Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

804

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
4.69 Mб
Скачать

Полезный расход тепла

 

На нагрев шихты

443780

36,1

На расплавление.

174196

14,4

На перегрев расплава.

97400

8,7

В с е г о

715376

59,2

Потери тепла

 

Через каркас печи.

58800

4,95

Через окно:

 

 

открытое загрузочное

12000

0,99

открытое для съема шлаков

18

0,0015

закрытое для съема шлаков

130

0,0107

для слива металла.

90

0,0075

Через корпус индукционных единиц

45800

33

С воздухом из зоны охлаждения печ­

 

 

ного трансформатора.

110000

9,085

С охлаждающей индукторы водой.

78

0,0065

С воздухом, поступающим для охлаж­

 

 

дения индукционных единиц .

256000

21,039

На испарение:

 

 

окиси цинка

2490

0,205

влаги шихты .

2360

0,1948

со шлаком

6159

0,51

В с е г о

493925

40,8

И т о г о .

1209301

100,0

*1Расход воды на четыре индукционные единицы 3,2 л/ч, воздуха 15000м3/ч; начальная и конечная температуры воды и воздуха 15 и 35, 25 и 70°С соответст­ венно.

Материальный баланс печи ИЛК-6 за одну плавку выглядит так:

До плавки

Масса, кг

Состав шихты:

 

катодная медь (с кис

2910,0

лородом и влагой)

чушковой цинк

1745,2

(с влагой)

После плавки

Масса, кг

Слиток. .

4600,000

Металл в шлаке

30,200

Влага, улетучивающаяся

4,655

из шихты

Кислород в катодной меди

0,320

Угар цинка на восстановление

 

меди из Си20 и образование

17,510

ZnO.

Неучтенные потери

2,515

И т о г о .

4655,2

И т о г о .

4655,200

Технологические параметры цикла плавки и разливки следующие:

 

Продолжи­

Разливка

Продолжи­

Плавка

тельность,

тельность }

 

мин

 

мин

Плавление и перегрев.

53

Литье.

35

Перелив в миксер.

8

Возврат печи в исходное

 

положение после пере­

2

лива

Простои печи по различным

 

организационно-техничес­

10

ким причинам

И т о г о .

73

Продолжение

Удаление слитка и подготовка к литыо следующей плавки . . 21

И т о г о .

56

Приведенные данные позволяют выработать в каждом конкретном случае организационные и технические мероприятия, направленные на улучшение коэффициента полезного действия установки и повышение выхода годного.

6. ОГНЕУПОРЫ И ФУТЕРОВКА ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ

Требования к огнеупорным материалам

Рабочее пространство плавильных печей и миксеров, переливные же* лоба, летки, разливочные устройства футеруют различными огнеупорны­ ми материалами.

Огнеупорные материалы должны быть химически инертными по отно­ шению к расплавам меди и медных сплавов, обладать высокой огнеупор­ ностью, механической прочностью и способностью противостоять колеба­ ниям температуры. Важнейшим условием удовлетворительной службы огнеупорных материалов является отсутствие усадок или роста как в процессе подготовки, так и при дальнейшей эксплуатации. К огнеупор­ ной футеровке, применяемой для вакуумных печей, предъявляются еще более жесткие требования: она не должна испаряться в вакууме при ра­ бочих температурах и образовывать с расплавом летучие соединения.

При производстве слитков меди и медных сплавов в качестве огне­ упорных материалов наибольшее распространение получили графит, кварцит, высокоглиноземистые огнеупоры.

Углерод обладает наиболее высокой температурой плавления по срав­ нению с огнеупорными материалами и является основой графитовых из­ делий.

Графит применяют для изготовления тиглей при плавке меди в индук­ ционных печах. Он имеет преимущества по сравнению с неэлектропровод­ ными тиглями на основе окислов: во-первых, увеличивается мощность печи за счет поглощения графитом электромагнитной энергии индуктора и, во-вторых, происходит восстановление металла за счет материала тигля.

Тигли изготавливают из графита марок ЭГО, ЭГ1, ГМЗ. Зазор между' индуктором и тиглем заполняют электрокорундом. Для плавки меди и медных сплавов в вакууме применяют малозольный тигельный графит марки ГМЗ-МТ, более плотный,, обладающий повышенной прочностью при сжатии и изгибе. Из графита также делают вставки для кристаллиза­ торов, втулки, детали стопорной и разливочной систем. Графитовые из*

делил обладают наибольшим постоянством объема при колебаниях тем­ пературы по сравнению с другими огнеупорами.

Вкачестве основы для приготовления набивных масс подового камня

ииндукционных единиц канальных печей в большинстве случаев приме­ няют кварцит. Характеристика применяемых кварцитов следующая:

Состав, свойства

 

Месторождение

 

 

Овручское

Антоновское

Первоуральское

Тарасовское

Состав, %:

97,5-98,2

99,21

98,18-99,10 96,4-99,0

Si02

А120 3

0,46-1,71

0,24

0,15-0,70

< 0,85

Fe20 3

0,10-0,57

0,11

0,14-0,42

0,12-0,59

СаО.

0,06-0,50

0,10

0,08-0,50

0,19-0,76

MgO

0,09-0,21

0,05

< 0,10

< 0,25

т ю 2

0,09-0,10

-

0,10

-

^ 2 ° 3 ................

0,18-0,30

0,13

0,15

-

Прочие примеси . . 0,40—0,52

0,19

0,07-0,27

0,55—1,20

Огнеупорность, °С

1770

1750-1770

1770

1760

Плотность, г/см3

2,65-2,66

2,64

2,65-2,66

2,42-2,52

Пористость, %

0-1,1

2-3

0,15-0,30

2,4-13,5

Микроструктура.

Кристалличес­

Цементная,

Кристалличес­

Цементная,

 

кая, очень

средней

кая, очень

пористая

 

плотная

плотности

плотная

 

Основным преимуществом при использовании кварцитовой массы является увеличение объема в результате превращений, присущих квар­ циту. Это приращение объема компенсирует усадку при температурах спекания и эксплуатации.

Кварцит, поставляемый в виде отдельных кусков, измельчают в щековых дробилках, сортируют, затем размалывают в шаровых мельни­ цах и просеивают через сито с отверстиями 2,5 мм. Для образования легкоплавкой фазы, чтобы спекались отдельные зерна, добавляют бор­ ную кислоту НэВОэ или буру Na2B40 7 в количестве 1—2,5% (рис. 24). Рекомендуемый зерновой состав массы следующий:

Размер зерна, мм

2,5-2,0

2,0-1,5

1,5-1,0

1,0-0,5

<0,5

Количество зе­

 

 

 

 

 

рен, %

5-10

10-15

15-20

50-60

10

Применяют также кварцитовую массу с добавкой электрокорунда состава, %: кварцит 86, электрокорунд 11, бура 2, бой стекла 1.

Зерновой состав массы:

Размер зерна,мм.

3 -2

2-1

1-0,5

0,5-0,09

<0,09

Количество зе­

 

 

 

 

 

р е н ^

4 -6

20-23

5 -7

10-12

Остальное

Для уменьшения усадки

кварцита

рекомендуется: вводить гекса­

метафосфат натрия в количестве 5%.

 

 

Зерновой состав массы должен быть следующий:

 

Размер зерна, мм. . . .

2-0,4

0,4-0,1

< 0,1

Количество зерен, %

40

12

48

Для набивки индукционных единиц печи ИЛК-16 применяют увлаж* ненную массу марки МЭ-66, основой которой являются высокоглинозе­ мистые огнеупорные материалы: высокоглиноземистый шамот 66%

Рис. 24. Зависимость количества бор­ ной кислоты или буры от рабочей температуры футеровки

(размер зерна 5—0,5 мм ), тонкоизмельченная смесь 34% [корунд-20; глина 41-7 (ГОСТ 3226 - 65) ; глина К1-7]

Зерновой состав массы, содержащей 6070%А1гО3 (влажность 4±0,2) :

Размер зерна, мм . .

5—3

3—2

2-0,5

0,5—0,088

<0,088

Количество зерен,%

10

15—30

15-30

7-13

32-38

Для увеличения прочности массы вводят 6—6,5% ортофосфорной кис­ лоты (плотность 1,35—1,4 г/см3) . Указанная масса сочетает в себе высо­ кую огнеупорность с хорошими термической и, химической стойкостью, повышенной плотностью и механической прочностью.

Футеровка индукционных канальных печей

Печи емкостью до 1,5 т для замены футеровки демонтируются пол­ ностью с формой. Их монтаж осуществляется в мастерской.

Печи с отъемными индукционными единицами перефутеровывают непосредственно на месте, за исключением индукционных единиц, на­ бивка которых осуществляется в специально отведенном помещении. Набивка индукционной единицы (подового камня) — наиболее слож­ ная и ответственная операция при монтаже печей. Для плавки меди и медных сплавов применяют сухую кварцевую массу с добавкой бор­ ной кислоты.

Последовательность набивки подового камня следующая. Предва­ рительно внутреннюю поверхность кожуха подового камня выклады­ вают листовым асбестом толщиной > 4 мм. Огнеупорную массу засы­ пают слоями толщиной 80—100 мм и тщательно трамбуют. Поверхность огнеупорной массы перед засыпкой каждого слоя должна быть шеро­ ховатой. После того как подовый камень набит выше нижнего уровня шаблона на 10—15 мм, в месте установки шаблона скребком снимают слой массы на необходимую глубину. Шаблоны для образования кана­ лов отливают из меди в водоохлаждаемые изложницы, которые перед установкой тщательно обрабатывают.

Когда проверена правильность установки необходимого количества шаблонов, монтируют асбоцементные цилиндры и продолжают набйвку подового камня. Следует подчеркнуть, что процесс подготовки подово­ го камня —очень важная операция, от выполнения которой практичес­ ки зависит срок эксплуатации печи. Готовый подовый камень помещают

44

в ферму и крепят к нему кожух печи. На подовый камень устанавливают рамку из пластин меди, засыпают огнеупорную массу и равномерно уплотняют до уровня верхнего среза шаблонов. Внутреннюю поверх­ ность кожуха шахты печи облицовывают листовым асбестом. Шахту пе­ чи и верхний ее пояс выкладывают шамотным кирпичом. Рабочее про­ странство шахты делают овальной формы. Печь накрывают крышкой и проводят монтаж магнитопровода, индукторов, вентиляторов с элек­ тродвигателями и тд . По окончании монтажа проверяют работу меха­ низмов подъема печи, подачи и слива охлаждающей воды, определяют исправность электрической цепи ее кратковременным (~ 1 мин) вклю­ чением.

Размораживают печи по строго установленному режиму, обеспечи­ вающему постепенный разогрев и расплавление меди и спекание футе­ ровки подового камня. Предварительно подовый камень медленно су­ шат, используя древесный уголь или газ. В качестве примера приведем режим нагрева для сушки подового камня:

Напряжение, В . .

38

92,5

127

152

228

Продолжительность, ч

8

8

5

6

До рас­

плавления

Размораживание печи при литом шаблоне продолжается не менее 24—30 ч с постепенным увеличением используемой мощности трансфор­ матора. После первой плавки печь переводят на рабочее напряжение (500 В ). Со второго режима разморозки рекомендуется включать ох­ лаждение канальной части. Первые плавки следует вести медленно с целью равномерного удаления влаги и хорошего спекания футеровочного материала.

Футеровка индукционных единиц печей ИЛК-6 и ИЛК-16

Барабан печи ИЛК-6 выкладывается фасонными высокоглиноземи­ стыми блоками; стойкость шахты - не менее трех лет работы.

Индукционныеединицы футеруются в горизонтальном положении доарцитовои массой (так же, как подовый камень канальных печей)" или готовой огнеупорной высокоглиноземистой увлажненной массой МЭ-66. В первом случае после набивки и подсоединения индукционные единицы размораживают для расплавления медного шаблона и посте­ пенного спекания огнеупорной массы. Стойкость индукционных еди­ ниц с кварцитовой массой при плавке меди > 1 0 мес., при плавке ла­ туней > 1 года. Следует подчеркнуть, что для повышения мощности печи и удобства монтажа подового камня индукционные единицы должны иметь только круглые каналы. В идеальном случае форма каналов долж­ на соответствовать форме индукционной катушки.

Барабан печи ИЛК-16 футеруется фасонными блоками из высокогли­ ноземистой огнеупорной массы, стойкость шахты — пять лет работы

без замены.

Футеровку индукционных единиц выполняют из высокоглиноземистой огнеупорной увлажненной массы МЭ-66, поставляемой в готовом виде.

Съемные индукционные единицы набивают через отъемную боковую стенку на специальном стенде. Полости каналов выполняют с помощью металлических разъемных шаблонов, которые удаляют после набивки. Массу трамбуют пневмотрамбовками без перерывов до окончания на­ бивки. Зафутерованную индукционную единицу выдерживают при тем­ пературе 20°С в течение 20 сут, затем помещают в вакуум-камеру и су­ шат в следующем режиме:

Время, сут

1

1

1

1

1

2

1

2

1

1

 

Давление в каме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ре, мм вод. ст. . . .

.300

500

500

500

500

500

 

500

500

500

500

Температура в каме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ре, °С

-

30

40

50

60

70

 

80

90

100

ПО

Затем сушку единиц ведут на стенде, где в канал закладывается элек­ тронагреватель, при температуре около 200°С вплоть до применения (но не менее 20 сут). Непосредственно перрд установкой на печь индукцион­ ную единицу разогревают газовой горелкой до температур 1300—1400°С со скоростью 20—30 град/ч, выдерживают в течение 3 ч и подают к печи. В месте стыка индукционной единицы с корпусом печи вкладывают миканитовую прокладку, обмазанную с обеих сторон раствором метреля. После присоединения единицы печь поворачивают для заполнения кана­ лов жидким металлом. Стойкость футеровки индукционных единиц, из­ готовленных из высокоглиноземистой массы, составляет 2—2,5 года.

Г л а в а Ш СОВРЕМЕННАЯ ПРАКТИКА ПРОИЗВОДСТВА

СЛИТКОВ МЕДИ И СПЛАВОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Технологический процесс получения слитков меди и медных сплавов состоит из нескольких операций (рис. 25). В зависимости от конкретных условий производства схема процесса получения слитков позволяет оп­ ределить последовательность операций для меди и каждого сплава на ее основе.

Рассмотрим подробнее практику производства слитков меди и мед­ ных сплавов в соответствии с приведенной технологической схемой.

1. ПОДГОТОВКА И РАСЧЕТ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для получения слитков меди и медных сплавов используют шихтовые материалы, состоящие из первичных металлов и лигатур (50% от общей массы шихты), отхода собственного производства (35%), стружку и от­ ходы с баз Вторцветмета (15%).

Первичные ^еталлы поставляют в виде катодов, слитков, плит и гра­ нул. Условия их поставки оговорены в государственных стандартах. От­ ходы собственного производства в условиях заводов по обработке цвет­ ных металлов состоят из возвратных отходов литейного цеха (путцы

Рис. 25. Технологическая схема производства слитков

и донные части слитков, стружка, сплески и тд.) и отходов обрабаты­ вающих цехов (кромка и концы листов и лент, пресс-остатки, стружка, высечка и тщ.) . Отходы, поступающие со стороны, —это вышедшие из строя детали или отходы, образующиеся при переработке полуфаб­ рикатов.

Лигатуры (вспомогательные сплавы) применяются при введении эле­ ментов, резко отличающихся температурой плавления от основного ме­ талла, а также при получении сплавов более точного химического состава.

Непременным условием получения качественного слитка и увеличе­ ния производительности плавильного оборудования является тщатель-. ная подготовка шихты. Шихтовые материалы подвергают следующей об­ работке: выборочному контролю химического состава всех видов отхо­ дов; пакетированию негабаритных-отходов; брикетированию (струж­ ка) ; магнитной сепарации (стружка), особенно если стружка поступает из механических цехов; сушке (в зимнее время все шихтовые материа­ лы, в летнее - только стружка).

При выплавке слитков меди и ее сплавов на крупных плавильных пе­ чах разрезать катоды нецелесообразно. При плавке в печах небольшой емкости и вакуумных печах катодные листы разрезают на дисковых ножницах.

Для пакетирования отходов обрабатывающих цехов примейяют прес­ сы типа БА-1330 усилием 100 тс и типа Б-1334 усилием 250 тс. Размеры получаемых на этих прессах брикетов составляют соответственно 300X300X400 и 360X360X500 мм.

Брикетирование стружки выгодно в том случае, когда брикеты полу­ чаются плотными и погружаются при плавке ниже зеркала расплава. Лег­

кие брикеты плавить нерационально. Хорошо зарекомендовал себя в практике брикетирования стружки брикет-пресс типа Б6838 усилием 630 тс. Диаметр брикетов 160 мм, высота 50 мм.

В последнее время предпринимаются попытки создать установку обез­ жиривания стружки перегретым паром или горячим воздухом с после­ дующим брикетированием. В установке предусматривается косвенный нагрев стружки, дожигание в специальной камере продуктов возгонки масла, полные механизация обслуживания и автоматизация технологи­ ческого процесса. Указанный способ подготовки особенно целесообра­ зен для стружки типов ’’вьюн” и ’’трубчатая” , образующихся при резке слщков на дисковых пилах и при фрезеровании горячего подката соот­ ветственно. Указанная стружкд в исходном состоянии, как правило, со­ держит 1 —5% масла и 2 —10% влаги.

Для сушки влажной шихты предусматривается установка мощных, высокопроизводительных печей типа ОКБ-4259 (печь конвейерного ти­ па, электрическая, четырехзонная, мощностью 700 кВт; температура рабочего пространства 300°С, максимальная производительность 10т/ч; загрузка и выгрузка шихты механизированы) .

Шихту в коробах навешивают на платформенных весах типа 854 п “20 грузоподъемностью 500 - 20000 кг.

Для составления и расчета шихты необходимо знать ее назначение; тре­ бования, предъявляемые к годному слитку по содержанию основных компонентов и примесей; характеристику шихтового материала; вели­ чину угара компонентов, входящих в шихту, и шихты в целом при плав­ ке и литье; выход годного.

В практике при производстве слитков меди и медных сплавов встре­ чаются следующие шихты: только из первичных металлов; из первичных

металлов вместе с лигатурами; из первичных металлов вместе с возврат­ ными отходами и лигатурами; только из возвратных отходов.

Расчет шихты состоит из трех последовательных этапов: расчета обще­ го необходимого количества шихтовых материалов; расчета на содержа­ ние Компонентов и расчета на содержание примесей.

В отличие от общеизвестных методик расчета шихта на 100 кг сплава с последующим пересчетом на необходимое количество шихты в настоя­ щей работе приведены принципиально новые единые формулы1, позво­ ляющие рассчитывать любое требуемое количество шихты с учетом угара.

Общую потребность шихты Ш (кг или т) определяют по формуле

Ш = 100 Гп с/ у ,

где Гп с - число годных слитков на последней стадии производства; 7 —выход годного, %.

Содержание основных и легирующих компонентов шихты рассчитыва­ ют следующим образом.

Количество искомого компонента хм , вводимого в шихту в виде пер­ вичного и возвратного (или только возвратного металла), с учетом по­

правки на его угар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- х „ _ - х п

 

шс*

У *- Уш

) -

 

 

 

 

 

100 (1 +

100

 

 

 

 

 

 

 

 

л , с

0 +

 

 

 

Л 2Сд.

 

 

1<-Х.

у*

- У л

-

100

--(1 +

100

 

100

 

 

100

 

 

 

^п с хп

(1 +

Ухп -

У .,

) ш

 

 

 

( 1 )

100

 

100

 

 

 

100

 

 

 

 

здесь

X

ХП, У ХП2 У

■■■• Х л п

 

ХР

 

Сх

CJC, » С х г у ■>Сх „

Сх

общее количество искомого компонента, входяще­ го в состав годного слитка, кг (т) ;

количество искомого компонента, вводимого в ших­

ту с лигатурами и отходами (1 ,2 ,

, п) с учетом

поправки на угар, кг (т);

 

количество искомого компонента, вводимого в

шихту с технологическими добавками;

номинальное содержание искомого компонента в сплаве (принимается по ГОСТ или ТУ), %;

фактическое содержание искомого компонента в

лигатурах, возвратах (1,

2, ..., л ) , с которым он

вводится в шихту, %;

 

— фактическое содержание

искомого компонента

в технологических добавках, с которыми он вводит­ ся в шихту, %;

1 Формулы выведены В.П.Андроновым.

 

Ух

— угар при плавке и литье искомого компонента (бе­

 

 

рется из таблиц), %;

 

Уш

— общий угар шихты, %;

УХг >Ух

у..-,Ух.„

— угары искомого компонента в лигатурах, возвратах

 

 

(1, 2, ..., п ), с которыми он вводитоя в шихту (бе­

 

 

рется из таблиц), %;

 

Р — количество вводимой технологической добав­

 

 

ки, кг (т);

JIi, Л2,

Лп

— необходимое количество лигатур (1, 2 , и) , с ко­

 

 

торыми вводят в шихту искомый компонент, кг (т).

Общее количество искомого компонента (входящее в состав годного слитка), которое вводят в шихту в виде металла, отходов, технологиче­ ских добавок, лигатур, с учетом поправки на угар:

ШCv

 

У —У

 

х =

(1 +

/

х J ш ^

(2)

100

 

100

 

 

 

 

Количество искомого компонента, вводимого в шихту с лигатурами

и отходами

(1,2, ..., л) [второй, третий и тщ. включительно до предпо­

следнего члена правой части формулы

(1)1, с учетом поправки на угар:

Л1^ ......"

Л 1,2...... п CXi ,2........п

0

+ У*1)2......

1 1 , 2, ... , п ).(3)

100

 

 

100

Величину х находят из уравнения

P C XI

'vp*

100

a Jli ^ , п определяют из выражения

Л1,2,... , л

 

100

! 2,... ,п

(4)

 

y v

*у _

СХл -

(1 + ----1,2,... ,я__.---- 1

}п \

 

»-2•••••"

 

100

7

Общий угар шихты подсчитьшают по формуле

= УдСд *

УЬСЬ +

* УтРп + СУСУЭ

 

где Уа , У&,..., Уп — угар компонентов сплава, %;

Са »

— номинальное содержание компонентов в сплаве

(принимается по ГОСТ или ТУ)

 

 

— потребное количество технологической добавки, %;

-рэ

— фактическое содержание

технологической добавки

(если она вводится в виде лигатуры), %;

УУ У — угары лигатур и возвратов (1,2,..., п ), с которыми

вводят искомый компонент, %.

50

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]