Спосіб обробки розплаву металу

Винахід відноситься до області ливарного виробництва та металургії і може бути застосований при обробці рідких металів та сплавів в процесі їх виплавки та розливання за наявності шлакового покриття. Відомо спосіб обробки розплаву металу /Патент України №40038, МПК 6 В22D27/08, опубл. 16.07.2001. ПВ №6. - С.1.55./, який включає позапічну дегазацію та рафінування розплаву за рахунок електрогідроімпульсної дії (ЕГІД) від електророзрядної камери з електродами та зануреним у розплав хвилевідним стрижнем при модулюванні параметрів електрогідроімпульсної дії від 330 до 500. ЕГІД (див. опис способу) призводить до виділення газу (зокрема водню) із пов'язаного (у рідкому металі) стану у вільне, наступної коагуляції газових (неметалевих) включень, спливанню їх за законом Стокса і дегазацію розплаву. При протіканні процесу дегазації відбувається видалення з металу зважених частинок шлаку і твердих окислів (неметалевих включень), які прилипли до пухирців газу та флотуються ними на поверхню металу (ВРЕ. - М.: Радянська енциклопедія, 1975. Том 21. - С.1508-1509.). У будь-якому випадку при ЕГІД відбувається процес рафінування (очищення металу). Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється: рафінування розплаву за рахунок електрогідроімпульсної дії при заданому числі імпульсів від електророзрядної камери з електродами та зануреним у розплав хвилевідним стрижнем. Причини, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату: спосіб передбачає електрогідроімпульсну дію тільки після занурення у розплав на задану глибину хвилевідного стрижня, що робить його використання не технологічним для металургійного виробництва з розплавом, покритим шлаком. Прототипом способу що заявляється, є спосіб обробки розплаву металу /Патент України №48491А, МПК 7 В22D27/08, опубл. 15.08.2002. ПВ №8./, який включає позапічну дегазацію та рафінування розплаву за рахунок електрогідроімпульсної дії від електророзрядної камери з електродами та зануреним у розплав хвилевідним стрижнем, в якому ще до початку електрогідроімпульсної дії хвилевідний стрижень вводять у розплав на глибину (hв) відповідно залежності hв=k.H, де Н - глибина розплаву в ковші, k - коефіцієнт, який дорівнює 0,2...0,4 при видаленні легких включень, та 0,6...0,8 при видаленні важких включень. Спосіб передбачає електрогідроімпульсну дію при подачі напруги на електроди електророзрядної камери. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється: рафінування розплаву за рахунок електрогідроімпульсної дії із заданим числом імпульсів при подачі напруги на електроди електророзрядної камери з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем. Причини, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату: спосіб передбачає електрогідроімпульсну дію тільки після занурення у розплав на задану глибину хвилевідного стрижня, що робить його використання не технологічним для металургійного виробництва з розплавом, покритим шлаком. Це виникає за рахунок того, що залежно від якості покривного шлаку, хвилеводу електророзрядної камери досить проблематично пробити тверду корку шлаку для введення хвилеводу у розплав на задану глибину. В будь-якому випадку це призводить до зростання часу зайнятості ливарної посуди. Окрім того, великі куски розбитого шлаку можуть потрапити у розплав, що потребує додаткового часу обробки. При завершенні ЕГІО хвилевід виймають із розплаву але навіть за цей малий час на ньому наростає корка металу та шлаку, що також призводить до зайвих витрат на його очищення. В основу винаходу поставлено задачу: удосконалити спосіб обробки розплаву металу шляхом введення нової дії, що дозволяє прискорити процес проходження хвилевідним стрижнем шлакової корки та виключає наморожування металу та шлаку на хвилевідний стрижень, і за рахунок цього зменшити тривалість обробки розплаву. Суть винаходу полягає в тому, що у відомому способі обробки розплаву металу, який включає його рафінування за рахунок електрогідроімпульсної дії із заданим числом імпульсів при подачі напруги на електроди електророзрядної камери з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем, згідно з винаходом, подачу напруги на електроди електророзрядної камери починають до введення хвилевідного стрижня у розплав, а завершують - після видалення хвилевідного стрижня із розплаву. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, необхідно відмітити, що ознака: "...подача напруги на електроди електророзрядної камери починається до введення хвилевідного стрижня у розплав..." сприяє прискоренню процесу проходження хвилеводом твердої корки на поверхні шлаку та її подрібненню при руйнуванні, а ознака "...завершення електрогідроімпульсної дії після видаленням хвилевідного стрижня із розплаву..." перешкоджає наростанню корки металу та шлаку на хвилевідному стрижні. Разом це сприяє підвищенню технологічності процесу електрогідроімпульсної дії на розплав покритого шлаком за рахунок скорочення часу обробки розплаву. Спосіб виконується таким чином. Об'єктом обробки було використано модельний сплав складу: 67% Pb, 1,5% Cu, 1% S (шлак - полімерна основа відходів акумуляторних батарей). Для одержання розплаву та нагрівання його до визначеної температури застосували термічну піч марки СНОЛ. При досягненні заданої температури в 5кг розплаву вводили 150 грамів соди. На електроди електророзрядної камери починали подавати напругу. Після цього у розплав на задану глибину крізь товщину шлаку занурювали хвилевідний стрижень. Це прискорило процес проходження хвилевідним стрижнем шлакової корки. Після завершення обробки розплаву хвилевідний стрижень видаляють, а подачу напруги на електроди електророзрядної камери завершують. За рахунок цієї операції виключається заморожування металу та шлаку на хвилевідний стрижень, що дозволяє скоротити час підготовки електророзрядної камери до наступної операції. В цілому все це приводить до скорочення загального часу обробки розплаву металу. В таблиці наведені результати виконання способу. Таблиця Результати виконання способу Варіант Глибина занурення Прототип Дослідний 30мм 30мм Наявність шлакових включень у зливку ні ні Час обробки, за який досягається 100% видалення Сu із розплаву, хв. 5 4 Таким чином, наведений приклад свідчить про те, що час обробки дослідного розплаву скоротився на 1хв. За рахунок визначення нової дії одержано не тільки відомий результат - видалення шлакових включень та міді, а й зменшено час процесу обробки розплаву при його рафінуванні. В результаті це дозволило оптимізувати процес рафінування розплаву для подальшого його використовування у промисловості.