способ получения расходуемых электродов из металлической стружки
Классы МПК: | C22B9/20 электродуговая переплавка C22B9/18 электрошлаковая переплавка H05B7/07 предназначенные для плавления |
Автор(ы): | Гиршов В.Л., Подпалкин А.М., Трещевский А.Н., Абрамов А.А. |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "Центральный научно- исследовательский институт материалов" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-03-28 публикация патента:
27.01.2003 |
Изобретение относится к металлургической переработке отходов, преимущественно в виде стружки из титановых сплавов, продукт переработки в форме расходуемых электродов применяется при производстве вторичных титановых сплавов, а также для легирования сталей. Способ включает дробление и очистку стружки, вакуумно-термическую дегазацию при 550-650oС, выдержку 1-2 ч. Стружечные брикеты прессуют и загружают с зазором в изложницу, которую перед заливкой одноименным сплавом нагревают до 400-450oС. Изобретение позволяет использовать 100% стружки при получении вторичных литейных сплавов, исключить из процесса изготовления расходуемых электродов дорогостоящую титановую губку, повышать механическую прочность электродов и улучшать качество вторичных сплавов за счет уменьшения содержания примесей внедрения. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ получения расходуемых электродов из металлической стружки, преимущественно из стружки титановых сплавов, включающий дробление и очистку стружки, прессование стружечных брикетов цилиндрической формы, загрузку брикетов в изложницу с зазором, обеспечивающем заполнение жидким металлом, и нагрев изложницы перед заливкой одноименным сплавом, отличающийся тем, что перед прессованием брикетов стружку подвергают вакуумно-термической дегазации при 550-650oС и выдержке 1-2 ч, а нагрев изложницы осуществляют до 400-450oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прессование стружечных брикетов проводят до относительной плотности 0,6-0,75 при отношении высоты брикетов к их диаметру, равном 0,5-3,0. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметры загружаемых в изложницу стружечных брикетов равны между собой, а отношение диаметра брикетов к внутреннему диаметру изложницы составляет 0,8-0,9. 4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что при загрузке брикетов в изложницу на ее дно укладывают брикет с наибольшей относительной плотностью. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения последующего расходуемого электрода используют предыдущий электрод, который расплавляют в количестве, равном массе заливаемого в изложницу сплава при получении последующего электрода.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургической переработке отходов машиностроительного производства, преимущественно в виде стружки, в частности стружки из титановых сплавов. Продукт переработки в форме расходуемых электродов может найти применение при производстве вторичных титановых сплавов, а также в черной металлургии для легирования сталей. Наиболее распространенным (около 45% от общей массы промышленных металлических отходов) и труднее всего перерабатываемым видом отходов является стружка, сложность подготовки которой к переработке заключается в том, что она занимает большой объем, загрязнена эмульсией, техническим маслом, посторонними предметами в виде частиц металлов и твердых сплавов. В настоящее время переработке подвергается незначительное количество стружечных отходов, большая их часть утилизируется не только без учета экономических интересов, но и с нарушением требований экологической безопасности. Известен способ получения расходуемых электродов с использованием 10-15% стружки, остальное - титановая губка /1/, заключающийся в том, что вначале прессуют брикеты, которые затем сваривают в аргоне в расходуемый электрод. Недостатком способа является использование значительного количества дорогостоящей титановой губки, а также недостаточная механическая прочность электродов, что может привести их к разрушению в процессе переплава. Известна технология изготовления расходуемых электродов /2/ из кусковых титановых отходов литейного производства и брикетированной стружки путем укладки в изложницу кусковых отходов и стружечных брикетов с последующей заливкой изложницы жидким одноименным сплавом, который заполняет пустоты между кусками и брикетами и формирует расходуемый электрод. Основным недостатком рассматриваемого аналога является малая доля использования стружечных отходов, так как значительная весовая часть шихты комплектуется из кусковых отходов, лигатуры и титановой губки. Известен способ получения расходуемых электродов /3/ путем заливки одноименным сплавом загруженных в изложницу титановых кусковых отходов и стружечных брикетов (доля использования стружки в шихте составляет 5-10%). К недостаткам данного аналога следует отнести низкий процент использования стружечных отходов и значительное содержание кислорода в слитке, полученном после переплава изготовленного по данному способу электрода, так как из-за загрязнения стружки увеличение количества брикетов в шихте на один процент приводит к повышению содержания кислорода во вторичном сплаве на 0,008%. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом является способ получения расходуемых электродов из титана и его сплавов /4/, в основном из отходов в виде кусков скрапа, обрези и стружки. Способ характеризуется тем, что предварительно проводят подготовку шихты, загрузку ее в изложницу и заливку расплавленным сплавом. В случае использования шихты в виде стружечных брикетов, последние загружают в изложницу с зазором, обеспечивающим заполнение объема изложницы жидким металлом, а перед заливкой изложницу нагревают до 300-350oС. Кроме того, в зависимости от объемной загрузки изложницы шихтой используют различные методы заливки жидкого металла. Данному способу присущи недостатки аналогов, в основе которых лежит малая доля вовлекаемых в металлургический передел стружечных отходов, а также значительное содержание примесей внедрения в виде углерода, кислорода, водорода и азота, ухудшающих механические свойства вторичных сплавов, полученных после переплава электродов. Кроме того, недостаточный нагрев изложницы перед заливкой может привести к осыпанию стружки в процессе переплава электрода из-за слабого диффузионного сцепления материала брикетов и жидкого сплава. Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в 100% вовлечении стружки в металлургический передел, исключении из процесса изготовления расходуемых электродов дорогостоящей титановой губки, в повышении механической прочности электродов и улучшении качества вторичных сплавов за счет уменьшения содержания примесей внедрения. Поставленная задача решается за счет того, что в процессе получения расходуемых электродов стружку подвергают дроблению, очистке, вакуумно-термической дегазации (ВТД) при 550-650oС и выдержке 1-2 ч, затем стружку прессуют в цилиндрические брикеты, которые загружают в изложницу с зазором, обеспечивающим заполнение жидким металлом, а перед заливкой изложницы одноименным сплавом ее нагревают до 400-450oС. Отличием способа является проведение ВТД стружки перед ее прессованием в брикеты и нагрев изложницы вместе с загруженными в нее брикетами до 400-450oС, а также то, что холодное прессование брикетов ведут до относительной плотности 0,6-0,75 при отношении высоты брикета к его диаметру от 0,5-3, при этом диаметры загружаемых в изложницу брикетов равны между собой, отношение диаметра брикетов к внутреннему диаметру изложницы составляет 0,8-0,9, на дно изложницы укладывают брикет с наибольшей относительной плотностью, а для изготовления последующего электрода используют предыдущий электрод, который расплавляют в количестве, равном массе заливаемого в изложницу сплава при изготовлении предыдущего электрода. Оптимальные последовательность проведения операций и режимы осуществления способа определены экспериментальным путем. При ВТД с поверхности стружки удаляются примеси, снимается деформационный наклеп, образующийся при механической обработке сплава и дроблении стружки, в результате чего усилие прессования стружки снижается на 20-30% (при заданной плотности брикета). Температура дегазации от 550oС до 650oС при выдержке 1-2 ч обеспечивает наибольший эффект удаления газовых примесей и снижение поверхностной микротвердости стружки (наклепа), повышение температуры ВТД более 650oС и выдержке более 2 ч экономически не оправдано по причине значительных энергозатрат. Нагрев изложницы до 400-450oС обусловлен необходимостью создания наибольшего сцепления материала стружечных брикетов и заливаемого одноименного сплава. Относительная плотность брикетов в пределах 0,6-0,75, величина литейного зазора от 0,8 до 0,9 отношения диаметра брикетов к внутреннему диаметру изложницы, отношение высоты брикета к его диаметру в диапазоне 0,5-3 и установка на дно изложницы брикета с наибольшей плотностью выбраны из условия обеспечения достаточной механической прочности расходуемых электродов и литейных свойств заливаемого в изложницу одноименного сплава. Способ осуществляют следующим образом. Металлическую стружку, преимущественно из титановых сплавов, дробят в молотковой дробилке типа 188 ДР до размера отдельных частиц (5-10)![способ получения расходуемых электродов из металлической стружки, патент № 2197548](/images/patents/273/2197010/8226.gif)
![способ получения расходуемых электродов из металлической стружки, патент № 2197548](/images/patents/273/2197010/8226.gif)
1. Кипарисов С.С. и др. Переработка титанового скрапа, М., 1984, вып.1. 2. Филин Ю. А. и др. Переработка и использование титановых отходов в литейных цехах, ж-л "Литейное производство", 2000, 7, с.21. 3. Абрамова К.Б. и др. Брикетирование титановой стружки под воздействием коротких импульсов электрического тока, ж-л "Цветные металлы", 1998, 12, с. 70-74. 4. Патент РФ 2081727, В 22 D 27/00, 1997, БИ 17.
Класс C22B9/20 электродуговая переплавка
Класс C22B9/18 электрошлаковая переплавка
Класс H05B7/07 предназначенные для плавления