Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рециклинг металлов и сплавов. Лабораторный практикум
.pdf
Таблица 8
Состав шихты,
%
Масса
загру-
женной
шихты,
кг
Мас-
са
слит-
ков,
кг
Металлур-
гический
выход год-
ного, %
Электропро-
водность,
МСм/м
Электротех-
нические от-
ходы Al
Электротех-
нические от-
ходы Cu
Состав шихты,
%
Масса
загру-
женной
шихты,
кг
Мас-
са
слит-
ков,
кг
Металлур-
гический
выход год-
ного, %
Электропро-
водность,
МСм/м
Электротех-
нические от-
ходы Al
Электротех-
нические от-
ходы Cu
Марка лигатуры
AlCu35
AlSi20
Характери-
стика кри-
сталлической
структуры
Наличие
раковин
(пористо-
сти)
Наличие
шлако-
вых
включе-
ний
Характери-
стика кри-
сталлической
структуры
Наличие
раковин
(пористо-
сти)
Наличие
шлако-
вых
включе-
ний
Результаты экспериментов и расчетов для лигатуры AlCu35
Таблица 9
Результаты экспериментов и расчетов для лигатуры AlSi20
Таблица 10
Характеристика изломов опытных лигатур
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Привести цель работы и краткое содержание общих сведений.
2. Описание экспериментов.
3. Таблицы с результатами экспериментов.
4. Выводы.
41
Контрольные вопросы
1. В чем заключается преимущество использования основных закономер-
ностей явления структурной наследственности в процессах «вторичной» металлургии?
2. Какую наукоемкую продукцию можно получать из рециклируемых ме-
таллоотходов с использованием ЯСН?
3. В чем заключается особенность мелкокристаллических переплавов?
4. Какие мелкокристаллические лигатуры для алюминиевых сплавов мож-
но получать из рециклируемых металлоотходов?
5. Приведите схему наукоемкой продукции применительно для алюминие-
вых сплавов, которую можно получать из рециклируемых металлоотходов.
42
Лабораторная работа № 7
СИНТЕЗИРОВАНИЕ СИЛУМИНОВ
С МАКСИМАЛЬНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МЕТАЛЛООТХОДОВ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Анализ открытых источников информации показывает, что наибольшую долю в процессах вторичной цветной металлургии занимают такие дефицитные металлы, как алюминий и медь, а также сплавы
на их основе. Отходы на основе железа, титана, свинца, никеля и т.д.
представлены в меньшей степени.
Качество продукции из «вторичных» алюминиевых сплавов
во многом зависит от технологий их приготовления.
В технологиях получения алюминиевых сплавов из рециклируемых отходов присутствуют следующие основные процессы: сортировка ломов и отходов по группам; разделка и подготовка к плавлению; приготовление и подготовка сплава к литью, включающие рафинирование и дегазацию расплава от нерастворимых и растворимых
неметаллических включений, а также доведение химического состава
до требований нормативной документации; заливка расплава в формы (как правило, в изложницы различного объема) [12, 13].
Следует отметить, что основные исследования направлены
на поиск новых решений в технологиях переплава отходов, составов
более эффективных реагентов для очистки расплавов от растворимых
и нерастворимых неметаллических включений и т.д.
Однако при решении вопросов получения качественных «вторичных» сплавов практически не рассматривается управление структурообразованием алюминиевых сплавов на стадии их получения
из рециклируемых материалов. Тем не менее дополнительным ресур-
сом повышения качества «вторичных» алюминиевых сплавов являются селективный выбор рециклируемых отходов и целенаправлен-
43
ное воздействие на структурные элементы сплавов в жидком и кристаллизующемся состояниях. Данный подход основан на природном
свойстве большинства известных промышленных металлов и сплавов –
явлении структурной наследственности (ЯСН) [2, 13, 14].
Например, микроструктура таких отходов, как опилки литейных
сплавов (силуминов), витая стружка деформированных полуфабрикатов, отходы банок из-под напитков, характеризуется явно выраженной структурной информацией, заложенной на предыдущих технологических этапах. Так, микроструктура баночных отходов (система AlMn-Mg) наследует признаки, обусловленные деформационными воздействиями в процессах получения баночной ленты. Данные признаки сохраняются и после однократного переплава таких отходов.
Опилки сплава АК9ч (система Al-Si-Mg) в процессе резания испытывают деформационное и термическое воздействия, что отразилось на
размерах и морфологии основных и вторичных фаз. Кроме того, при
механической обработке фасонных отливок из литейных сплавов
снимается литая корочка, которая изначально имеет мелкокристаллическую структуру. Витая стружка деформируемых сплавов систем
Al-Cu, Al-Mg также наследует особенности комплексных воздействий: деформационное – в процессе получения полуфабриката; деформационное и термическое – в процессе механической обработки
деформированного полуфабриката. Согласно [2], данные отходы
можно классифицировать как специально обработанные шихтовые
материалы, обладающие положительной структурной информацией.
Соответственно, применение отходов с положительной структурной информацией с учетом основных закономерностей структурной
наследственности позволяет получать «вторичные» алюминиевые
сплавы по качественным характеристикам на уровне первичных.
На рис. 8 представлены основные виды шихтовых материалов,
которые можно использовать в технологиях приготовления «вторичных» алюминиевых сплавов (силуминов).
44
Рис. 8. Основные направления использования металлоотходов
Вид шихтового материала
Вариант использования
Деформированные отходы
титановых сплавов
Электротехнические отходы
алюминиевых и медных сплавов
Пылевидные отходы кремния
Витая стружка деформирован-
ных полуфабрикатов
Опилки литейных сплавов
Баночные отходы
Металлошлаки
Приготовление модифици-
рующей лигатуры AlTi
Основы для приготовления ле-
гирующих, модифицирующих
лигатур и вторичных сплавов
Приготовление легирующей
лигатуры AlSi
Приготовление МКП,
сплавов различных систем
Лом моторной группы
в литейном производстве
Цель работы – исследование процессов получения силуминов
с максимальным использованием вторичных шихтовых металлов.
Работа рассчитана на 5 часов.
Материалы и оборудование: кусковые отходы моторного лома,
дисперсные отходы (стружка или подготовленный лом банок из-под
напитков), металлошлак, покровно-рафинирующие флюсы, дегазирующий препарат, тигельная плавильная печь сопротивления, вихретоковый структуроскоп ВЭ-26НП, литейный инструмент, изложницы.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Перед выполнением данной работы необходимо ознакомиться
и пользоваться соответствующими разделами специальной литературы и
материалами лекций. Массу опытной плавки указывает преподаватель.
45
1. Подготовить навески материалов из расчета: кусковые отходы –
50 %, дисперсные отходы – 25 %, металлошлак – 25 % от массы плавки.
2. Приготовить «болото» из кусковых отходов. Перегреть рас-
плав до 740–750 С. Навести на зеркале расплава жидкий флюс
из расчета 0,5–1,0 % от общей массы плавки. Порционно ввести навеску подготовленного металлошлака.
3. После полного растворения всего шлака перемешать расплав
и дать выдержку 15–20 мин.
4. Снять с зеркала расплава шлак. Навести новую порцию жид-
кого флюса в том же количестве.
5. Под флюс порционно ввести предварительно подготовленные
дисперсные отходы.
6. После полного расплавления с помощью колокольчика вы-
полнить дегазацию расплава. Количество дегазирующего препарата –
2,0–2,5 % от общей массы плавки.
7. По окончании реакции вынуть колокольчик из расплава и дать
технологическую выдержку 15–20 мин.
8. Снять с поверхности расплава шлак. Перемешать расплав,
не нарушая целостности зеркала. Снять всплывшие остатки шлака.
9. Готовый расплав слить в изложницу. Взвесить слитый металл.
10. Рассчитать металлургический выход годного по формуле
МВГ = 100 (Мч)/М
отходов
, (6)
где Мч – масса полученной чушки, кг;
М
отходов
– масса всех отходов, использованных для получения
«болота» (кусковые отходы, масса загруженного металлошлака и
масса дисперсных отходов), кг.
11. Объяснить полученные результаты.
12. На охлажденных под проточной водой и просушенных опыт-
ных слитках замерить электропроводность.
13. Сделать излом и выполнить его анализ.
14. Результаты занести в сводную табл. 11.
46
Таблица 11
Состав шихты, %
Масса
загружен-
ной
шихты, кг
Масса
слитков,
кг
Металлургиче-
ский выход
годного, %
Электро-
провод-
ность,
МСм/м
Куско-
вые
отходы
(вид)
Дисперсные
отходы
(вид)
Металло-
шлак
Результаты экспериментов и расчетов
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Привести цель работы и краткое содержание общих сведений.
2. Описание экспериментов.
3. Таблицы с результатами экспериментов.
4. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте металлоотходы, применяемые в работе.
2. Какие отходы можно отнести к качественным, а какие к низкосортным?
3. Почему в данной работе использовали повышенное количество рафини-
рующих и дегазирующих препаратов?
4. Объясните полученное значение МВГ с точки зрения характеристики
применяемых отходов.
5. Почему стружку, опилки и баночные отходы можно классифицировать
как специально обработанные шихтовые материалы?
6. Укажите основные направления использования металлоотходов в литей-
ном производстве.
47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Степанова, С.А. Участие России в инициативе стран «Группа восьми»
по вторичному использованию отходов производства / С.А. Степанова // «Литейщик России» – 2006. – № 5. – С. 7–8.
2. Никитин, В.И. Наследственность в литых сплавах / В.И. Никитин,
К.В. Никитин. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение-1, 2005. – 476 с.
3. ГОСТ 1639-2009. Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Техниче-
ские условия. Введ. – 2011. – М.: Стандартинформ, 2011. – 65 с.
4. Казанцев, Г.Ф. Переработка лома и отходов цветных металлов в ион-
ных расплавах / Г.Ф. Казанцев, Н.М. Барбин, И.Г. Бродова и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 210 с.
5. Лысенко, А.П. Переработка отвальных шлаков вторичной алюминие-
вой промышленности / А.П. Лысенко, Р.С. Сельницын // Вестник Московского
государственного открытого университета. Сер. Техника и технология. – 2013. –
№ 1. – С. 11–18.
6. Рязанов, С.А. Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве:
лаб. практикум / С.А. Рязанов. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. – 50 с.
7. Saravanakumar, P. Role of salt fluxes in aluminium refining: a review. /
P. Saravanakumar, J. Bhoopashram, M. Kavin Prasath, M. Jaycharan // International
Journal of Latest Engineering and Management Research. – 2017. – Vol. 2. – Issue 9. –
Pp. 45–51.
8. Макаров, Г.С. Тенденции в применении продукции из алюминия и его
сплавов в России / Г.С. Макаров // Цветные металлы. – 2007. – № 5. – С. 82–89.
9. Макаров, Г.С. Высокие технологии в рециклинге алюминия: возможности
и перспективы / Г.С. Макаров // Цветные металлы. – 2006. – № 8. – С. 112–117.
10. Панков, Е. Тенденции и перспективы развития рынка вторичных
алюминиевых сплавов в России // Е. Панков // Металлургия машиностроения. –
2008. – № 5.
11. Белов, В.Д. Производство автомобильных литых деталей из «вторич-
ных» алюминиевых сплавов / В.Д. Белов, А.С. Молодцов // Литейное производство. – 2008. – № 6. – С. 18–20.
12. Селянин, И.Ф. Ресурсо- и экологосберегающие технологии производ-
ства вторичных алюминиевых сплавов / И.Ф. Селянин, В.Б. Деев, А.В. Кухаренко // Изв. вузов. Цвет. Металлургия. – 2015. – № 2. – С. 20–25.
48
13. Никитин, К.В. Управление качеством литых изделий из алюминиевых
сплавов на основе явления структурной наследственности / К.В. Никитин,
В.И. Никитин, И.Ю. Тимошкин. – М.: Радуница, 2015. – 228 с.
14. Никитин, К.В. Влияние различных видов обработки на структуру,
плотность и электропроводность деформируемых сплавов системы Al–Mg /
К.В. Никитин, В.И. Никитин, Д.С. Кривопалов, В.А. Глущенков, Д.Г. Черников //
Изв. вузов. Цвет. Металлургия. – 2017. – № 4. – С. 46–52.
49
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вид
металлолома
Характеристика
Показатель
Норма
Алюминий 1
(Tablet)*
Чистые отходы
из нелегированного
алюминия от производства проката,
профилей, труб, листов, лент и т.д.
Чистый полиграфический лом
Серия 1000
Марки: А85, А8, А7,
А7Е, А6, А5, А0, АД00
(1070А), АД0 (1050A),
АД1, АД (1200) и др.
Не содержит железа, бумаги, пластика, чернил, масла, жира, краски,
синтетических материалов
Содержание металлов, % масс,
не менее
98
Засоренность, % масс, не более
2
Толщина, мм, не менее
1
Размеры пакета, пачки, стопки, мм,
не более
400×400×700
Химический состав представительной пробы, % масс:
алюминий, не менее
98
кремний, не более
0,25
железо, не более
0,4
марганец, не более
0,5
медь, не более
0,05
магний, не более
0,05
цинк, не более
0,07
титан, не более
0,05
Алюминий 2
(Talon)*
Лом нелегированного
алюминия – электротехнические изделия –
провод, голые жилы
кабелей и шнуров, шины распределительных
устройств, трансформаторов, выпрямители
Серия 1000
Марки: А85, А8, А7,
А7Е, А6, А5, А0, АД00
(1070A), АД0 (1050A),
АД1, АД (1200) и др.
Без наличия тонкого провода,
проволочных решеток, железа,
изолирующего и другого материала
Содержание металлов, % масс,
не менее
98
Засоренность, % масс, не более
2
Размеры пакета, пачки, стопки, мм,
не более
400×400×´700
Размеры бухты, мм, не более
400×700
Размеры кусков в одном измерении,
мм, не более
1000
Пакетированный материал поставляется по согласованию сторон
Химический состав представительной пробы, % масс:
алюминий, не менее
98
кремний, не более
0,25
железо, не более
0,4
марганец, не более
0,05
медь, не более
0,05
магний, не более
0,05
цинк, не более
0,07
титан, не более
0,07
Лом и отходы алюминия и его сплавов
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]