Нові технології електрошлакової плавки некомпактних відходів алюмінієвих і мідних сплавів та їх рафінування

Гнатушенко А.В. Новые технологии электрошлаковой плавки некомпактных отходов алюминиевых и медных сплавов и их рафинирование. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 «Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов» - Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины, Киев, 2011 г.

Диссертация посвящена разработке новых технологий переработки некомпактных отходов алюминиевых и медных сплавов с получением качественных металлов на основе электрошлаковой тигельной плавки с нерасходуемым электродом.

Термодинамическими расчетами, получившими практическое подтверждение, определена взаимосвязь в шлаке между магнийсодержащим компонентом (карналлит) и рафинирующим компонентом (криолит). Установлено, что при их соотношении (1,2 - 1,7) : 1 содержание магния в алюминиевом сплаве АЛ25 сохраняется в пределах марочного 0,8-1,3%. Для электрошлаковой плавки отходов сплава АЛ25 разработан солевой шлак состава, %: 44…48 - NaCl; 25…30 - KCl; 10…15 - Na₃AlF₆; 12…18 - KCl·MgCl₂, обеспечивающий стабильное ведение процесса, сохранность легирующих компонентов, эффективное рафинирование металла от неметаллических включений и газов. Подтверждена єффективность данного шлака при плавке других алюминиевих магнийсодержащих (до 2,5% Mg) сплавов, таких как Д16 и АМг2.

Экспериментальным путем изучено поведение легирующих элементов при электрошлаковой плавке отходов кремниево-никелевой бронзы КН1-3 и бронзы БрХ. Установлено для бронзы КН1-3, что при использовании стандартного шлака АНФ-28, содержащего SiO, в металле не происходит угар кремния, а при поддержании в шлаке концентрации оксида марганца на уровне 2,8-5,0% содержание марганца в бронзе остается в нормируемых пределах. В качестве добавки, содержащей MnO, использовали флюс АН-348-А. Для предотвращения угара хрома в бронзе БрХ необходимо поддерживать содержание оксида хрома в шлаке в пределах 1,5-3,0%

Разработаны технологии электрошлаковой выплавки бронз КН1-3 и БрХ из отходов меди. При этом легирование первой никелем, кремнием и марганцем осуществляли из шлака, путем восстановления этих элементов из их оксидов. Легирование меди хромом, при выплавке бронзы БрХ также осуществляли путем восстановления хрома из его оксида в шлаковой ванне.

На модернизированном оборудовании отработаны технологии электрошлаковой переработки некомпактных отходов алюминиевых сплавов АЛ25, Д16 и АМг2, а также бронз КН1-3 и БрХ. Получены стандартные алюминиевые чушковые заготовки массой 15 кг и различные бронзовые отливки массой от 30 до 100 кг, в частности, заготовки прижимных токоподводящих элементов машин контактной стыковой сварки рельс и труб.

Исследовано качество металлов электрошлаковой плавки. Установлено, что по химическому составу они соответствуют алюминиевым сплавам марок АЛ25, Д16, АМг2 и бронзам марок КН1-3, БрХ, а также характеризуются низким содержанием неметаллических включений и газов. Для бронзы КН1-3 определены оптимальные режимы термической обработки, позволяющие получать металл с требуемым набором эксплуатационных свойств.

Ключевые слова: электрошлаковая плавка, некомпактные отходы, шлаки, алюминиевые сплавы, бронза, рафинирование, неметаллические включения, качество металла, химический состав, термическая обработка.

Gnatushenko O.V. New technologies of the electroslag melting of noncompact wastes of aluminium and copper alloys and their refining. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.16.02 «Metallurgy of ferrous and nonferrous metals and special alloys» The E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine, Kiev, 2011.

Dissertation is devoted development of technologies of processing of incompact wastes of aluminum and copper alloys with the receipt of the high-quality second metals on the basis of the electro-slag crucible melting with the unexpended electrode.

Set, that at correlation in a slag between a component which contains magnesium (karnallit) and refining component (cryolite) as (1,2 - 1,7) : 1, the concentration of magnesium in the alloy of АЛ25 is kept within the limits of 0,8-1,3.

A salt slag is developed for melting of wastes of aluminum alloy of AЛ25, Д16 and AMг2, to composition %: 44…48 - NaСl; 25…30 - KСl; 10…15 - Na₃АlF₆; 12…18 - KСl•MgCl₂, which provides the stable conduct of process, safety of chemical composition of alloys, and their effective refining a from non-metal including and gases.

Investigational conduct of alloying elements at melting of wastes of bronzes of KН1-3 and БрХ. It is shown that at support of concentration in the slag of MnO within the limits of a 2,8-5,0% maintenance of manganese in the bronze of KН1-3 remains within the limits of norm. For prevention of oxidization chrome in the bronze of БрХ it follows to support maintenance of Cr₂О₃ in a slag within the limits of 1,5-3,0%.

Developed technologies of the electroslag smelting of bronzes of KН1-3 and БрХ from wastes of copper with alloying necessary elements from slag bath.

Investigational quality of the got metals. Set, that after chemical composition they answer the aluminum alloys of brands of AЛ25, Д16 and AMг2 and bronzes of brands of KН1-3 and БрХ. For the bronze of KН1-3 the optimum modes of heat treatment, which allow to get a metal with the necessary set of operating properties, are certain.

Key words: electroslag melting, incompact wastes, slag, aluminum alloys, bronze, refining, nonmetal disseminations, quality of metal, chemical composition, heat treatment.

Размещено на Allbest.ru