книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

магния и цинка из расплава); в 1966 г. в СССР в индук­ ционных печах было переработано более 30 тыс. г отходов; д) печи для сегрегации (перерабатывают отходы, сме­ шанные с отходами стали, железа или тяжелых цветных металлов; производительность этих печей обычно 1 —1,5

т/ч) ; е) вращающиеся барабанные емкостью до 15 т, осо­

бенно пригодные для переплава мелких отходов, вклю­ чая стружку.

Специальные конструкции плавильных печей

Для переработки стружки сконструировано следую­ щее устройство: на подине печи был установлен тигель с ннжннм выпускным отверстием, находящимся в подине под уровнем зеркала ванны. В тигель загружают, напри­ мер, транспортером подготовленную стружку а на слон стружки насосом подается с подины расплав, который, протекая через слой стружки, вызывает быстрое ее рас­ плавление. Через выпускное отверстие расплав вытекает на подину [157—162].

Неблагоприятным при расплавлении алюминия явля­ ется образование шлака, в который в подовых печах пе­ реходит 1,5—2% массы шихты. При обработке шлака можно получить до 40% содержащегося в нем металла, причем в мелкую фракцию переходит около 10% метал­ ла. При высококачественной переработке шлака можно получить даже 65% металла.

Проблема полного использования металлов, содержа­ щихся в шлаке как в металлической, так и в неметалли­ ческой форме, окончательно не решена. При переработке холодного шлака необходимо охладить его сразу же после скачивания с поверхности расплава. Для этого це­ лесообразно использовать туннельные охладительные ус­ тановки, выпускаемые, например, американской фирмой Ajax-Newark Іпс. в Ныоарке (Огайо). Шлак охлаждается настолько быстро, что предупреждается окисление ме­ талла. После охлаждения осуществляются дробление и сортировка [163,164].

Разработана новая технология переработки сильно загрязненных отходов алюминия (например, железом) с помощью магния. Вакуумная отгонка магния здесь заме­ нена электролизом, основанным на том, что электролити­ ческий потенциал магния выше потенциала алюминия и

других компонентов сплавов. Используют легко расплав­ ляемый электролит (хлориды магния, калия, натрия и бария). Электролиз протекает при 700—720° С и плот­ ности тока 1 а/см2. Выход по току составляет 90—97%. Рафинирование дает следующие, результаты:

Содержание меди и цинка не изменяется.

Эта технология имеет по сравнению с рафинировани­ ем магнием с его перегонкой следующие преимущества:

а) электролиз дешевле, чем перегонка, более произ­ водителен и требует меньшего расхода электроэнергии; б) исключается необходимость использования водо­

рода (улучшение условий безопасности); в) полученный магний можно использовать для раз­

личных целей.

Схема рафинирования приведена на рис. 79 [165].

2. ОСНОВЫ ПЛАВКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Н ИХ СПЛАВОВ

Строительство крупных заводов по производству де­ формированных полуфабрикатов, особенно прокатных цехов, имеющих высокие производственные мощности, например 200—400 тыс. тполуфабрикатов в год, и обра­ батывающих, например, слитки из алюминия по 15 г, не­ возможно без строительства высокопроизводительных плавильных цехов, оснащенных плавильными печами большой емкости. В алюминиевых плавильных цехах, например, применяются плавильные печи емкостью при­ мерно 30 т, а в будущем можно ожидать, что их емкость увеличится до 100 т; в медеплавильных цехах — печи ем­ костью до 30 т и т. д. Отливаемые плоские слитки весят более 10 т. Успешные результаты были получены при от­ ливке плоских слитков из сплавов алюминия сечением, например, 4500X4500X600 мм.

Высокопроизводительные плавильные и литейные це­ хи (где отливают слитки) характеризуются следующими особенностями:

1) плавильные цехи оснащены высокопроизводитель­ ными плавильными печами;

Рис. 79. Схема рафинирования сплавов, сильно загрязненных железом, магнием и некоторыми другими примесями

ходятся печи для производства из титана слитков диа­ метром более 750 мм, массой до 7 т. В США такие печи

печи для получения слитков диаметром 650—750 мм со-

Рис. 81. Индукционная вакуумная печь емкостью 7 т

ставляет 2000 т. В СССР в этих печах уже получают слитки из титана массой до 10 г. Предполагают, что в сталеплавильных цехах в таких печах будут получать слитки до 100 т.

Для выплавки металлов с высокой реакционной спо­ собностью в этих печах можно работать при вакууме2— 5Х10-6 мм рт. ст. (обычно ІО-3 мм рт. ст.).

Эти печи пригодны и для плавки тугоплавких метал­ лов, например молибдена (из него разливают слитки до 2500 кг).

Кристаллизаторы этих печей обычно охлаждают во­ дой. Для фирмы imperial Metal Jndastris в Уиттоне за­ падногерманская фирма LeiBold-Gereus построила печь,

где кристаллизатор охлаждается металлическим тепло­ носителем — эвтектическим сплавом К— Na. В эксплуата­ ции находятся и печи с воздушным охлаждением кристал­ лизаторов.

При получении слитков в дуговых нечах кристалли­ затор можно реконструировать, вмонтировав в его под­ дон ультразвуковой излучатель, воздействующий на про­ цесс затвердевания слитка [167, 168].

Э л е к т р о н н о л у ч е в ы е п е ч и

Эти печи находят все более широкое применение для производства слитков из никеля, молибдена, ванадия, вольфрама, титана, циркония, тантала, ниобия и их сплавов. Подводимая мощность применяющихся в Евро­ пе печей 50—1200 кет. В печи мощностью 1200 кет можно получать слитки массой до 12 т, диаметром 800 мм, дли­ ной 3000 мм.

В стадии разработки находятся агрегаты и гораздо более мощные (для слитков до 100 г). А в США уже на­ ходятся в эксплуатации гораздо более крупные печи (табл. 12). Эти печи работают с вакуумом ІО-4—ІО-5

мм рт. ст.

Таблица 12

Технические параметры электроннолучевых печей

*Оценка.

Втаких печах путем переплава ванадия чистотой 90— 93% удалось получить ванадий чистотой 99,75% [169].

полученного электрошлаковым переплавом, аналогично качеству металла, выплавленного в вакуумных печах [173—176].

Цех по разливке слитков из сплавов никеля фирмы Н. Wiggin and Herefordu оснащен в настоящее время двумя печами для электрошлакового переплава подводи­ мой мощностью по 6000 ква. Перерабатываются элект­ роды длиной 9 м. Таким образом можно получать слит­ ки из сплавов нимоник диаметром 625—1050 мм, массой 5—15 т. В США разработана технология плавления мо­ либдена методом электрошлакового переплава с приме­ нением в качестве флюса окиси иттрия [177].

*

**

Разработка плавильных процессов и плавильных аг­ регатов продолжается. В стадии исследований находятся совершенно новые процессы и оборудование.

а. Бестигельное вакуумное плавление (процесс Stipp). Это — метод плавления, по которому переплаву подвер­ гается порошковый или кусковый материал. Плавка ве­ дется в кварцевом цилиндре, в котором поддерживается вакуум ІО-6 мм рт. ст. Плавление осуществляется токами высокой частоты, при этом под действием высокочастот­ ного магнитного поля расплав поднимается (парит), не касаясь стенок тигля. Таким путем можно получать пру­ ток, трубы и др..

Уже была опробована выплавка в вакууме ІО-5—ІО-6 мм рт. ст. некоторых материалов (бор, кремний, титан, ванадий, хром, силициды и др.) или в атмосфере аргона (карбиды, бор и др.) [178].

б. Печи, использующие солнечную энергию (для тем­ ператур до 3000° С).

в. Печи, использующие теплоту экзотермических ре­ акций, протекающих при сжигании металла в кислороде или при реакциях, например, НС1 с кислородом, фтором

идр.

г.Печи, использующие алюмпнотермические реакции.

д.Печи, которые будут работать при высоком давле­

нии.

Важное значение имеет исследование и опробование новых огнеупорных материалов, которые при контакте