Способ получения лигатуры

 

Союз Соаетскнк

Соцналистичесник

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (n)815045 (бт) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 07. 78(21)2646014/22-02 (51)pA указ

С 21 С 5/52 с присоединением заявки ¹Государствениый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230381 Бюллетень 89 11

Дата опубликования описания 23. 03. 81 (5Ç) УДК669. 187. 25 (088. 8) Б. И. Байрамов, В. П. Зайко, С. С. щербаков, A. М. Мельников, М. A. Рысс, Е. И. Зарецкий, P. A. Невский и В. Н. Гусаров (72) Авторы изобретения

Челябинский ордена Ленина электрометаллургический комбинат (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ!

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству ферросплавов и лигатур, например лигатуры, содержащей медь и железо.

Лигатура, содержащая 5-30% меди, 5-15% кремния, остальное железо, используется для легирования чугуна, из которого изготавливаются цилиндры двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время лигатуру, содержащую медь и железо, выплавляют в электродуговых и индукционных печах 15 путем проплавления электролитической меди, железа илегирующих элементов ремния, марганца, хрома и др.)..

Недостатки действующей техноло- gp гии — высокое содержание газов (азо- . та и водорода) в получаемой лигатуре, а также недостаточная сырьевая база вследствие дефицитности электролитической меди. 25

Известен способ получения сплаВа меди и железа, заключающийся в плавке расходуемого электрода из железа, заполненного медью, в соотношении железа 85-15%, меди 15-85%, 30

2 под слоем шлака, содержащего фторид металла 1(.

Известен также способ плавки стружки, отходов и лома, содержащих медь и ее сплавы, заключающийся в плавке под слоем флюса загружаемого материала в область бурления зеркала ванны со скоростью равной скорости плавления шихты 12 .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства медно-железной лигатуры, заключакщийся в расплавлении шлака с последующим проплавлением под шлаком меди, железа и окалины 31 .

Недостатками известных способов являются повышенная газонасыщенность лигатуры, вследствие растворения из атмосферы и внесенного с материалом водорода и азота в процессе плавки; недостаточная сырьевая база, вследствие дефицитности электролитической меди.

Цель изобретения — повышение степени дегазации лигатуры в процессе получения и расширение сырьевой базы.

Поставленная цель достигается тем, что плавку начинают проплавлением под шлаком медьсодержащих

815045 отходов (,например деталей отработанных электродвигателей ) с доводкой, содержания кремния в металле до

20-30Ъ ферросилицием и заканчивают проплавлением чугуна при температуО

I ре 1700-1800 С и весовом соотноше— нии его к маосе металлического расплава (0,05-0,2): 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Лигатуру выплавляют в дуговой или индукционной электропечи. Вначале в ванну печи загружают и проплавляют шлакообразукшие — известь и кремнезем взятые в соотношении 1,8:1, необходи— мом для получения двухкальциевого силнката. Затем под шлак загружают и проплавляют медьсодержащие деталиотработанных электродвигателей (роторы, статоры и другие детали). По ходу проплавлен я медьсодержащих деталей s расплав загружают ферросилыций (45-80Ъ кремния) в количестве, обеспечивающем постоянное содержание кремния в металле 20-3ОЪ. При этом в расплаве происходит взаимодействие кремния ферросилиция с медью и железом с образованием силицидов, снижающих растворимость в жидком ме . талле водорода и азота, вносимых с деталями отработанных электродвигате- лей: лаками, изоляцией, в воздушных зазорах. Водород и азот выделяются из сплава в шлак и частично в атмос

ФеруИз лака и изоляции при нагреве деталей электродвигателей удаляются летучие вещества, а коксовый остаток, распределенный в объеме расплава и на границе шлак †мета, препятствует окислению компонентов, увеличивая выход лигатуры.

По получении сплава на основе меди и железа с содержанием кремния 20-ЗОЪ в печь загружают электролитическую медь и железо. При этом вместе с загруженными медью и железом в ме ала вносится также водород и азот,. которые незначительно усваиваются металлом, вследствие снижения концен"йрации кремния в металле.

Затем в расплав загружают окалину меди или железа и заканчивают плавку проплавлением чугуна при температуре 1700- 1800 О С и весовом соотвааюнви чугуна к массе металлическо расплава (0,05- 0,2),1.При расВэи нии чугуна в кремнистом сплаве растворимость углерода снижается,активность его равна 1. Углерод выделяется в металлическом расплаве в виде дисперсных включений, взаимодействует с кислородом окалины и выделяется

as металла в виде газовых пузырей, содержащих С0, Н и и, которые выделяются в атмосферу, дополнительно извлекая растворенный газ из шлака.. Этим достигается весьма высокая степень дегазации лигатуры.

По окончании плавки расплав выпускают из печи, отделяют лигатуру от шлака и разливают на слитки в плоские изложницы.

При содержании кремния в металле после проплавления деталей отработанных электродвигателей и ферросилиция менее 20Ъ, количество введенного чугуна менее 0,05 от массы металлического расплава и температуре расплава в момент дачи чугуна менее 1700 С, степень дегазации лигатуры снижается, вследствие повышенной растворимости газов в металле и пониженной интенсивности удаления газов.

15 При содержании кремния в металле после проплавления медьждержащих деталей отработанных электродвигателей и ферросилиция более ЗОЪ растворимость газов вновь. повышается и они поглощаются из газов и атмосферы.

При повышении количества чугуна более 0,2 от Массы металличеСкого расплава и температуры расплава в момент дачи чугуна выше 1800 @ С процесс идет с интенсивным выделением углерода, происходит интенсивное перемешивание металла и шлака, что сопровождается обратным поглощением газа из атмосферы и шлака.

Способ позволяет получать лигатуру с содержанием водорода менее

1 см /100 г и:азота в пределах

0,01 масс.%. (Пример. В электродуговой печи

ДС 1,5 сталеплавильного типа проводят три плавки по выплавке лигатуры, содержащей медь и железо. С. этой целью в печи расплавляют 360 кг иэ40 вести и 200 кг кварцевого песка.Затем в печи под слоем шлака проплавляют 400 кг отработанных роторов и статоров электродвигателей (среднее содержание меди 20Ъ).и по ходу проплавления в печь загружают ферросилиций ФС 75 (содер>канне кремния 75Ъ), количество которого на плавки. 1-3 составляет соответственно 150, 205 и 270 кг. При этом получают в печи сплавы, содержащие соответственно

20, 25 и ЗОЪ кремния, После проплавления деталей электродвигателей и ферросилиция в расплавы вводят электролитическую медь и железный лом в количествах по плавкам соответственно 55 кг меди и 500 кг железа, 60 меди и 545 кг железа, 67 кг меди и 603 кг железа.

После их расплавления и нагрева расплава до температур соответственйо по плавкам 1700 1750 и 1800 С в расплав на каждую плавку загружают по 20 кг медной окалины и чугун в количестве по плавкам соответственно

220, 152, и 67 кг.

815045 дующей загрузкой в расплав окалины меди(20 кг).

В полученных по всем 4-м вариантам лигатур определяют содержание меди и кремния, а также на гаэоанализаторе системы "Бальцерск" методом вакуум-плавления — содержание водорода и азота.

Характеристика проведенных плавок и анализы лигатур представлена в таб1. .лице. предла- 400 150

raesaa8 400 205

400. 270

55 500 220 20 0,2

60 545 152 20 О, 125

67 .603 67 20 0 05

?0 11,2 8,5 0,01

25 11,2 10,3 0,01

30 11,8 13,4 0,01

0,8

0,7

0,9

140 965 - 20 — 0,6 11,5 0,6 0,05

Иззест.НЦй

4,2

Формула изобретения

Способ получения лигатуры, включаю щий проплавление под.шлаком меди и железа и загрузку в расплав окалины меди, отличающийся тем, что, с целью повышения степени дегаСоставитель A. Щербаков

Редактор Н. Кончицкая Техред М. Лоя Корректор M. лароши

Заказ 965/42 Тираж 618 Подписное

BHHHIIH Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

По окончании плавок расплав выпускают в ковш, сливают шлак, а металл разливают на слитки в плоские чугунные изложницы.

Для сравнения проводят плавку по известной технологии. Расплавляют шла кообразующие — 360 кг извести и 200 кг кварцевого песка, затем проплавляют одновременно шихту, состоящую иэ электролитической меди (140 кг) и железного лома (965 кг), с после.Из таблицы следует, что лигатура, полученная по предлагаемой технологии, содержит в 4,6-6 раз меньше во-, дорода и в 5 раз меньше азота, чем по известной технологии. При этом лигатуру получают из недефицитного медного материала — деталей отработанных электродвигателей. зации лигатуры и расширения сырьевой базы, плавку начинают проплавлением под шлаком медьсодержащих отходов с доведением содержания крем- . ния в металле до 20-ЗОВ ферросилицием и заканчивают пропдавлением чугуна при 1700-1800ОС в соотношении его к массе металлического расплава (0,05 — 5),2): 1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3918957, кл. 75-10, 1973.

2. Патент Польши Р 74262, кл. 40 С 7/04, 1971.

3. Патент Японии 9 3907, кл. 10 J 16, 1953 °