Разработка технологии ведения плавки и состава флюса для плавки медных сплавов

Development of technology for conducting melting and flux composition for melting copper alloys
Якубов Л.Э.
Цитировать:
Якубов Л.Э. Разработка технологии ведения плавки и состава флюса для плавки медных сплавов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6 (75). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9498 (дата обращения: 26.09.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В данной статье даётся описание агрегата для плавки медных сплавов  методом электрошлакового переплава, результаты исследования по определению состава флюсов для плавки медных сплавов, в том числе латуни и бронзы. Экспериментальные исследования по переплаву велись на установке однофазной электрошлаковой печи. Данная установка однофазная, питается от сварочного трансформатора ТС – 500. В качества измерительных прибор применяли К – 50, с помощью которого можно замерять силу тока как на одном электроде, так на двух или трех, вольтаж,  мощность.

ABSTRACT

Тhis article describes a unit for melting copper alloys by electroslag remelting, the results of a study to determine the composition of fluxes for melting copper alloys, including brass and bronze. Experimental research on remelting was conducted on the installation of a single-phase electroslag furnace. This unit is single-phase, powered by a welding transformer TS-500. As a measuring device used K-50, which can be used to measure the current strength on one electrode, so on two or three, voltage, power.

 

Ключевые слова: флюсы, медные сплавы, плавка, угар, шихта, диффундирования водорода, кокс, электрод, электродуговой (электрошлаковой) печь, индукционную печь, нагрева шихты.

Keywords: fluxes, copper alloys, melting, carbon monoxide, charge, hydrogen diffusing, coke, electrode, electric arc (electroslag) furnace, induction furnace, charge heating.

 

Во всем мире проводятся целевые научно-исследовательские работы по созданию научных основ усовершенствования конструкций плавильных агрегатов, разработке технологии ведения плавки медных сплавов, производство которых сильно сказывается на окружающую среду ввиду токсичности продуктов сгорания. В этом направлении приобретает особое значение проведение научных исследований как обеспечение эффективной технологии плавки, обеспечение ресурсосбережения и уменьшение выбросов в атмосферу.

Ведущие учёные мира разработали различные технологии ведения плавки медных сплавов и конструкции печей для осуществления разработанных технологий. Для снижения потерь металла в виде угара, были разработаны ряд конструкций плавильных агрегатов.

В Республике Узбекистан ведутся работы по усовершенствованию технологии плавки медных сплавов, позволяющих снизить угар металла, обеспечив тем самым ресурсосбережение, а также по разработке конструкций плавильных агрегатов, с целью повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции. В том числе, проводятся объемные исследования как повышение эффективности ведения плавки, применение новых защитных материалов и конструкций для обеспечения этих технологий. Ввиду этого, необходимо повысить приоритет проводимых научно-исследовательских работ по усовершенствованию конструкций плавильных печей, повышению ресурсосбережения металла и снижению вредного воздействия на окружающую среду.

Исследователи Узбекистана разработали технологию снижения безвозвратных потерь меди с отвальными шлаками, установлен механизм шлакообразования и определены возможные процессы взаимодействия твёрдых и жидких фаз при плавке, разработаны основы переработки отходов производства для снижения потерь металла.

Несмотря на большие достижения исследований в области плавки медных сплавов, существует немало нерешенных проблем. Например, не разработана технология ведения плавки медных сплавов обеспечивающая ресурсосбережение при оплавлении шихты. Все исследования проводились в основном в электрических печах сопротивления, газовых печах, индукционных печах, обработка флюсами велась только на поверхности жидкой ванны. Основные исследовательские работы проводились над физико-химическими процессами между металлом и атмосферой печи, исследовались процессы диффундирования водорода и окисных включений за счёт нарушения целостности окисной плёнки над жидкой ванной. Не были учтены изменения характера воздействия углерода при различных температурах. Не проводились исследования по изучению процесса перегрева металла, а также не учитывались восстановительные свойства углерода в составе флюса. Разработка технологии обработки при плавке меди и его сплавов, предотвращающей угар металла является актуальной и научно-практической задачей.

Экспериментальная часть

Так как удельное сопротивление кокса велико, то кокс под воздействием проходящего тока нагревается и доводится до белого каления. При этом на поверхности кокса образуются продукты сгорания, кокс горит только на поверхности, что приводит к неполному горению.

По мере нагревания кокса и его обгорания по поверхности, уровень засыпки снижается, и верхний электрод опускают ниже. После того, как кокс приобретает достаточную температуру, производят засыпку флюса из соответствующих компонентов.

Процесс ведения плавки осуществлялась как в электродуговой (электрошлаковой) печи, так и в индукционной печи и печи сопротивления. Процессы плавки проводились в нескольких режимах: с нагревом шихты перед загрузкой в индукционную печь, без нагрева шихты перед загрузкой в индукционную печь, с нагревом шихты перед загрузкой в печь сопротивления, без нагрева шихты перед загрузкой в печь сопротивления, с нагревом шихты перед загрузкой в электрошлаковую печь, без нагрева шихты перед загрузкой в электрошлаковую печь, с применением флюса перед загрузкой в индукционную печь, без применения флюса перед загрузкой в индукционную печь, с применением флюса перед загрузкой в печь сопротивления, без применения флюса перед загрузкой в печь сопротивления, с применением флюса перед загрузкой в электрошлаковую печь, без применения флюса перед загрузкой в электрошлаковую печь. Результаты исследования показали, что применение защитного покрова флюса позволяет снизить количество угара на несколько процентов. Однако состав флюса в значительной мере влияет на угар металла. В то же время нагрев шихты до температуры 400-450 0С позволяет снизить содержание газовых и окисных включений в расплаве.

Как видно из проведенных исследований, содержание неметаллических включений в электрошлаковой печи наиболее высокие. Для определения оптимального режима нагрева шихты провели второй этап плавок медных сплавов. В таблице 1 приведены результаты исследований при различных температурах нагрева шихты перед загрузкой для плавки.

Таблица 1.

Результаты плавок при различных температурах нагрева шихты перед загрузкой для плавки

№ п/п

Режим ведения плавки

Температура нагрева шихты перед загрузкой в печь, 0С

Содержание оксида в расплаве, %

1

Индукционная печь с предварительным подогревом шихты

200-250

4-5

2

300-400

2-4

3

450-550

2-3

4

600-700

4-5

5

Печь сопротивления с предварительным подогревом шихты

200-250

6-7

6

300-400

4-5

7

450-550

3-4

8

600-700

5-6

9

Электрошлаковая печь с предварительным подогревом шихты

200-250

7-9

10

300-400

6-7

11

450-550

5-6

12

600-700

7-8

 

Для выявления эффективности плавки с нагревом шихты, процесс нагрева осуществляли в четыре температурных режимах: с нагревом до 200-250 0С, 300-400 0С, 450-550 0С, 600-700 0С. По результатам исследований можно сделать вывод, что наиболее эффективным режимом нагрева шихты является нагрев в интервале температур 450-550 0С. Видимо это связано с тем, что с нагревом шихты свыше 600 0С образуются поверхностные поры в шихте, которые в свою очередь поглощают газовые включения.

 

Список литературы:
1. Тарасов А.В. Новое в металлургии меди // Цветные металлы, 2002 г. №2. С 38-45.
2. Мечев В.В., Быстров В.П., Тарасов А.В. и др. Автогенные процессы в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1991. 413 с.
3. Санакулов К.С., Хасанов А.С. Переработка шлаков медного производства, Ташент «Фан», АН РУз., 2007 г. С. 225
4. Купряков Ю.П. Шлаки медеплавильного производства и их переработка. – М.: Металлургия, 1987. – 201 с.
5. Ожогина Е.Г., Браницкая Е.С., Ануфриева И. и др. Анализ и выбор способов переработки металлургических шлаков // Цветные металлы, 2002 г. №8. С. 26-30
6. Якубов М.М. Сравнительная оценка эффективности различных материалов при восстановлении магнетита в шлаковом расплаве //Кimyo va kimyo texnologiyasi, 2004. №3-4. С. 56-58

 

Информация об авторах

PhD, начальник отдела контроля качества образования  Алмалыкский филиал, Ташкентский государственный технический университет им. Ислама Каримова, г. Алмалык, Республика Узбекистан

PhD, Head of education quality control Department at the Almalyk branch Tashkent State Technical University them. Islam Karimov,  Uzbekistan, Almalyk

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top