Исследование процесса и разработка технологии рафинирования латуней с целью получения литых заготовок с регламентируемым содержанием примесей кремния, алюминия и свинца

• Автор: Бадмажапова, Ирина Беликтоевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Промышленные технологии непрерывного и

полунепрерывного литья латунных заготовок

1.2 Проблемы получения литых заготовок с

регламентируемым содержанием примесей

1.3 Состояние вопроса по рафинированию меди и латуни от

примесей кремния и алюминия

1.4 Состояние вопроса по рафинированию меди и латуни от

примеси свинца

1.5 Краткие выводы и задачи исследования
2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объект исследования
2.2 Выбор рафинирующих компонентов
2.3 Методика лабораторных экспериментов по
окислительному рафинированию жидкой латуни
2.4 Методика лабораторных экспериментов по
интерметалл идиому рафинированию жидкой латуни
2.5. Методика проведения промышленных экспериментов
2.6. Методика анализа химического состава и структуры
2.7. Методика оценки эффективности рафинирования латуни
2.8. Методика обработки экспериментальных данных
2.8.1. Методика статистической обработки экспериментальных данных
2.8.2. Методика нахождения эмпирических зависимостей.
3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО
РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВА ЛАТУНИ ОТ КРЕМНИЯ
3.1. Термодинамика окислительного рафинирования латуни от кремния оксидом меди и оксидом цинка
3.2. Экспериментальная оценка влияния технологических факторов на эффективность рафинирования латуни от примеси кремния
3.2.1. Эффективность и кинетика окислительного рафинирования жидкой латуни от примеси кремния
3.2.2. Влияние состава и количества рафинирующей смеси
3.2.3. Влияние температуры на процесс окисления кремния
3.2.4. Оценка энергии активации процесса окисления кремния
3.2.5. Влияние внешнего воздействия на процесс рафинирования
4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ ЛАТУНИ ОТ ПРИМЕСИ АЛЮМИНИЯ
4.1. Термодинамика окислительного рафинирования латуни от примеси алюминия
4.2. Эффективность и кинетика окислительного рафинирования жидкой латуни от примеси алюминия
5 ИССЛЕДОВАН ИЕ ИНТЕРМЕТ А Л ЛИ ДНОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЛАТУНИ ОТ ПРИМЕСИ СВИНЦА
5.1. Предпосылки интерметаллидного рафинирования л ату н и от примеси свинца
5.2. Экспериментальное исследование эффективности
интерметаллидного рафинирования латуни от примеси свинца
6. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕ1Ц ЮЕ ОПРОБОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ ЛАТУНЕЙ ОТ ПРИМЕСЕЙ АЛЮМИНИЯ, КРЕМНИЯ И СВИНЦА
6.1. Рафинирование латуни от примеси кремния
6.2. Рафинирование лату ни от примеси алюминия
6.3. Рафинирование латуни от примеси свинца и висмута
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Разработан комплекс технологий рафинирующей обработки жидкой латуни от примесей кремния, алюминия и свинца, применение которых позволяет в случае выявления после расплавления шихты повышенного содержания таких примесей в расплаве оперативно провести соответствующую рафинирующую обработку и обеспечить получение в литых заготовках содержание указанных примесей в регламентируемых пределах. Разработана технология рафинирующей обработки жидкой латуни от примеси кремния, которая включает окислительную экстракцию его из расплава путем воздействия на него оксидно-флюсовой смесью (2пО+ЫаС1) или (СтьО+ЫаС! С, обеспечивая при этом удаление до - % кремния. Разработана технология рафинирующей обработки жидкой латуни от примеси алюминия, которая включает окислительную экстракцию его из расплава путем воздействия на него оксидно-флюсовой смесью (гп0+Ыа2В. О+ЫаС1) при температурах - °С, обеспечивая при этом удаление до - % алюминия. Разработана технология интерметаллидного рафинирования жидкой латуни от примеси свинца, которая включает обработку расплава кальцием или РЗМ, формирование в нем интерметаллидных фаз и последующее их частичное отделение от расплава. Применение разработанной технологии позволяет снизить в латуни общее его содержание на - %, а оставшуюся часть свинца перевести из свободно-металлического в химически связанное нетоксичное состояние. Разработанная технология интерметаллидного рафинирования позволяет также практически полностью очистить латуни от примеси висмута. Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции “I Грогрессивные литейные технологии”, Москва, МИСиС, и г. Литейное производство и металлургия. Гомель, Беларусь, г. VI ежегодной конференции «Новые тенденции рационального использования вторичных ресурсов и экологии», Москва, МИСиС, г. Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы», Москва, МИСиС, г. IX съезде литейщиков России, г. Уфа, г. Московского института стали и сплавов (- г. В современных медно-литейных заводах слитки производят преимущественно методами непрерывного или полунепрерывного литья. При этом в мировой практике наблюдается тенденция к созданию специ&яизированных производств. В частности, некоторые заводы по обработке цветных металлов производят продукцию только из латуней и представляют собой комплекс из плавильно-литейного и прессового производств. Мощности таких заводов достигают 0-0 тыс. При этом, в плавильном производстве применяются как канальные, так и тигельные индукционные печи, а в литейном производстве - как вертикальное полунепрерывное литье заготовок, так и горизонтальное непрерывное литье на многоручьевых установках. В варианте вертикального литья процессы непрерывного и полунепрерывного получения заготовок отличаются только особенностями их технического воплощения во временном режиме - в непрерывном или циклическом режиме. Собственно процесс формирования заготовок, а также конструкция литейной формы (кристаллизатора) практически не различаются. При этом расплав из плавильной печи или миксера подают в кристаллизатор через желоб-металлопровод и стопорное устройство в виде струи с частично или полностью открытой поверхностью. При этом неизбежно вторичное окисление расплава и ухудшение его качества. В варианте горизонтального литья заготовок процесс литья всегда реализуется в непрерывном режиме. При этом расплав в полость кристаллизатора поступает непосредственно из печи, что позволяет более полно воспроизвести в заготовках качество расплава, достигнутое в плавильном агрегате. Методы непрерывного и полунепрерывного литья, как и в фасонном литье, обеспечивают формирование профиля заготовок, но только в одном, продольном направлении. Поэтому слитковые заготовки, получаемые этими методами, с одной стороны, как и в фасонном литье, воспроизводят профиль литейной формы (кристаллизатора), но только в поперечном сечении. С другой стороны, они имеют неограниченную или дискретную длину, которая на несколько порядков превышает свои поперечные размеры. Очевидно, что для получения качественного литого слитка необходимо учитывать комплекс факторов: качество разливаемого металла, качество оснастки (кристаллизатора), параметры технологии литья.