SU1700073A1 - Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  специальной электрометаллургии и предназначено дл  электрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных обходов. Целью изобретени   вл етс  снижение потерь тепла и повышение производительности переплава. Способ заключаетс  в том, что некомпактные материалы загружают со скоростью 1,05- 1,5 скорости их плавлени , а температуру Ш;пака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С. Способ позвол ет снизить потери тепла с 15% до нул Ги увеличить производительность на 30%. 2 табл. со

Description

Изобретение относитс  к специальной электрометаллургии и предназначено дл  электрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных материалов.

Рациональное использование и возвращение в производство образующихс  как на стадии металлургического передела, так и при последующей обработке различных видов отходов металлов и сплавов представл в ет важную народнохоз йственную задачу. В особом положении находитс  утилизаци  стружки, металлической пыли, шлама жаропрочных никелевых сплавов, образующихс  в больших количествах на авиастроительных предпри ти х.

Существующие способы переплава стружки в дуговых и открытых индукционных печах не обеспечивают требуемого качества металла по содержанию примесей, поступающих в металл из футеровки печей, электродов и образующихс  в результате взамодействи  металла с атмосферой. К тому же при таких способах переплава высок угар легирующих (от 10 до 20%).

Утилизаци  отходов дорогосто щих жаропрочных никелевых сплавов может быть успешно решена на основе электрошлакового процесса. Электрошлаковый переплав некомпактных отходов жаропрочных сплавов может быть осуществлен по различным схемам.

Условно способы электрошлакового переплава некомпактных отходов можно разбить на три вида: изготовление и переплав расходуемого электрода в слое шлака (предусматривает формирование в охлаждаемой медной изложнице слитка, получаемого

XI

8

О VI СО

за счет переплава трубчатого электрода, свернутого металлошихтой); переплав отходов подающихс  шнековым устройствам, где столб отходов, заключенный в трубу,  вл етс  одновременно и электродом; переплав с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами и постепенной загрузкой стружки.

Способ с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами более перспективен и может быть реализован в промышленности .

С разработкой не расходуемых металлических электродов по вилась возможность реализовать эту технологию и дл  жаропрочных сплавов. Ранее, при ведении электрошлакового процесса графитовыми электродами, этого нельз  было сделать из- за опасности науглероживани  металла.

Однако способы электрошлакового переплава некомпактных отходов имеют недостатки . Вариант переплава прессованного расходуемого электрода не рационален , так как операци  прессовани  стружки и других отходов жаропрочных сплавов чрезвычайно трудоемка и сложна.

Трудности переплаваотходовсо шнековым толкателем заключаютс  в подаче стружки, особенно витой, шнековым толкателем и передаче токов большой величины через столб стружки.

Переплав с нерасходуемыми электродами лишен перечисленных недостатков и обладает р дом преимуществ. Основание его преимущества заключаетс  в возможности раздельного регулировани  мощности, подводимой к шлаковой ванне, и скорости загрузки отходов, что позвол ет в широких пределах измен ть температуру, количество и состав шлака, а также регулировать энергетические показатели процесса и параметры теплообмена.

К недостаткам этого способа можно отнести высокие потери тепла излучением с поверхности шлаковой ванны (до 20%) и возможности попадани  в металлическую ванну непроплавившейс  в шлаке шихты.

Целью изобретени   вл етс  снижение потерь тепла и повышение производительности проплава шихты.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что некомпактные материалы загружают со скоростью 1,0-1,5 скорости их плавлени , а температуру шлака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С.

Сущность способа заключаетс  в следующем .

При загрузке металлошихты сверху на шлак на ее частицах намораживаетс  шлак и они наход тс  в верхних сло х шлаковой

ванны. По мере прогрева и расплавлени  намораживающего на шихте шлака металлические частицы все глубже опускаютс  в шлаковую ванну, где, прогрева сь, также

расплавл ютс . Если скорость загрузки шихты поддерживать выше скорости ее плавлени , то на поверхности шлаковой ванны образуетс  слой из металлошихты. Таким образом зеркало шлаковой ванны бу0 дет закрыто и не будет потерь тепла излучением . Если к тому же область, тепловыделени  в шлаковой ванне-сместить в верхние объемы, то производительность проплава возрастает. Плавление стружки или другой

5 шихты будет происходить по всей площади шлаковой ванны, к чему стрем тс  при традиционном ЭШП расходуемого электрода, увеличива  коэффициент заполнени  кристаллизатора .

0 Металлошихта будет плавитс  в верхних сло х шлаковой ванны и капельки металла будут проходить через шлак. При этом резко увеличиваетс  количество каплеобра- зований, что, с одной стороны, уменьшает

5 перегрев металла, з с другой, обеспечивает неглубокую плоскую металлическую ванну, что исключает попадание в жидкий металл непроплавившейс  шихты и хорошее удаление примесе1 ; металлической ванны.

0 Предлагаемый способ прост и легко реализуем в промышленности. Скорость подачи металлошихты можно регулировать -размерами шибера на бункере с шихтой или амплитудой и частотой колебаний вибропи5 тател , а смещение зоны тепловыделени  в верхние объемы шлаковой ванны - за счет повышени  напр жени  на электродах и работой их в верхних сло х шлака.

Зависимость показателей процесса от

0 скорости загрузки металлошихты приведена в табл. 1.

Как видно из табл. 1 при скорости загрузки , равной скорости плавлени  (т.е. 1,0), наблюдаетс  уменьшение потерь тепла. Од5 новременно растет и производительность проплава. Увеличивать скорость загрузки более чем 1,5 скорости проплава нецелесообразно , так как потерь тепла нет и нет увеличени  производительности проплава.

0 К тому же возможно под действием веса насыпанного на шлак сло  шихты выдавливание шлака у стенок кристаллизатора наверх и нарушение или прекращение электрошлакового процесса.5 Зависимость показателей процесса от температуры шлаковой ванны в верхних объемах приведена в табл. 2.

Из представленных в табл. 2 данных видно, что с повышением температуры увеличиваетс  и производительность, однако

при температурах выше 1800°С начинаетс  обильное выделение дыма и фторидов, содержание которых превышает предельно допустимые нормы. Это св зано с разложением компонентов - составл ющих шлака - при таких температурах. Дл  переплава примен ют в основном шлаки системы CaF2 - СаО - , которые обеспечивают стабильность электрошлакового процесса, высокие тепловыделени  в шлаке и произ- водительность процесса, а также чистоту переплавл емой шихты и рафинирование от примесей металла.

При использовании предлагаемого способа уменьшаютс  потери тепла излучени- ем с поверхности шлаковой ванны, увеличиваетс  производительность переплава , исключаетс  попадание непроплавленной шихты в металлическую ванну, увеличиваетс  количество точек плавлени  и образовани  капель металла, уменьшаетс  перегрев металла в капле, обеспечиваетс  плоска  неглубока  металлическа  ванна и хорошие услови  дл  всплывани  включений .

Отличительные особенности предлагаемого способа по сравнению с известным следующие: за счет скорости загрузки выше скорости плавлени  металлошихты на поверхности шлаковой ванны поддерживает- с  слой из металлошихты; зона тепловыделени  смещаетс  в верхние объемы шлаковой ванны.

Пример. Провод т опробывание способа на кристаллизаторах 100,170 и 270 мм, а также на установке 90-105 в кристаллизаторе диаметром 400 мм.

Вес наплавл емых слитков из стружки, пыли и шлака составл ет 450-500 кг,

Опыты показали, что при скорости загрузки шихты выше скорости ее плавлени  потери тепла излучением с 15% снижаютс  до нул , при этом производительность переплава увеличиваетс  на 30% (с 180 до 250 кг/ч).

Подводима  к шлаковой ванне мощ- ность посто нна  (пор дка 250 кВт), напр жение повышаютсбОдо60 В, атокснижают с 5000 до 4000 А. При этом охлаждаемые металлические электроды вместо 100 мм заглубл ют в шлак на 40 мм. Температура шлака в верхних сло х (около 50 мм, при общей глубине шлаковой ванны 150 мм) почти на 100°С выше и составл ет 1800°С.

Электрошлаковый процесс протекает стабильно и устойчиво. Металлошихта рассыпаетс  на поверхности шлаковой ванны практически равномерно. В отдельные моменты при переплаве стружки возникают небольшие дуговые разр ды от электродов на стружку. Однако этот недостаток устран етс  за счет электроизол ции электрода выше уровн  шлаковой ванны. Одним из самых эффективных путей  вл етс  защита электрода шлаковым гарнисажем.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов, преимущественно металлической пыли и шлама, включающий постепенную их загрузку и плав- пение а шпаке , нагреваемом с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемых з ектродов, отличающийс  тем, что, с целью снижени  потерь тепла и повышени  производительности переплава, некомпактные материалы шлака в верхних объемах шлаковой ванны поддерживают 1750-1800°С.

   Примечание. Vmt. - скорость плавлени  шихты.

   Таблица 1

   Таблица 2