Способ брикетирования металлической стружки

Изобретение относится к области брикетирования металлической стружки и может быть использовано преимущественно при изготовлении брикет-электродов для электрошлакового переплава (ЭШП). Металлическую стружку дробят до получения элементов двух фракций, смешивают фракции, осуществляют очистку смеси и компактирование в брикет прессованием. В процессе дробления получают одну из двух фракций в форме многогранника размером 0,2-0,6 мм, а элементы второй фракции - чешуйчатой формы длиной 20-50 мм. Смешивание фракций осуществляют в весовом соотношением первой фракции ко второй 4:1-8:1, прессование полученной смеси осуществляют в направлении, перпендикулярном длинной оси брикета. Затем брикет подвергают спеканию в восстановительной среде. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик материала брикета и повышение производительности переплава при выплавке материала методом ЭШП. 1 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области брикетирования металлической стружки и может быть использовано для изготовления брикет-электродов для электрошлакового переплава (ЭШП).

Свойства материала, получаемого в результате переплавки брикетированной металлической стружки, в значительной степени зависят от качества переплавляемого брикета. Для повышения качества существуют разные способы брикетирования.

Известен способ брикетирования металлической стружки [1], в котором стальную стружку дробят до размера не более 12 мм, перемешивают, очищают от влаги и органических примесей, нагревают и осуществляют горячее прессование в пресс-форме. Перемешивание, очистку и нагрев осуществляют одновременно во вращающемся наклонном барабане.

Известен также способ брикетирования металлической стружки [2], в котором в стальную стружку вводят дополнительно металлический или металлоабразивный шлам в количестве 5-25% от общего веса, после чего образовавшуюся смесь формуют в пористый слой плотностью 700-1400 кГ/м2 и пропускают через зону нагрева.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ брикетирования металлической стружки [3], принятый за прототип, при котором стружку подвергают дроблению до получения элементов двух фракций чешуйчатой формы длиной 15-25 и 50-60 мм. Полученные фракции смешивают с весовым соотношением 1:1-1:1,5, очищают от загрязнения, сушат и уплотняют в пресс-форме.

К недостаткам прототипа следует отнести следующее:

При уплотнении брикета в пресс-форме чешуйки располагаются длинной стороной в направлении, перпендикулярном направлению прессования. Сцепление между длинными сторонами чешуек оказывается недостаточным, в результате чего возникает значительная анизотропия прочностных характеристик материала в брикете.

Брикеты, полученные указанным способом, переплавляют в обычных печах с получением материала с низкими механическими характеристиками из-за угара легирующих элементов, загрязнения неметаллическими включениями и т.д. Для получения из металлической стружки высококачественного материала целесообразно использовать метод электрошлакового переплава (ЭШП).

Брикеты, полученные способом по прототипу, нельзя использовать для переплавки их в установках ЭШП из-за низкой прочности материала в направлении, перпендикулярном длинной оси брикета. Это вызвано тем, что сильные электрические токи, протекающие через брикет, используемый в качестве электрода, вызывают растягивающие напряжения в направлении, перпендикулярном протеканию электрического тока, приводя к разрушению материала брикета.

Техническим результатом изобретения является разработка способа брикетирования металлической стружки для ЭШП, обеспечивающего повышение прочностных характеристик материала брикета.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе брикетирования металлической стружки, включающем ее дробление до получения элементов двух фракций, смешивание фракций, очистку смеси и компактирование, смеси в брикет прессованием, согласно изобретению,

в процессе дробления одну из двух фракций получают в форме многогранника размером 0,2-0,6 мм, а элементы второй фракции - чешуйчатой формы длиной 20-50 мм. Смешивание фракций производят с весовым соотношением первой фракции ко второй 4:1-8:1, а прессование полученной смеси осуществляют в направлении, перпендикулярном длинной оси брикета, а затем производят последующее спекание брикета в восстановительной среде.

Использование частиц чешуйчатой формы повышает электропроводность и прочность материала вдоль длинной оси брикета, что дает возможность увеличить плотность пропускаемого тока. Вместе с тем при использовании только одних чешуйчатых частиц происходит снижение прочностных характеристик в перпендикулярном направлении за счет растягивающих напряжений, возникающих при пропускании тока, что приводит к нарушению сплошности материала.

Использование наряду с чешуйчатыми элементами фракций элементов многогранной формы позволяет улучшить качество материала без снижения электропроводности вдоль длинной оси брикета-электрода.

Смешение элементов первой фракции в форме многогранника размером 0,2-0,6 мм и элементов второй фракции - чешуйчатой формы длиной 20-50 мм приводит к более равномерному распределению прочностных характеристик материала, за счет чего улучшается припекаемость элементов фракций друг к другу при спекании брикета, что повышает прочность материала брикета.

Прессование смеси в направлении, перпендикулярном длинной оси брикета, позволяет повысить плотность электрического тока при использовании брикета в качестве электрода при ЭШП, что повышает производительность процесса плавки.

Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа брикетирования металлической стружки.

В качестве исходного материала были использованы стружковые металлические отходы стали 40Х. Дробление стружки проводилось в два этапа. На первом этапе была использована молотковая мельница типа ДМ.3Х2. В результате размола при различных режимах получены чешуйчатые элементы первой фракции размерами: 20 мм, 30 мм и 50 мм. На втором этапе необходимая порция чешуйчатых элементов первой фракции была раздроблена в дезинтеграторе типа ИНД-380 при различных режимах до получения элементов второй фракции в виде многогранников размером 0,2-0,6 мм и 0,6-2,0 мм. Затем элементы обеих фракций смешивались в двухконусном смесителе в различных соотношениях (см. Таблицу). Полученная смесь подвергалась прессованию при давлении 600 МПа. Прессованные брикеты спекались при температуре 1150°С в течение 40 минут в восстановительной среде.

Таблица
Характерные признаки способа и получаемые результаты Предлагаемый способ Прототип
Нижнее значение Среднее значение Верхнее значение
Характерные признаки способа Размер элементов чешуйчатой формы (мм) 20 30 50 60 и 20
Размер элементов многогранной формы (мм) 0,2 0,4 0,6 Отсутствуют
Соотношение частиц многогранной и чешуйчатой формы 4:1 6:1 8:1 0:1
Получаемые результаты Прочность растяжения материала брикета (МПа) В направлении прессования 170-180 170-180 160-180 40-60
Перпендикулярно направлению прессования 220-240 200-220 180-200 160-180
Отношение σ111 1,3 1,2 1,1 3,4

Как следует из данных, приведенных в таблице, использование длины элементов фракций чешуйчатой формы меньше заявленной снижает эффект их влияния на прочностные характеристики материала. Использование более длинных элементов фракций приводит к их смятию вдоль длинной оси и появлению микротрещин.

Использование элементов фракций многогранной формы меньших размеров снижает прочностные характеристики материала из-за их повышенного наклепа и окисления. Более крупные элементы фракций плохо формуются в брикет, происходит его осыпание, значительное число материала теряется.

В основе изобретения лежат экспериментально установленные авторами факты и соотношения:

- положительное влияние одновременного использования частиц разной формы (неправильного многогранника, близкой к овальной, и чешуйчатой) на формуемость и прочность материала;

- оптимальное соотношение указанных фракций в диапазоне 4:1-8:1.

При использовании предлагаемого способа был получен материал брикет-электрод, изотропный по прочностным свойствам.

Технико-экономический эффект определяется снижением времени переплавки в процессе ЭШП и за счет повышения качества материала брикета.

Источники информации

1. Патент РФ №2354723, С22В 1/248 «Способ брикетирования стальной стружки», опубл. 10.05.2009 г., Бюл. №13.

2. Патент РФ №2266969, С22В 1/248, 7/00. «Способ брикетирования металлической стружки и устройство для его осуществления», опубл. 27.12.2005 г., Бюл. №36.

3. Патент РФ №2146719, С22В 1/248, B22F 8/00 «Способ брикетирования металлической стружки», опубл. 20.03.2000 г. - Прототип.

Способ брикетирования металлической стружки, включающий дробление стружки до получения элементов двух фракций, смешивание фракций, очистку смеси, компактирование смеси в брикет прессованием, спекание брикета, отличающийся тем, что в процессе дробления получают одну из двух фракций в форме многогранника размером 0,2-0,6 мм, а элементы второй фракции - чешуйчатой формы длиной 20-50 мм, смешивание фракций производят в весовом соотношением первой фракции ко второй 4:1-8:1, прессование полученной смеси осуществляют в направлении, перпендикулярном длинной оси брикета, а затем брикет подвергают спеканию в восстановительной среде.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов, включающий смешение углеродного наполнителя с измельченным углем, добавление связующего вещества и брикетирование смеси под давлением, при этом осуществляют сухое смешение углеродного наполнителя, представляющего собой отходы производства алюминия, анодной массы и электродов в количестве 25,01-85,00 мас.% с измельченным бурым углем до получения 100% сухой массы с последующим добавлением к сухой массе связующего вещества.

Изобретение относится к компактированному металлургическому изделию, содержащему смесь органических, неорганических и влагосодержащих веществ, а также способу его производства и применению.
Изобретение относится к области металлургической переработки отходов черной и цветной металлургии и может быть использовано в получении окатышей для восстановительной плавки на чугун и глиноземистый шлак.
Изобретение относится к металлургии, а именно к подготовке железосодержащих отходов металлургического производства в виде окалины для последующего брикетирования.

Изобретение относится к экономичным способам разрушения массивных чугунных монолитов, в том числе отработанных чугунных прокатных валков и может быть использовано в копровых цехах металлургических комбинатов и на предприятиях переработки металлолома.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подготовке шихтовых материалов для выплавки чугуна и стали. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве промывочных материалов и при выплавке чугуна в доменных печах. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к утилизации мелкой фракции ферросплавов. .

Изобретение относится к способу переработки отходов магнитов, преимущественно на основе железа-бора-редкоземельного элемента, в котором ранее спеченные магниты были уже использованы или отбракованы в процессе производства.
Изобретение относится к черной и цветной металлургии, в частности к утилизации кремнийсодержащих отходов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению низкопористых порошковых материалов на основе железа. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению антифрикционных композиционных материалов на основе меди. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке металлической стружки, и может быть использовано при изготовлении брикетов из стружки титана и его сплавов.

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких металлов подгруппы титана. .
Изобретение относится к области переработки стальных шлифовальных, обкатных и других шламов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способам изготовления порошковых материалов на основе стружки горячей штамповкой. .
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированной смеси “стружкового” и алюминиевого порошков.

Изобретение относится к переработке отходов металлообрабатывающего производства в виде металлической стружки, преимущественно титановых сплавов. .
Изобретение относится к переработке отходов металлургической промышленности, в частности к переработке замасленной прокатной окалины металлургического производства. При осуществлении способа осуществляют подготовку шихты путем смешивания замасленной окалины с содержанием масла до 15% и воды не более 10% с незамасленной окалиной в количестве от 10 до 30%, отделяют масло и воду в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. При этом осуществляют инициирование реакции горения путем подачи кислородосодержащего газа с содержанием кислорода от 50-100% включительно. Причем направление волны горения совпадает с направлением массопереноса газа. Замасленную окалину с содержанием воды более 10% предварительно доводят до содержания воды 10% центрифугированием или сушкой. Изобретение обеспечивает утилизацию окалины при экономии топлива с получением высококачественного сырья для металлургической промышленности. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области брикетирования металлической стружки и может быть использовано преимущественно при изготовлении брикет-электродов для электрошлакового переплава

Наверх