Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов

.О,Патона д "ЭлектВ.БуцкийП.Сисев и шлаковый ковая вь в. - Кие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Медовар Б.И. и др. Электропереплав, М 1963, с, 160 - 161.Лютый И.Ю. и др. Электрошлаплавка и рафинирование металлоНаукова думка, 1982, с, 188. Изобретение относится к специальной злектрометаллургии и предназйачено для злектрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных материалов.Рациональное использование и возвращение в производство образующихся как на стадии металлургического передела, так и при последующей обработке различных видов отходов металлов и сплавов представлЬ ет важную народнохозяйственную задачу. В особом положении находится утилизация стружки, металлической пыли, шлама жаропрочных никелевых сплавов, образующихся в больших количествах на авиастроительных предприятиях.Существующие способы переплава стружки в дуговых и открытых индукционных печах не обеспечивают требуемого ка(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОКОГО ПЕРЕПЛАВА НЕКОМПАКТНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение касается специальной злектрометаллургии и предназначено для злектрошлакового переплава стружки, металлической пыли, шлама и других некомпактных отходов, Целью изобретения является снижение потерь тепла и повышение производительности переплава, Способ заключается в том, что некомпактные материалы загружают со скоростью 1,05- 1,5 скорости их плавления, а температуру шлака в верхних обьемах шлаковой ванны поддерживают 1750 - 1800 С, Способ позволяет снизить потери тепла с 15 О до нуля и увеличить производительность на 307 ь.2 табл. чества металла по содержанию примесей,опоступающих в металл из футеровки печей, электродов и образующихся в результате взамодействия металла с атмосферой. К тому же при таких способах переплава высок угар легирующих (от 10 до 20;ь).Утилизация отходов дорогостоящих жаропрочных никелевых сплавов может быть успешно решена на основе злектрошлакового процесса, Электрошлаковый переплав некомпактных отходов жаропрочных сплавов может быть осуществлен по различным схемам. Условно способы злектрошлакового. реплава некомпактных отходов можно разбить на три вида: изготовление и переплав расходуемого электрода в слое шлака (пре дусматривает формирование в охлаждаемой медной изложнице слитка, получаемого5 10 15 20 25 30 40 на в табл. 1 50 55 за счет переплава трубчатого электрода,свернутого металлошихтой); переплав отходов подающихся шнековым устройствам,где столб отходов, заключенный в трубу,является одновременно и электродом; переплав с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами и постепеннойзагрузкой стружки.Способ с нагревом шлаковой ванны нерасходуемыми электродами более перспек,тивен и может быть реализован в промышленности,С разработкой нерасходуемых мета лических электродов появилась возмокностьреализовать эту технологию и для жаропрочных сплавов, Ранее, при ведении электрошлакового процесса графитовымиэлектродами, этого нельзя было сделать изза опасности науглероживания металла,Однако способы электрошлакового переплава некомпактных отходов имеют недостатки, Вариант переплава прессованного расходуемого электрода не рационален, так как операция прессования струккии других отходов жаропрочных сплавовчрезвычайно трудоемка и сложна,Трудности переплаваотходовсо шнековым толкателем заключаются в подачестружки, особенно витой, шнековым толкателем и передаче токов большой величинычерез столб стружки.Переплав с нерасходуемыми электродами лишен перечисленных недостатков и обладает рядом преимуществ. Основание егопреимущества заключается в возможностираздельного регулирования мощности, подводимой к шлаковой ванне, и скорости загрузки отходов, что позволяет в широкихпределах изменять температуру, количество и состав шлака, а также регулироватьэнергетические показатели процесса и параметры теплообмена.К недостаткам этого способа можно отнести высокие потери тепла излучением споверхности шлаковой ванны (до 20 )ивоэможНости попадания в металлическуюванну непроплавившейся в шлаке шихты.Целью изобретения является снижениепотерь тепла и повышение производительности проплава шихты.Поставленная цель достигается тем, чтонекомпактные материалы загружают со скоростью 1,0 - 1,5 скорости их плавления, атемпературу шлака в верхних обьемах шлаковой ванны поддерживают 1750 - 1800 С.Сущность способа заключается в следующем,При загрузке металлошихты сверху нашлак на ее частицах намораживается шлаки они находятся в верхних слоях шлаковой ванны, По мере прогрева и расплавления намораживающего на шихте шлака металлические частицы все глубже опускаются в шлаковую ванну, где, прогреваясь, также расплавляются, Если скорость загрузки шихты поддерживать выше скорости ее плавления, то на поверхности шлаковой ванны образуется слой из металлошихты, Таким образом зеркало шлаковой ванны будет закрыто и не будет потерь тепла излучением. Если к тому же область тепловыделения в шлаковой ванне-сместить в верхние обьемы, то производительность проплава возрастает. Плавление стружки или другой шихты будет происходить по всей площади шлаковой ванны, к чему стремятся при традиционном ЭШП расходуемого электрода, увеличивая коэффициент заполнения кристаллизатора,Металлошихта будет плавится в верхних слоях шлаковой ванны и капельки металла будут проходить через шлак. При этом резко увеличивается количество каплеобразований, что, с одной стороны, уменьшает перегрев металла, а с другой, обеспечивает неглуаокую плоскую металлическую ванну, что исключает попадание в жидкий металл непроплавившейся шихты и хорошее удаление примесе "; металлической ванны.Предлагаемый способ прост и легко реализуем в промышленности, Скорость подачи металлошихты можно ре-.улировать размерами шибера на бункере с шихтой или амплитудой и частотой колебаний вибропитателя, а смещение зоны тепловыделения в верхние обьемы шлаковой ванны - за счетповышения напряжения на электродах и работой их в верхних слоях шлака,Зависимость показателей процесса отскорости загрузки металлошихты приведеКак видно из табл. 1 при скорости загрузки, равной скорости плавления т.е, 1,0), наблюдается уменьшение потерь тепла, Одновременно растет и производительность проплава, Увеличивать скорость загрузки бо-. лее чем 1,5 скорости проплава нецелесообразно, так как потерь тепла нет и нет увеличения производительности проплава. К тому же возможно под действием веса насыпанного на шлак слоя шихты выдавливание шлака у стенок кристаллизатора наверх и нарушение или прекращение электрошлакового процесса,Зависимость показателей процесса от температуры шлаковой ванны в верхнихобьемах приведена в табл, 2. Из представленных в табл. 2 данныхвидно, что с повышением температуры увеличивается и производительность, однако1700073 при температурах выше 1800 С начинается обильное выделение дыма и фторидов, содержание которых превышает предельно допустимые нормы. Это связано с разложением компонентов -составляющих шлака - при таких температурах. Для .переплава применяют в основном шлаки системы СаР 2 - СаО - АеОз, которые обеспечивают стабильность электрошлакового процесса, высокие тепловыделения в шлаке и производительность процесса, а также чистоту переплавляемой шихты и рафинирование от примесей ме.галла,При использовании предлагаемого способа уменьшаются потери тепла излучением с поверхности шлаковой ванны, увеличивается производительность переплава, исключается попадание непроплавленной шихты в металлическую ванну, увеличивается количество точек плавления и образования капель металла, уменьшается перегрев металла в капле, обеспечивается плоская неглубокая металлическая ванна и хорошие условия для всплывания включений.Отличительные особенности предлагаемого способа по сравнению с известным следующие; за счет скорости загрузки выше скорости плавления металлошихты на поверхности шлаковой ванны поддерживается слой из металлошихты; зона тепловыделения смещается в верхние объемы шлаковой ванны.П р и м е р. Проводят опробывание способа на кристаллизаторах 100, 170 и 270 мм, а также на установке 90-105 в кристаллизаторе диаметром 400 мм.Вес наплавляемых слитков из стружки, пыли и шлака составляет 450-500 кг. Таблица 1 имечание. Чл, - скорость плавления шихт Опыты показали, что при скорости загрузки шихты выше скорости ее плавленияпотери тепла излучением с 15 снижаютсядо нуля, при этом производительность пере 5 плава увеличивается на 30 (с 180 до250 кг/ч).Подводимая к шлаковой ванне мощ-ность постоянная (порядка 250 кВт), напряжение повышают с 50 до 60 В, а ток снижают10 с 5000 до 4000 А. При этом охлаждаемыеметаллические электроды вместо 100 мм заглубля ют в шлак на 40 мм, Температура шлака в верхних слоях (около 50 мм, при общейглубине шлаковой ванны 150 мм) почти на15 100 С выше и составляет 1800 С.Электрошлаковый процесс протекаетстабильно и устойчиво, Мегаллошихта рассыпается на поверхности шлаковой ванныпрактически равномерно. В отдельные мо 20 менты при переплаве стружки возникаютнебольшие дуговые разряды от электродовна стружку. Однако этот недостаток устраняется за счет электроизоляции электродавыше уровня шлаковой ванны. Одним из25 самых эффективных путей является защитаэлектрода шлаковым гарнисажем,Ф о р мул а из о бр ете ни яСпособ .электрошлакового переплавене комп актн ых материалов, и реимущест 30 веннс металлической пыли и шлама, включающий постепенную их загрузку и плавение в шлаке, нагреваемом с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемыхэлектродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,35 с целью снижения потерь тепла и повышения производительности переплава, некомпактные материалы шлака в верхнихобъемах шлаковой ванны поддерживают1750-1800 С.401700073 Таблица 2 Составитель Т.МорозоваТехред М.Моргентал Корректор М,Кучерявая Редактор С.Пекарь Заказ 4444 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственною комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101