Способ плавки стружки

Изобретение относится к области металлургии. Способ плавки стружки включает загрузку стружки в плавильное пространство печи через металлическую трубу и ее плавление. До начала загрузки стружки на подину печи предварительно наплавляют металлический расплав объемом 0,2-0,25 от объема плавильного пространства печи. Стружку загружают в плавильное пространство печи через металлическую трубу с площадью внутреннего сечения, равной 0,03-0,05 площади поверхности ванны, при помощи металлического толкателя непосредственно в металлический расплав под слой шлака, покрытого сверху углеродсодержащим материалом. Осуществляют плавление стружки в расплаве. При использовании изобретения повышается производительность процесса и снижаются потери металла. 1 табл.

 

Предлагаемый способ относится к области переработки отходов цветных металлов и сплавов и может быть использован при плавке стружки на предприятиях вторичной переработки металлов и машиностроительных предприятиях, имеющих отходы собственного производства.

Известен способ переплава (см. В.Я.Конюх “Газоокислительная плавка металла”, Киев, “Наукова думка”, 1979, с.87), при котором стружка равномерно и непрерывно загружается поверх слоя древесного угля, над которым поддерживается восстановительная атмосфера за счет сжигания топлива с недостатком воздуха.

Недостатком известного способа является то, что из-за значительного количества мелких фракций подача стружки в печь поверх слоя древесного угля навстречу потоку отходящих газов приводит к значительному уносу и окислению металла.

Кроме того, шлак, образующийся на поверхности металлической ванны, обладает высокой вязкостью и большим поверхностным натяжением, что не дает возможности стружке, имеющей малую насыпную плотность проникнуть в расплав. Таким образом, процесс плавления стружки протекает в слое древесного угля над поверхностью шлаковой ванны, и капли расплавленного металла проходят через слой древесного угля и шлака, частично осаждаются в них в виде "корольков", что приводит к увеличению потерь металла.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ плавки металлической стружки непосредственно в шлаковой ванне (см. В.Я.Конюх “Газоокислительная плавка металлам, Киев, “Наукова думка”, 1979, с.93), согласно которому загрузка стружки в печь осуществляется через стальную трубу непосредственно в шлаковую ванну, при этом значительно уменьшается унос шихты из рабочего пространства отходящими газами. Однако при погружении в шлаковый расплав частичек стружки, температура плавления которых выше температуры застывания шлака, на них намерзает корка шлака в результате интенсивного поглощения тепла холодной стружкой. Тепло, выделяющееся при кристаллизации шлака, полностью идет на нагрев стружки. Процесс намерзания прекращается при наступлении теплового равновесия, когда достигается равенство тепловых потоков на внутренней и наружной поверхностях намерзшего слоя. С этого момента начинается плавление намерзшего шлака, и затем последующие периоды: прогрев стружки от температуры плавления шлака до температуры плавления металла и непосредственно плавление самой стружки. Все эти процессы приводят к увеличению времени переплава, т.е. снижают производительность. Кроме того, мелкие капли расплава, проходя через слой шлака, осаждаются в виде “корольков”, что приводит к увеличению потерь металла.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение производительности процесса переплава стружки и снижение потерь металла.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что до начала загрузки стружки на подину печи предварительно наплавляют металлический расплав объемом 0,2-0,25 от объема плавильного пространства печи, стружку загружают в плавильное пространство печи через металлическую трубу с площадью внутреннего сечения, равной 0,03-0,05 площади поверхности ванны, при помощи металлического толкателя непосредственно в металлический расплав под слой шлака, покрытого сверху углеродсодержащим материалом, и осуществляют плавление стружки в расплаве.

Такое сочетание новых признаков с известными позволяет повысить производительность процесса переплава стружки по сравнению с прототипом, так как увеличивается скорость ее расплавления, и уменьшить потери металла, так как в шлаке осаждается меньше "корольков".

Способ осуществляется следующим образом. Вначале на подине плавильного агрегата создается "болото" из металлического расплава объемом 0,2-0,25 от объема плавильного пространства печи, которое сверху засыпается слоем углеродсодержащего материала, над которым поддерживается восстановительная атмосфера за счет недостатка воздуха. Затем по металлической трубе, нижний конец которой погружен в металлический расплав ниже уровня шлака с помощью металлического толкателя, производится загрузка стружки непосредственно в металлический расплав под слой шлака.

Наведение на подине плавильного агрегата "болота" из металлического расплава объемом 0,2-0,25 от объема плавильного пространства печи и применение в качестве загрузочного устройства металлического толкателя и трубы с площадью внутреннего сечения, равной 0,03-0,05 площади поверхности ванны, обеспечивает максимально возможную производительность плавильного агрегата и минимальные потери металла при переплаве стружки.

Снижение объема “болота” ниже нижнего предела приводит к захолаживанию расплава, так как плавление стружки идет в основном за счет теплопередачи от расплава к твердой стружке, а превышение выше верхнего неоправданно из-за соображений производительности и является экономически нецелесообразным, так как уменьшается объем рабочего пространства печи.

Уменьшение площади внутреннего сечения загрузочной трубы меньше нижнего предела приводит к снижению производительности процесса, так как при загрузке разовой дозы стружки, необходимой для обеспечения максимальной производительности процесса переплава, столб стружки в трубе настолько велик, что происходит “закупоривание” и стружку невозможно протолкнуть в металлический расплав с помощью толкателя. Увеличение площади внутреннего сечения загрузочной трубы выше верхнего предела приводит к увеличению площади контакта металлического расплава в загрузочном пространстве с атмосферой и, как следствие этого, повышенному угару металла.

Пример осуществления способа.

Плавки проводили в индукционной канальной печи типа ИПРП - 0,25 следующим образом. В печи наплавляли “болото” объемом 0,15-0,3 от объема плавильного пространства печи, на поверхность которого загружали древесный уголь толщиной слоя 15-25 мм. Загрузочно-раздаточное пространство печи закрывали металлическим сводом, в котором закреплялась металлическая труба, с площадью внутреннего сечения, равной 0,02-0,05 площади поверхности ванны печи, через которую дозированными порциями производили загрузку дробленой латунной стружки. Загрузочную трубу устанавливали таким образом, чтобы ее нижний конец погружался в металлический расплав на 10-15 мм ниже поверхности шлаковой ванны. С помощью металлического толкателя с наружным диаметром на 3-5 мм меньше чем внутренний диаметр загрузочной трубы порции стружки проталкивались непосредственно в расплав, где и происходило плавление стружки. Длительность каждой плавки составляла 60 минут, и, плавку вели таким образом, чтобы скорость загрузки латунной стружки в печь обеспечивала поддерживание температуры расплава в пределах 940-970°С, так как при увеличении скорости загрузки стружки, когда температура расплава падала ниже 940°С, наблюдалось захолаживание расплава и снижалась скорость плавления стружки, а при уменьшении скорости загрузки, когда температура расплава превышала 970°С, наблюдался повышенный угар цинка. Замер температуры производили термопарой ТПР - 571.

Результаты проведенных плавок представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение способа обеспечивает максимально возможную производительность плавильного агрегата и минимальные потери металла при переплаве стружки.

Предлагаемый способ всесторонне исследован и принят к осуществлению на ОАО “Пензенский арматурный завод”

Условия плавки	Количество переплавленной стружки, кг	Время плавки, мин	Объем “болота” по отношению к объему плавильного пространства печи	Площадь внутреннего сечения трубы по отношению к площади поверхности ванны печи	Угар металла, %	Потери металла в виде “корольков” в %	Извлечение металла (от веса металла в шихте,) %	Производительность процесса, кг/час	Показатели техпроцесса
Известный способ	80	60	0,25	0,04	5,3	3,8	90,9	80	Стабильный
Предлагаемый способ	80	60	0,25	0,02	5,3	0,8	93,9	80	Происходит постоянное “закупориванием трубы стружкой
	115	60	0,25	0,03	4,9	0,6	94,5	115	Стабильный
	120	60	0,25	0,04	4,8	0,5	94,7	120	Стабильный
	120	60	0,25	0,05	4,9	0,5	94,6	120	Стабильный
	120	60	0,25	0,06	5,4	0,6	94,0	120	Стабильный, но увеличен угар
	90	60	0,15	0,04	4,9	0,5	94.6	90	В начальный период плавки расплав “захолаживается”
	118	60	0,2	0,04	4,9	0,5	94,6	118	Стабильный
	120	60	0,25	0,04	4,8	0,5	94,7	120	Стабильный
120	60	0,3	0,04	4,8	0,5	94,7	120	Стабильный, но уменьшен объем свободного плавильного пространства

Способ плавки стружки, включающий загрузку стружки в плавильное пространство печи через металлическую трубу и ее плавление, отличающийся тем, что до начала загрузки стружки на подину печи предварительно наплавляют металлический расплав объемом 0,2-0,25 от объема плавильного пространства печи, стружку загружают в плавильное пространство печи через металлическую трубу с площадью внутреннего сечения, равной 0,03-0,05 площади поверхности ванны, при помощи металлического толкателя непосредственно в металлический расплав под слой шлака, покрытого сверху углеродсодержащим материалом, и осуществляют плавление стружки в расплаве.