посторонние включения. Минимальная часть некоторых из них оказывается даже полезной, а вот остальные существенно ухудшают металлические свойства (например, такие как прочность), поэтому от них избавляются путём рафинирования расплава.

Что является посторонними примесями?

Посторонние примеси в металлах и их удаление

Посторонние примеси — это те отдельные химические элементы, которые не должны быть в основном составе сплава, однако вследствие некоторых технологических особенностей производства или окружающих факторов, оказались в расплаве. Отличным примером технологического приёма, при котором происходит такое введение можно назвать флюсование или добавления шихтовых материалов. Посторонние включения могут попасть из шлаков, литейной формы, нередко это мельчайшие частицы огнеупорных материалов, из которых сделана металлургическая печь. Также случается и так называемое «природное» попадание примесей, в этом случае причиной становится естественное протекание некоторых реакций, например, кристаллизации и т.п. (с образованием оксидов, сульфидов).

Примеси могут быть металлическими и неметаллическими. Для каждого сплава и металла нормативными документами устанавливается определённый допустимый предел примесей. Если рассмотреть это на примере стали, то в ней могут находиться:

  • менее 0,8% марганца;
  • до 0,4% кремния;
  • не более 0,3% хрома;
  • молибдена до 0,1%;
  • и абсолютный минимум неметаллов: серы 0,015-0,05%, фосфора 0,025-0,04%.

Всё, что превышает данный предел, должно быть удалено. Особенное внимание при этом уделяется неметаллическим примесям. Дело в том, что «неметаллы» — это инородные тела, которые даже в небольшом количестве негативно отражаются на структуре, изменяя кристаллическую решётку вещества. Отсюда – снижение прочности, долговечности, уменьшение возможных областей применения. Также примесь в металле может привести к деформации при прокате, ковки, поспособствовать образованию микротрещин, которые в итоге повлекут усталостное разрушение стали.

Методы очищения металлов от примесей

Посторонние примеси в металлах и их удаление

Для того чтобы удалить примеси проводят рафинирование, т.е. процесс очищения. Ему подвергаются металлы и сплавы в расплавленном (жидком) виде. Методов обработки существует немало, в металлургической промышленности преимущественно обращаются к комплексным методам обработки. Очищению подлежат цветные металлы, чугун, сталь. Это часто многоэтапный процесс, например, одним из этапов является раскисление.

Для очищения чернового металла могут использоваться следующие методы:

  • химические (окисление, хлорирование);
  • физические (дистилляция, ликвация);
  • электрохимические (электролизом расплава).

Рафинирования стали от посторонних примесей может проводиться в сталеплавильных печах, в разливочных ковшах, а на некоторых производствах есть отдельные агрегаты для этого (например, вакууматоры). Для очистки используются разные добавки: окислители, восстановители, инертные газы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector