Способ получения непрерывной профильной заготовки из термитной стали


 


Владельцы патента RU 2404018:

Общество с ограниченной ответственностью "Амуртермит" (RU)

Способ включает непрерывную подачу в металлоприемник спрессованного из термитной шихты стержня, имеющего плотность 3300-4500 кг/м3, образование расплава термитной стали путем воспламенения стержня, подачу расплава из металлоприемника в профильный кристаллизатор. Затем в нем происходит формирование непрерывной профильной заготовки. Обеспечивается получение непрерывной профильной заготовки с прогнозируемыми физико-механическими свойствами и структурой из отходов металлургического производства без использования традиционных печей периодического действия. 1 ил.

 

Способ относится к металлургическому производству, в частности к способам получения непрерывного стального профиля, и может быть использован в металлургии.

Известен способ получения стали восстановлением из окалины, используемый в технологии термитной сварки, при котором соединяемые концы деталей, установленные с некоторым зазором, заформовывают огнеупорной массой и подогревают. Термитной смесью из алюминиевого порошка и окалины (Fe3O4), содержащей не менее 25% О и 70% Fe, заполняют тигель, расположенный над формой. Зажигание термита в тигле производят дугой, специальным запалом или термоспичками; начавшееся горение протекает быстро, в течение нескольких секунд распространяясь на весь объем термитной смеси, и проходит по реакции

3Fe3O4+8Al+4Al2O3+9Fe.

После окончания в тигле окислительно-восстановительной реакции и некоторой выдержки термитный металл выпускают из тигля и заливают в межстыковое пространство. Через несколько часов форму снимают и срубают литники и прибыли [Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г.А.Николаев (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1978. Т.1. / Под ред. Н.А.Ольшанского. 1978. 504 с., ил., см. стр.477].

Реализация метода позволяет рационально использовать железную окалину, являющуюся технологическим отходом металлургического производства, получать металлоизделия большого сечения.

Однако рассматриваемый способ имеет ряд недостатков. Процесс получения стального изделия энергозатратный, периодический, поэтому производительность невысока, получение непрерывного профильного металлоизделия невозможно.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ, используемый в устройстве непрерывного горизонтального литья [Специальные способы литья: Справочник. / В.А.Ефимов, Г.А.Анисович, В.Н.Бабич и др. Под общ. ред. В.А.Ефимова. - М.: Машиностроение, 1991. - См. стр.500]. Получение металлоизделия при помощи данного устройства осуществляется следующим образом: расплав заливают в металлоприемник, из которого он попадает в полость охлаждаемого кристаллизатора и затвердевает, образуя металлоизделие, которое циклически извлекают из кристаллизатора затягивающим устройством.

Рассмотренный способ обладает рядом недостатков. При реализации процесса возможность непрерывного получения металлоизделия отсутствует, процесс характеризуется высокими затратами энергии на получение расплава металла.

Эти и другие недостатки устраняются заявленным способом. Задача, решаемая заявленным способом, заключается в возможности утилизации металлоотходов машиностроительного производства и получении непрерывной профильной заготовки с различным профилем сечения из термитной стали без использования энергозатратного процесса печного переплава компонентов стали. При этом обеспечивается возможность получения стального расплава в результате экзотермической восстановительной реакции и изготовления из расплава непрерывной профильной заготовки.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения непрерывной профильной заготовки из термитной стали, включающем приготовление расплава металла и формирование непрерывной профильной заготовки, предварительно прессуют термитную шихту в стержень плотностью 3300-4500 кг/м3, который непрерывно подают в расплав металла.

Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим решением обеспечивается посредством подачи прессованного термитного стержня плотностью 3300-4500 кг/м3 в металлоприемник, откуда получаемый в металлоприемнике посредством экзотермической реакции расплав стали поступает в профильный кристаллизатор, в результате чего образуется непрерывная стальная профильная заготовка.

В данном случае исключается возможность неполного прохождения окислительно-восстановительной реакции и появления структурных различий тела получаемого стального профиля. Экономичность процесса обеспечивается исключением из процесса получения расплава стали традиционных металлургических печей и отсутствием необходимости дополнительного нагрева стальной заготовки для получения непрерывного стального профиля.

Получение термитного стержня плотностью более 4500 кг/м3 нецелесообразно, т.к. такой стержень имеет сколы поверхности, образующиеся вследствие высоких внутренних напряжений. Получение термитного стержня прессованием порошка термитной смеси до плотности 3300 кг/м3 нецелесообразно вследствие низкой прочности такого стержня.

Способ получения непрерывной профильной заготовки из термитной стали может быть осуществлен при помощи установки, указанной на чертеже. На чертеже показана установка с вертикальным сечением металлоприемника.

Реализация способа осуществляется при помощи установки, состоящей из бункера-дозатора 1, в котором происходит перемешивание фракционного термитного материала, прессующего устройства 2, в донной части которого расположено калибрующее отверстие для выхода термитного стержня 3, свободным концом погружаемого в металлоприемник 4, снабженный разделительной перегородкой 5, леткой 6 для скачивания шлака 7. Металлоприемник 4 в донной части снабжен леткой 8 для выливания образующегося в результате экзотермической реакции металла 9, поступающего в профилирующий кристаллизатор 10, из которого выходит непрерывная стальная заготовка с сечением, определяемым профилирующим кристаллизатором. Профилирующий кристаллизатор может формировать профильную заготовку как в гравитационном состоянии, так и воздействием давления - прокаткой или штамповкой.

Способ получения непрерывной профильной заготовки из термитной стали осуществляют следующим образом.

В бункере-дозаторе 1 происходит смешивание компонентов термитного материала с его дозированием в прессующее устройство 2. Термитная смесь состоит из алюминиевого порошка и окалины (Fe3O4), содержащей не менее 25% О и 70% Fe. Из донной части прессующего устройства 2, снабженного реверсом для устранения возможных аварийных ситуаций, выходит уплотненный термитный материал в виде прессованного стержня 3 плотностью 3900 кг/м3 сечением, определяемым калибрующим отверстием прессующего устройства. Стержень 3 из прессующего устройства 2 свободным концом подается в металлоприемник 4. В металлоприемнике 4 стержень 3 из термитной смеси воспламеняют активатором. В качестве активатора реакции может использоваться дуга, специальный запал или термоспички. Процесс горения протекает в металлоприемнике 4 быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитной смеси, и проходит по реакции

3Fe3O4+8Al+4Al2O3+9Fe.

Реакция осуществляется в непрерывном режиме по мере горения прессованного стержня из термитной смеси. Реверс необходим для осуществления возможности остановки процесса, при этом можно регулировать скорость подачи стержня в зону реакции. В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 7, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 9. Шлак непрерывно скачивается из металлоприемника через летку 6, а металл 9 - через летку 8. Разделительная перегородка 5 установлена в металлоприемнике 4 для предотвращения перемешивания шлака 7 с расплавом стали 9, который через летку для скачивания расплава образующейся термитной стали непрерывно подается в профилирующий кристаллизатор 10. Из кристаллизатора 10 выходит непрерывная стальная профильная заготовка, сечение которой определяется профилем кристаллизатора при гравитационном формировании или его конструкцией при прессовании заготовки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в непрерывном режиме получать стальной профиль однородной структуры без применения плавильных печей.

Заявленный способ позволяет получать непрерывную профильную стальную заготовку с прогнозируемыми физико-механическими свойствами и структурой из отходов металлургического производства без использования традиционных печей периодического действия, что приводит к снижению себестоимости и повышению качества стальной заготовки.

Способ получения непрерывной профильной заготовки из термитной стали, включающий непрерывную подачу в металлоприемник спрессованного из термитной шихты стержня с плотностью 3300-4500 кг/м3, образование расплава термитной стали путем воспламенения стержня, подачу расплава из металлоприемника в профильный кристаллизатор и формирование в нем непрерывной профильной заготовки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве полых слитков методом ЭШП нержавеющих титансодержащих марок стали.

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, а именно к системам электрошлакового переплава с холодным металлоприемником (ЭШПХМ) для рафинирования и производства требуемых металлов, таких как титан, алюминий, никель или их сплавов.

Изобретение относится к центробежному электрошлаковому литью крупногабаритных деталей трубопроводной арматуры, преимущественно тройников для соединения труб. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов в шихтовые прутковые заготовки посредством электрошлакового кокильного литья.
Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих и/или использующих технологическую оснастку для горячей обработки металла давлением.
Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковому кокильному литью, используемому для переработки отходов сталей и сплавов, предварительно сваренных в электрод.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для литья любых металлов, например тугоплавких и химически активных, вакуумным электродуговым переплавом.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к устройству и способу, используемым при рафинировании и разливке слитков и заготовок большого диаметра из металлов и металлических сплавов, склонных к сегрегации во время разливки, а также к заготовкам и изделиям, полученным с использованием способа и/или устройства.

Изобретение относится к области металлургии, в частности может быть использовано для литья любых металлов, включая химически активные и тугоплавкие металлы. .
Изобретение относится к металлургии, а именно к электрошлаковому кокильному литью, в частности для переработки отходов сталей и сплавов, предварительно сваренных в электрод.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке кусковых и стружечных отходов инструментального производства для производства слитка из инструментальной стали

Изобретение относится к области специальных видов литья, а именно к способам электрошлакового литья (ЭШЛ) трубных заготовок из железоуглеродистых сплавов для изделий ответственного назначения, которые можно использовать в заготовительном производстве машиностроения, а также в нефтегазохимической и энергетической отраслях промышленности

Изобретение относится к области специальных видов литья, а именно к способам электрошлакового литья трубных заготовок из сталей различных классов для изделий ответственного назначения, и может быть использовано в различных областях техники, например ракетной, авиационной, а также в нефтегазохимической и энергетической промышленности, использующих трубные заготовки ответственного назначения

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к области изготовления тонкостенных высокопрочных корпусов с использованием электрошлаковой технологии получения стальных трубных заготовок с тонкой стенкой

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве котельных и паропроводных труб методом электрошлакового переплава

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при выплавке крупных полых заготовок с толщиной стенки больше 100 мм
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок из сталей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления сложных по геометрии штамповых вставок и элементов пресс-форм из литых заготовок, получаемых методом электрошлакового кокильного литья (ЭКЛ)

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для электрошлаковой выплавки крупных полых слитков с толщиной стенки более 300 мм и сплошных слитков с диаметром больше 300 мм
Наверх