Способ получения лигатуры

Союз Соаетскнк Соцналистическик Республик(22) Заявлено 18. 07. 78(21)2646014/22-02 (51) М КЛ С 21 С 5/52 с присоединением заявки йоГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Челябинский ордена Ленина электрометаллургический комбинат(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ О Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству ферросплавов и лигатур, например лигатуры, содержащей медь и железо.Лигатура, содержащая 5-30 меди, 5-15 кремния, остальное железо, используется для легирования чугуна, из которого изготавливаются цилиндры двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время лигатуру, содержащую медь и железо, выплавляют в электродуговых и индукционных печах 15 путем проплавления электролитической меди, железа илегирующих элементов ремния, марганца, хрома и др.)1 Недостатки действующей техноло гии - высокое содержание газов (азо- . та и водорода) в получаемой лигатуре, а также недостаточная сырьевая база вследствие дефицитности электролитической меди. 25Известен способ получения сплаВа меди и железа, заключающийся в плавке расходуемого электрода иэ же" леза, заполненного медью, в соотношении железа 85-15, меди 15-85, 30л 2под слоем шлака, содержащего фторид металла 1 .Известен также способ плавки стружки, отходов и лома, содержащих медь и ее сплавы, заключающийся в плавке под слоем флюса загружаемого материала в область бурления зеркала ванны со скоростью равной скорости плавления шихты Я .Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства медно-железной лигатуры, заключакщийся в расплавлении шлака с последующим проплавлением под шлаком меди, железа и окалины 31 .Недостатками известных способов являются повышенная газонасыщенность лигатуры, вследствие растворения из атмосферы и внесенного с материалом водорода и азота в процессе плавки; недостаточная сырьевая база, вследствие дефицитности электролитической меди.Цель изобретения - повышение степени дегазации лигатуры в процессе получения и расширение сырьевой базы.Поставленная цель достигается тем , что плавку начинают проплавлением под шлаком медьсодержащихотходов (,например деталей отработанных электродвигателей ) с доводкой, содержания кремния в металле до 20-30 Ферросилицием и заканчивают проплавлением чугуна при температуОРре 1700-1800 С и весовом соотношении его к массе металлического расплава (0,05-0,2): 1.Способ осуществляют следующим образом.Лигатуру выплавляют в дуговой или индукционной электропечи. Вначале в ванну печи загружают и проплавляют шлакообразукшие - известь и кремнезем взятые в соотношении 1,8:1, необходимом для получения двухкальциевого силиката. Затем под шлак загружают и проплавляют медьсодержащие детали отработанных электродвигателей (роторы, статоры и другие детали). По ходу проплавлен я медьсодержащих деталей в расплав загружают ферросилыций (45-80 кремния) в количестве, обеспечивающем постоянное содержание кремния в металле 20-30. При этам в расплаве происходит взаимодействие кремния ферросилиция с медью и железом с образованием силицидов, снижающих растворимость в жидком ме. талле водорода и азота, вносимых с деталями отработанных электродвигате- лей: лаками, изоляцией, в воздушных зазорах. Водород и азот выделяются из сплава в шлак и частично в атмос." ФеруИз лака и изоляции при нагреве деталей электродвигателей удаляются летучие вещества, а коксовый остаток, распределенный в объеме расплава и на границе шлак-металл, препятствует окислению компонентов, увеличивая выход. лигатуры.По получении сплава на основе меди и железа с содержанием кремния 20-30 в печь загружают электролитическую медь и железо. При этом вместе с загруженными медью и железом в метала вносится также водород и азот,. котоЭые незначительно усваиваются металлом, вследствие снижения концен"УЭацни кремния в металле.Затем в расплав загружают окалину меди или железа и заканчивают плавку пэоплавлением чугуна при температуре 1700- 1800 0 С и весовомсоотрааинни чугуна к массе металлическо расплава (0,05-0,2),1.При расвэиВнии чугуна в кремнистом сплаве растворимость углерода снижается,активность его равна 1. Углерод выделяется в металлическом расплаве в виде дисперсных включений, взаимодействуетс кислородом окалины и выделяется нз металла в виде газовых пузырей, содержащих СО, Н и й , которые вцделяются в атмосферу, дополнительно извлекая растворенный газ из шлака. Этим достигается весьма высокая степень дегазации лигатуры. По окончании плавки расплав выпускают из печи, отделяют лигатуруот шлака и разливают на слитки вплоские изложницы.При содержании кремния в металлепосле проплавления деталей отра 5 ботанных электродвигателей и ферросилиция менее 20, количество введенного чугуна менее 0,05 от массыметаллического расплава и температуре расплава в момент дачи чугунаменее 1700 С, степень дегазации лигатуры снижается, вследствие повышеннойрастворимости газов в металле и пониженной интенсивности удаления газов.15 При содержании кремния в металле после проплавления медьсодержащих деталей отработанных электродвигателей и ферросилиция более 30растворимость газов вновь .повышается2 О и они поглощаются из газов и атмосФеры.При повышении количества чугунаболее 0,2 от Массы металличеСкогорасплава и температуры расплава вмомент дачи чугуна выше 1800Спроцесс идет с интенсивным выделениемуглерода, происходит интенсивное перемешивание металла и шлака, что сопровождается обратным поглощениемгаза из атмосферы и шлака.Способ позволяет получать лигатуру с содержанием водорода менее1 см/100 г иазота в пределах0,01 масс.%.П р и м е р. В электродуговой печиДС 1,5 сталеплавильного типа проводят три плавки по выплавке лигатуры,содержащей медь и железо, С этойцелью в печи расплавляют 360 кг иэ 40 вести и 200 кг кварцевого песка.Затем в печи под слоем шлака проплавляют 400 кг отработанных роторов истаторов электродвигателей (среднеесодержание меди 20) и по ходу проплавления в печь загружают ферросилиций ФС 75 (содерканне кремния 75),количество которого на плавки, 1-3составляет соответственно 150, 205и 270 кг. При этом получают в печисплавы, содержащие соответственно20, 25 и 30 кремния,После проплавления деталеф электродвигателей и ферросилиция в расплавы вводят электролитическую медь и железный лом в количествах по плавкам соответственно 55 кг меди и 500 кг железа, 60 меди и 545 кг железа, 67 кг меди и 603 кг железа.После их расплавления и нагрева расплава до температур соответственйо по плавкам 1700 1750 и 1800 С в расплав на каждую плавку загружают по 20 кг медной окалины и чугун в количестве по плавкам соответственно 220, 152, и 67 кг..Из таблицы полученная по гни, содержит дорода и в 5 по известной лигатуру полу медного матер таиных электр следует, ч предлагаем в 4,6-6 ра аз меньше ехнологии. ают из нед ала - детаг двигателей о лигатура й техноломеньше во зота, чем При этом фицитного ей отрабоФорму изобретен Спос щий про железа ны меди что, с об полу плавлен и загруо т л целью и ения лие под. шлку в раи ч а ювышения атуры, включ аком меди и плав окалищ и й с я тем пени де Составитель А. Щербаков Н. Кончицкая Техред М. Лоя Коррекароши еда 618 Подписно .комитета СССРний и открытий аушская наб., д. 4/ 965/42ВНИИПИ Госудпо дел113035, Моск Тираж твенно иэобре Ж,Патент", г город, ул. Нроектн иал По окончании плавок расплав выпускают в ковш, сливают шлак, а металл разливают на слитки в плоские чугунные изложницы.Для сравнения проводят плавку по известной технологии. Расплавляют шла кообразующие - 360 кг извести и 200 кг кварцевого песка, затем проплавляют одновременно шихту, состоящую иэ электролитической меди (140 кг) и железного лома (965 кг) , с последующей загрузкой и расплав окалины меди( 20 кг)В полученных по всем 4-м вариантам лигатур определяют содержание меди и кремния, а также на гаэоанализаторе системы фБальцерск" методом вакуум-плавления - содержание водорода и азота.Характеристика проведенных плавок и анализы лигатур представлена в таб 1. .лице. зации лигатуры и расширения сырьеЗО вой базы, плавку начинают проплавлением под шлаком медьсодержащих отходов с доведением содержания кремния в металле до 20-30 ферросилицием и заканчивают пропдавлением35 чугуна при 1700-1800 ОС в соотношениего к массе металлического расплава (0,05 - Я,2): 1.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеО 1. Патент США Р 3918957,кл. 75-10, 1973.2. Патент Польши Р 74262,кл. 40 С 7/04,1971.3. Патент Японии Р 3907,кл. 10 д 16, 1953