Способ получения плавленных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сеюз Саевтских

Социалистических реслублин (6!) Дополнительное K авт. свил-ву2 (51) М. Кл.

С 04 В 35/60 (22) Заявлено 07.04.75 (Я@123068/29» 33 с присоединением заявки №

1 (23) Приоритет, 17,12.74 по п

I (43) Опубликовано 25.13.,77. бюллетень МИ 3 (45) Дата опубликования описания,l3.12,77 (53) h QK 666.76. .022.846 (088,8) А, В. Бапотов, Б, Ф, Коркин, А, М. Савченко, О. А. Богданова, С. А. Юхимчук, Л. Л. Чернина и И, A. Суслова (72) Авторы изобретении (7 l ) Заявители

Казахский политехнический институт им, В. И. Ленина и и Алма Атинский энергетический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАВЛЕНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к технике получения плавленых материалов повышенной чистоты, конкретно к технике получения плавленых огнеупоров, например бакора, грименяемых в качестве футеровки печей для получения высококачественных оптических, элект ровакуумных и других стекал, и может быть применено в промышленности строительных .материалов, в металлургической и других отраслях промышленности, где используется 0 плазменный нагрев и осуществляется контакт .токоведушей плазмы с расплавляемым про,дуктом.

Известен способ разжижения кремнезема путем погружения графитовых: электродов в расплав и науглероживанием расплава, что не позволяет применять такой огнеунор для таких целей fig .

Известен также способ улучшения огне- 20 упорных электроялавленных материалов, со-: держащих минеральные окислы, закпючающий,ся в том, что плавление ведут в электроду говой печи с графитовыми электродами откры той дугой при постоянном индукционном пере-.5

2, мешивании с осуществлением рекомбинации ионов углерода (2J

При плавке открытой электрической ду гой перенос материала электрода в расплав производится разными способами: ионным переносом в дуге; плазменными струями; продуктами эрозии, образующимися в месте привязки дуги к электроду за счет динамического воздействия дуги на электрод; за счет разгара футеровки печи и смешивания ее с расI плавляемым материалом; попаданием в,раонлав гранул графита, образующихся на бокс вой поверхности эпектрода вследствие неравномерного выгорания (окисления) электрода»

Таким образом, выполнение этих условий недостаточно для получения чистого плавленого материала.

Оель предлагаемого изобретения - повыше ние качества плавленых материалов

Поставленная цель даатягаехся тем, что в известном способе подачу ииихты осушест вляют в процессе плавления в горячие зоны расплава с одновременным отводом арадуа » тов эрозии, а рекомбинацию ионов углерода

ОсушестйпямОТ над раснлавомэ BpH ùì плав» ление ведут прн величине падения напряжения иа pyre ХОО-43 В и силе тока 2005ОООА

Для предотврашения окисления графЬтовые электроды предварительно пропи ывают боросиликатными растворами,выполняюT B HHK сквозные полости. Диаметр полости в теле электрода выполняют с учетом обеспечения отвода продуктов эрозии беэ закупорки или уменьшения сечения полости и механической прочности алектроаа на стыках. Экспериментально определено оптимальное отношение О. ОВн = 2: 5, где Вн - наружный диаметр апектрода;

Q„- нугр нний. aammu uбоковую „„( вврхность электродов покрывают высокотемпературным защитным покрытием иэ материала идентичногс расплавляемому. После этого элек троды устанавливают в злектрододержатепи и опускают в плавильное пространство печи, Под- О жнг дуги осуществляют ВЧ-разрядом, либо закорачивают (замыкают) электроды электропроводным матернвлом идентичным расплавляемому, например М . Перенос материi апа электрода (углерода) в расплав с боковой поверхности электрода эа счет ионного переноса в дуге и плазменными струями предотвращают путем создания условия для рекомбинации ионов углерода над расппа- . вом. Это достигается изменением условной длины дуги в зависимости от Рабочего тока.

Под условной длиной .пуги имеетс.я в аиду расстояние от рабочего торца апектрода до расплава. Скорссть иона должна быть такой, чтобы он на пути от рабочего торца электро-Э5 да успел рекомбннировать и соединиться кислородом окружаюшей средь|.

Образовавшиеся таким образом летучие

СО и СОр уносят углерод из плавильного пространства через газоход в атмосферу., В результате экспериментов на лабораторной опытне-промышленной и промышленной установках определена оптимальная величина соотношения параметров J где 3 - рабочий ток;

РЯ - условнйя длина дуги, находяшаяся в пределах 5-50 А/мм и обеспечнвак шая рекомбинацию 95% ионов углерода и 5% ионов углерода, который попадает в расплав и с ионным переносом выводится за счет ив; дукциоиного перемешивания расплава.

Однако увеличение длины дуги приводит к неустойчивому режиму горения дуги, Для обеспечения стабильности горения дуги новы 55 юцают напряжение. Экснеримецтвльно на тех же установках бьиа определена он величина соотношешщ параметров (падение. напряжения на луге - условная длина дуги) 6О равная 1-5 В/мм.

Продукты эрозии - макрочастицы углерода, образуюшиеся в месте привязки дуги к электроду эа счет электродинамического воздействия дуги на электрод, падают в расплав под действием собственной силы тяжести, Отводят продукты ароэии через предварительно выполненную сквозную полость в теле электрода., Буга имеет привязку на повеухности внут ренней попости перпендикулярно к ней, Продукты ароэии, выделяющиеся в зоне привя:- ки дуги скоростным потоком, обусловленным разностью температур на горячем и холодном торцах электрода, эжектором отводят эа ределы плавильного пространства и упавливаюта

Разгар футеровки печи происходит вслед-; ствие вытеснения дуги, а, следовательно, и горячей эоны расплава в стенке тигля эа счет пондермоторных электромагнитных сил.

Это приводит к тому, что загрязняется материалом футеровки расплавленный продукт и прогорают стенки тигля.

Дпя устранения этих недостатков горячие зоны расплава смешают к це". тру печи путем уменьшения диаметра распада электродов, а шихту подают в цпавильное пгосчранство постоянно небольшими порциями в процессе плавки непосредственно s горячие зоны расплава между стенкой тигля и электродом.

Способ получения плавленого бакорового огнеупора осуществляется на модели электра дуговой печи лаборатории плазменных,процессов КазПТИ по описанной технологии, На боковую поверхность полых графитированных электродов наружным диаметром, равным 50мм, внутренним диаметром - 10 мм и отношением нару»,ного диаметра к внутреннему равным

2,5, предварительно наносят методом плазменного напыления зашитный слой нз тугоплавких окислов и идентичных составу бакора толшнной 0,5 мм. Плавку ведут в режиме открытой дуги с параметрами, где 3 - рабочий ток дуги 200 А;

0 - падение напряжения на дуге

10О В.

Обеспечивают рекомбинацию ионов углерода в параметрах, где Ц длина дуги 30 мм; .1С, . Я «соотношение параметров

U -:PP — соотношение параметров

=э,з в/

0 — диаметр распада апектродов

100 мм.

В процессе плавки шихту подают равно» мерно 5 кг/час и горячие зоны зеркала расплава (между каждым н-з трех электродов и степкой печи) . Расплав подвергают пастоян24

Составитель Б, Норкин

ТехредИ. КлимкоКорректор С. Шекмар

Редактор Н. Разумова

Заказ 4508/20 Тираж 764 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 -581 1 ному перемешиванию индуктором, располо- женным под ванной печью. Плавку ведут в течение 50 мин, затем прекрашают подачу шнхты, 10 минут перегревают расплав и затем выпускают его в форму с прибылью.

Температура расплава под электродом составляет 3100 С. Темпемтура в полости электрода вблизи рабочего торца несколько выше за счет концентрации энергии в пятне дуги. Продукты эрозии отводят из места их образования конвективным потоком, образованным за счет разности температур горячего (рабочего) и холодного (выходящего в атмосферу) торцов электрода. Полости в электродах после каждой плавки прочиМают.

В результате экспериментальных плавок, пэлучены образцы белого бакора весом.до

3 килограммов.

Экономический эффект от применении бе лого бакора в стекловаренной промышленности по расчетам Саратовского филиала ГИС составит 1980 тысяч рублей в год.

Формула изобретения

1, Способ получения плавленых материалов, преимушественно огнеупора, путем по дачи шихты в электродуговую печь и плавления ее открытой дугой с одновременным осуществлением рекомбинации ионов углерода, при постоянном перемешивании, о т л ич & ю ш и и с я тему чтор с целью иовы шенин их качества, подачу шихты осуществляют в процессе плавления в горячие эоны расплава с одновременным отводом продуктов эрозии, а рекомбинацию ионов углерода ос»ушествляют над расплавом.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, илавление ведут при величине падения напряжения на дуге 100-430 В и

;риле тока 200-5000 A.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М 3689679, 65-21, 1 972.

2. Патент франции % 1208577, С 04 9, 1960, Приоритет по п. установлен от 17.12.74 на основании даты подачи дополнительнык материалов по заявке hb 1935235/29-33.