Разработка технологического процесса производства железоуглеродистых литейных сплавов из дисперсных отходов машиностроительного комплекса

• Автор: Воронин, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Одной из задач непрерывного развития научно-технического прогресса с целью наиболее эффективного экономического и социального развития России на ближайшие годы в области литейного производства является создание как можно большего числа технологий, позволяющих при экономном расходовании ценных производственных ресурсов получать высококачественные синтезированные литейные сплавы из промышленных отходов.
Руководствуясь тенденцией поворота многих Российских предприятий в сторону повышения качества выпускаемой продукции и ее конкурентоспособности на мировом рынке, в литейном производстве намечено дальнейшее техническое перевооружение многих литейных цехов на предприятиях машиностроения на базе внедрения высокопроизводительных электро-дуговых печей постоянного тока, которые, являясь более экологичными по сравнению с электро-дуговыми печами переменного тока, позволяют производить электрошлаковый переплав практически всех металлсодержащих отходов, образующихся в процессе производства.
В данной работе немаловажное внимание уделяется техническому перевооружению в области литейного производства, достижение которого немыслимо без внедрения прогрессивных ресурсосберегающих технологий и высокопроизводительного оборудования
В настоящее время вторичная переработка отходов производства стала одной из главнейших проблем на многих предприятиях России. Создание технологии получения из металлсодержащих отходов, вывозимых за территорию заводов на свалки, качественных литейных сплавов позволит решить также и экологическую проблему загрязнения окружающей среды.
Таким образом, намеченное направление в области переработки всех возможных металлсодержащих отходов с помощью тех-

нологии, предусматривающей использование электрошлакового переплава в дуговых печах постоянного тока требует переоборудования литейных цехов на различных производственных предприятиях с целью замены источника тока в уже действующих дуговых печах переменного тока. Несмотря на определенные затраты по переоборудованию уже работающих печей, целесообразность данных мероприятий определяется следующими факторами:
- уменьшение в 8-10 раз пылегазовых выбросов из печей. Это, во-первых, является благоприятным с точки зрения экологии, а во-вторых, практически снимает проблему, связанную с образованием большого количества пылевидных окисленных отходов, таких как бегхаузная пыль, которое неизбежно при выплавке- стали и чугуна в промышленных электро-дуговых печах переменного тока;
- уменьшение до санитарных норм шума, генерируемого печами;
- уменьшение расхода графитовых электродов до 1,5 кг на тонну годного;
- снижение расхода электроэнергии;
- снижение угара металла, а также легирующих элементов за счет:
а) ведения переплава под слоем шлаковой соляной токопроводной ванны;
б) использования постоянного тока, также являющегося восстановителем элементов из окислов.
Отмечается также наличие ряда дополнительных преимуществ дуговой печи постоянного тока перед дуговой печью переменного тока. На базе нагрева дугой постоянного тока можно развивать :
1) универсальные плавильные печи для плавки стали, чугуна, специальных сплавов, сплавов на основе меди и алюминия;

2) плавильные печи для ускоренного переплава, печи для выплавки металлов с полным технологическим циклом, печи миксеры для стали, чугуна, различных сплавов;
3) экологически чистые и энергоресурсосберегающие технологии, адаптированные к климату России.
Опираясь на эти исследования, в настоящей работе был изучен вопрос создания безотходных технологий переработки мелкодисперсных оксидосодержащих отходов с целью проектирования различных литейных сплавов с заранее прогнозируемым химическим составом и структурой и проведены исследования характера влияния параметров технологического процесса на качество получаемого сплава.
В результате было выявлено, что из отходов машиностроительного комплекса АО "КамАЗ", таких как: бегхаузная пыль
(мелкодисперсная пыль, отходящая от электродуговых печей переменного тока); порошкообразные отходы железа, представляющие собой бой стальной дроби, применяемой при очистке деталей в дробеструйных барабанах; кузнечная окалина; железосодержащие отходы в виде мелкодисперсной стружки, образующиеся в цехах механической обработки; отходы, образующиеся при электро-эррозионной и электрохимической обработке, шлаки с содержанием алюминия до 60%, образующиеся при выплавке алюминиевых сплавов в газовых печах и др. возможно получение синтезированных черных и цветных металлов с учетом сбережения ценных легирующих и модифицирующих элементов, находящихся в отходах в окисленном состоянии.
Предложенная технология включает следующие этапы:
1. Приготовление дисперсной смеси из окисленных мелкодисперсных отходов производства;
2. Окускование мелкодисперсной окисленной смеси с целью

связь возникает, если собранные воедино визированные электроны соприкасающихся внешних оболочек имеют противоположно направленные спины. Это и обеспечивает преобладание сил притяжения над силами отталкивания ядер атомов. Коренное отличие химических сил заключается в том, что образовавшаяся в результате их действия молекула представляет собой сумму ядер, экранированных внутренними электронами с собранными воедино внешними электронами.
Таким образом, с целью получения твердообразования из смеси композитного сыпучего и связующего материалов желательно температурное или химическое воздействие (термическая сушка). Сушка позволяет переводить связующее из жидкого состояния в твердое, превращая молекулярные силы в химические и увеличивая когезионную прочность.
Последнюю группу сил сцепления частиц при комкообразо-вании составляют магнитные силы. Они возникают при взаимодействии 2-х или нескольких намагниченных тел, создающих вокруг себя локальные магнитные поля. По дальности действия магнитные силы на семь порядков превышают химические и на 5-6 - молекулярные. Однако, в связи с тем, что магнитное взаимодействие элементарных частиц намного слабее электрического, то в природе и производстве роль магнитных сил гораздо скромнее электрических.
Совокупность этих и вышеупомянутых сил составляют основу для обеспечения прочности окатыша. При изготовления гранул из сыпучих мелкодисперсных отходов (ПЭДп, шламов от электроэррозионной обработки, графитовой пыли и др.) целесообразно применять в качестве связующего различные комкующие добавки, повышающие прочность сырых гранул. Наиболее распространен бентонит. В качестве некристаллических материалов экспериментировался крахмал, сода и жидкое стекло. При этом прочность окатышей была удовлетворительной.