Исследование электроимпульсной технологии брикетирования легковесных металлических отходов

• Автор: Крестьянинов, Денис Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Возможности электрического тока большой плотности как
технологического инструмента и перспективные области его применения
1.1 Электрический ток большой плотности как технологический инструмент
1.2 Явления, сопровождающие протекание токов большой плотности по проводникам и через границу раздела проводников
1.2.1 Разрушение проводников электрическим током
1.2.2 Электропластический эффект
1.2.3 Процессы, происходящие при сварке металлов
1.2.4 Электроимпульсное спекание порошков и гранул
1.2.5 Электроимпульсное упрочнение расходуемых электродов из титановой губки
1.3 Виды и источники дисперсных металлических материалов
1.4 Современные методы компактирования и брикетирования дисперсных сред
1.5 Электроимпульсное брикетирование металлической стружки
1.6 Выводы
Глава 2 Выбор расчетной модели
2.1 Схема процесса брикетирования
2.2 Условия, возникающие в зоне контакта металлических фрагментов при пропускании электрического тока
2.2.1 Электрическое сопротивление контактов
2.2.2 Температура в зоне контакта и плавление материала в зоне контакта
2.2.3 Силы и давление в зоне контакта
2.2.4 Устойчивость жидкого металла в зоне контакта
2.3 Возможные механизмы процесса электроимпульсного брикетирования. Выбор расчётной модели
2.3.1 Контактообразование за счет пластической деформации
2.3.2 Контактообразование в результате плавления
2.3.3 Контактообразование в результате фрититтинга
2.3.4 Расчетная модель метода электроимпульсного брикетирования
2.4 Оценка параметров эксперимента и экспериментальной установки, разрабатываемой промышленной установки
2.4.1 Оценка параметров проектируемой промышленной установки
Глава 3 Модельная установка, методика экспериментальных работ и измерений
3.1 Экспериментальная и Опытно-промышленная установки

3.2 Модельная установка для брикетирования металлической стружки
3.2.1 Прессовый механизм модельной установки
3.2.2 Конструкция загрузочной и прессовой камер модельной установки
3.2.3 Конструкция малоиндуктивных токоподводов
3.2.4 Выбор материалов для изготовления электрической изоляции прессовой камеры... * !
3.2.5 Экспериментальный модуль Модельной установки
3.2.6 ГИТ Модельной установки
3.3 Методика измерения электрического сопротивления образцов
3.4 Методика исследования получаемых брикетов
3.5 Методика исследования газонасыщенного слоя получаемых брикетов
3.5.1 Краткое описание методики ядерного микроанализа
3.5.2 Краткое описание нейтронно-активационного метода определения кислорода
Глава 4 Экспериментальные исследования процесса брикетирования дисперсных проводящих сред и получаемых брикетов
4.1 Исследование брикетирования металлической стружки при пропускании электрического тока перпендикулярно направлению прессования
4.2 Экспериментальные исследования газонасыщения металла в зоне сварочных точек. Возможность использования брикетов для выплавки титановых сплавов
4.3 Получение брикетов из смеси стружки разных металлов с электропроводящими и диэлектрическими включениями и возможность их использования в качестве лигатуры.

4.4 Получение брикетов из металлических порошков
4.5 Возможность использования брикетов в качестве специальных материалов и изделий
4.6 Модельная установка как прототип промышленной установки
Заключение и выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Актуальность работы определяется необходимостью обеспечения современного производства принципиально новыми технологическими процессами - высокопроизводительными, энергосберегающими и экологически чистыми [1, 2]. Рациональная переработка отходов
производства и потребления является важной современной задачей. Для ее решения применяются самые передовые технологии [3]. Необходимость более рациональной утилизации отходов заключается не только в экологических и социальных аспектах этого вопроса, но и в том, что в ряде случаев выгоднее получать материалы и полуфабрикаты из отходов, а не из природного сырья [4, 5].
Важной проблемой является утилизация легковесных металлических отходов. К числу таких отходов относится металлическая стружка, листовая обрезь, облой, всплёсы, а также отсев лигатур. Эти производственные отходы важно использовать наиболее полно, так как при их многократном повторном использовании возможно обеспечение минимального накопления примесей. Существует и другой источник таких отходов: смешанный и сложный лом, извлекаемый, в том числе из твердых бытовых отходов. Сложность переработки таких отходов связана с их низкой насыпной плотностью и отсутствием эффективной техники и технологии перегрузки при транспортировке и загрузке технологических агрегатов [6, 7]. При переплавке стружки навалом существенно возрастает время загрузки печей и угар переплавляемого металла. Один из путей более рациональной переработки стружки - брикетирование её в местах образования, а затем перевозка и переработка брикетов. Существовавшие ранее методы не позволяют брикетировать ряд материалов и недостаточно эффективны.
При производстве изделий из дорогостоящих титановых сплавов образуется особенно много стружки. Эта стружка не поддается

образуется много отходов (более 70% по отношению к весу исходной шихты, около половины отходов - стружка) [8].
Существующая промышленная технология плавки титановых сплавов в вакуумно-дуговых печах [8-10], [62] позволяет использовать не более 15% стружки в составе прессованного расходуемого электрода первого переплава, и не позволяет использовать стружку в составе шихты при производстве вторичных сплавов и титанового литья, где ее использование наиболее целесообразно [10], [62].
Эти факторы обуславливают высокую стоимость титановых сплавов, полуфабрикатов и изделий и, тем самым, ограничивают сферу применения изделий из титановых сплавов [10], [62].
Также можно выделить иной источник легковесных и мелкодисперсных материалов - порошки, гранулы и металлические чешуйки, которые широко используются в порошковой металлургии [36].
Металлические порошки применяются в металлургии (металлотермия, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, порошковая металлургия), при изготовлении огнеупорных материалов, тормозных колодок, фильтров, катализаторов, покрытий, лакокрасочных материалов и др. изделий промышленного и бытового назначения, а также при прототипировании, производстве полимерно-металлических и металлокерамических материалов. По тоннажу лидирует порошковая металлургия на основе стальных порошков, мировой рынок которых исчисляется сотнями тысяч тонн в год.
Важно учесть, что в настоящее время порошки металлов практически повсеместно производятся затратными способами, основанными на плавлении или испарении металлов. Поэтому столь актуальным является создание эффективных и дешевых методов получения качественных порошков путём механического измельчения металлической стружки, резаной проволоки, фольги или металлических