способ утилизации металлической стружки

Формула изобретения

1. СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУЖКИ, включающий подготовку шихты, вакуумный отжиг и прессование, отличающийся тем, что прессование проводят в вакууме с одновременным отжигом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прессование проводят при остаточном давлении в камере 1,33(10^-1 10^-3) Па, температуре 0,6 0,8 от температуры плавления материала стружки, при удельном усилии прессования 1 3 от предела текучести материала стружки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области утилизации отходов промышленности, а именно к переработке металлической, в частности титановой, стружки. Продукт переработки может найти применение в производстве вторичных титановых сплавов, в черной металлургии при легировании и раскислении сталей.

Наиболее распространенным (45% от общей массы отходов) и труднее всего перерабатываемым видом отходов является стружка. Сложности, возникающие при ее подготовке к применению, обусловлены тем, что она занимает большой объем, прочна, загрязнена маслами и эмульсиями. Известны способы утилизации отходов металлов путем переработки их в брикеты, например брикеты для модифицирования чугуна, брикеты для производства металлов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ утилизации титановых отходов с помощью холодного брикетирования фигурным пуансоном при удельном усилии прессования 450-600 МПа. Полученные брикеты затем можно использовать в виде электрода при выплавке слитков. Этот способ позволяет вводить в электрод до 70% стружки. Получаемые брикеты имеют изгиб _изг4МПа, плотность 0,6-0,7 от теоретической.

Существенным недостатком аналогов и прототипа являются ограничения по объему вводимых отходов (до 70%), малая плотность электрода (0,6-0,7), что заметно снижает прочностные свойства брикета и производительность процесса при плавке; вызывает необходимость проведения отдельной операции вакуумного отжига стружки, без которого плавку практически вести невозможно из-за сильного газовыделения.

Целью изобретения является создание способа утилизации металлических отходов, обеспечивающего получение продукта со 100% содержанием отходов, повышение прочностных свойств и плотности.

Цель достигается тем, что шихту, состоящую исключительно из металлических отходов, прессуют при температуре, составляющей 0,6-0,8 Т_пл металла отходов, удельном усилии прессования, составляющим 1-3 от предела текучести металла при температуре прессования, при остаточном давлении в камере 1,33 (10^-1-10^-3) Па в течение 30-60 мин, одновременно в процессе нагрева под прессование проводится вакуумный отжиг стружки для удаления газов.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлическую стружку, например титанового сплава, дробят в молотковой дробилке типа 188 ДР до размеров отдельных частиц (5-10)х(5-15) мм. Размолотую стружку подвергают магнитной сепарации на установке типа ПБСУ-40 для удаления железных частиц, затем промывают в обезжиривающем растворе, например, содержащем 20 г/л кальцинированной соды и 30 г/л тринатрий фосфата, после чего промывают в воде и сушат. Подготовленную таким образом стружку брикетируют на прессе усилием 6300 кН с вакуумированием зоны прессования до давления 1,33(10^-1-10^-3) Па, в течение 30-60 мин. Температуру брикетирования для титановых сплавов выбирают в интервале 1000-1150^оС, при этом удельное усилие прессования составляет от 10 до 30 МПа. В процессе прессования до плотности брикета 0,8-0,9 от теоретической происходит диффузионная сварка частиц.

Материалы, использованные для шихты, указаны в табл.1, где приведены параметры предлагаемого способа и свойства полученных брикетов.

При соблюдении заявленных параметров по минимуму, среднему значению, максимуму (вариант 1-3) в брикете обеспечивается, по сравнению с прототипом, повышение плотности на 30-50% и прочности на изгиб в 5-6 раз. В случае, когда параметры техпроцесса выходят за нижний предел (вариант 4), брикет по свойствам в сравнении с прототипом преимуществ не имеет. При выходе параметров за верхний предел (вариант 5) свойства брикета отражаются на уровне материала, получаемого по заявляемым параметрам. Обеспечение же этих параметров связано с усложнением техпроцесса (в частности, вакуумного оборудования) и заметным повышением энергозатрат, которые не компенсируются получаемым эффектом.

Варианты 6-9 показывают, что аналогичным образом можно утилизировать стружку титановых сплавов и других активных металлов, таких как цирконий и ниобий.

Предлагаемый способ позволяет использовать металлические отходы на 100% по сравнению с прототипом.

Полученные брикеты пригодны для выплавки вторичных слитков, при этом выплавка слитков производится в стандартных вакуумно-дуговых печах, в которых выплавляются практически все титановые сплавы.

При реализации предлагаемого способа нет необходимости в создании новых дорогостоящих металлургических печей с электронно-лучевым или плазменным источником тепла.

Вторичные сплавы, выплавленные на базе стружки технического титана марки ВТ1-0, имеют повышенное по сравнению с серийным сплавом на 0,05-0,1% содержание примесей внедрения, таких как кислород, азот и углерод (табл.2), что снижает их пластические характеристики. Однако применять такие материалы для нужд народного хозяйства целесообразно и экономически оправдано.

Указанные брикеты с успехом могут использоваться в черной металлургии вместо ферротитана для легирования и раскисления сталей. Замена ферротитана на брикетированную титановую стружку дает возможность получить значительный экономический эффект в результате резкого снижения энергоемкости процессов по подготовке титаносодержащих материалов, применяемых в черной металлургии, высвобождении плавильных мощностей по производству ферротитана.