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含钙巴比特合金的生产

含钙巴比特合金的生产 含钙巴氏合金的生产

加入铅中的金属钙与铅生成Pb3Ca晶体,构成巴比特合金的硬质组分。Pb3Ca晶体在轴承中承受着主要负荷。为了提高合金基体的强度,往铅中加入金属钠。钠与铅生成晶粒很细的化合物Na2Pb5,均匀地分布在铅中。 用含钠-钙的旧合金和废料以及各种形式的再生铅原料生产含钙巴比特合金。标准允许含钙巴比特合金中的有色金属杂质含量为:铋不高于0.1%,锑不高于0.25%,镁不高于0.02%,其它杂质不高于0.3%。所以,只能利用锑含量不高于0.3%的“软”铅废料作为原料。此料精选后,才能用来溶炼预备合金。 工业实践上生产含钙巴比特合金有三种方法:氯化物法、金属钙法和电解法。 用氯化物法生产含钙巴比特合金的流程如图1所示。此法的原理是以氯化钙(CaCl2)形式把钙加入到合金中。在炉床面积为1.5~2.0米3、浅溶池(100~150毫米)的反射炉中,将含CaCl2不少于67%的工业氯化钙CaCl2·7H2O熔化。在此盐缓慢加热过程中发生脱水。随着温度的升高,CaCl2溶解在结晶水中,然后在蒸除水分后,盐又变成固体,最后在770℃时彻底熔化。氯化钙熔化的时间持续30~35分钟。与氯化钙熔化的同时,在上部锅中铅熔化。为在合金中保存生成的钙并降低金属钠的耗量,首先要把化学成分最纯的炉料和全部原生铅熔于上部锅中。在350~370℃温度条件下,把第一批熔融铅(850~900千克)放到下部反应锅中。然后把其余的铅全加到上部锅中熔化。先把金属钠加入(每吨巴比特合金加22~23千克)反应锅中的熔融铅中,然后在强搅拌下,将温度820~850℃的熔融氯化钙注入盛有二元合金的锅中。由于下述反应:Na2Pb5+CaCl2→Pb3Ca+2NaCl+2Pb (1)

图1 氯化物法生产含钙巴比特合金的流程图
结果生成三元合金Pb-Na-Ca。 同时在金属表面生成由NaCl和过剩CaCl2组成的盐混合物。盐除去后,由上部锅中把铅注入反应锅中,用铅把三元合金稀释到巴比特合金的成分。 下面列出用氯化物法生产含钙巴比特合金的技术经济指标: 1吨巴比特合金消耗:含铅原料(吨) 1.016金属钠(千克) 22~23工业氯化钙(千克) 80~85盐混合物中的铅含量,不超过 0.5% 用金属钙法生产含钙巴比特合金是把金属钙加入到熔融的铅中,接着再加入金属钠。 该法的生产设备由上下两口锅组成。在上部锅中熔化含杂质最低的铅,并在800℃下将铅放入下部锅中。这里按每吨合金加入金属钙13.5~14.0千克计算。铅与钙相互作用生成金属间化合物Pb3Ca,反应强烈,放出大量的热。因此,应将钙加入到铅的下部以减少钙的烧损。然后从上部锅中将350~370℃的铅放入二元合金中,以降低合金Pb-Ca的温度。将金属钠以每吨合金加7~8千克计算加入已降温的合金中,同时,强烈搅拌合金。要先加钙后加入钠,否则铅和钙剧烈反应,使钠受损失。 此法的缺点是生成大量的富铅浮渣。 电解法的原理是熔融的氯化钙和氯化钠的电化学分解。在钢坩埚中把铅熔化并把熔体加热到700~750℃。在熔池表面加入在400~500℃产生的3:1的CaCl2和NaCl的混合物。把阴极插入熔融的混合物中,在阴极电流密度为1.5~2.0安/厘米2下电解。把在阴极上析出的金属钙和钠熔于铅中生成三元合金。 此法在工业上未得到广泛应用,因为此法生产能力低,电能消耗高。 

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