Спосіб електрошлакової виплавки бронзи марки брх

Реферат: Спосіб електрошлакової виплавки бронзи марки БрХ полягає в наведенні шлакової ванни в електрошлаковій тигельній печі, розплавленні в ній міді, легуванні шляхом додавання до шлаку оксиду хрому та оксиду міді і його відновлення. UA 70398 U (54) СПОСІБ ЕЛЕКТРОШЛАКОВОЇ ВИПЛАВКИ БРОНЗИ МАРКИ БРХ UA 70398 U UA 70398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургійної галузі, а саме електрошлакової плавки металів і сплавів. Серед різних способів виплавки мідних сплавів, в тому числі і бронзи БрХ, що містить від 0,4 до 1,0 % Сr, найбільше розповсюдження в промисловості отримала плавка в індукційних, дугових та полум'яних відбивних печах [див. Производство отливок из сплавов цветных металлов / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин и др. - М.: Металлургия, 1986. - 416 с.]. На сьогодні існують два основні способи виплавки хромової бронзи. У першому випадку легування міді хромом відбувається за рахунок додавання металевого хрому. Недоліками такого способу є те, що для більш повного розчинення цього легуючого компонента бажано використовувати кусочки розміром 15-25 мм, при цьому температура металу повинна знаходитись в межах 1300-1350 °С, а час витримки розплаву - 30-35 хв., при цьому за цей час розчиняється близько 70-80 % Сr [див. Проблемы плавки и литья бронзы, содержащих легкоокисляемые легирующие элементы / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин и др. // Металлургия машиностроения. - 2010 - №4]. Висока температура і тривала витримка приводять до значних витрат енергоресурсів, швидкому зносу вогнетривкої футерівки та утворенню карбідів хрому. Інший спосіб виплавки хромової бронзи полягає у легуванні міді попередньо виплавленою лігатурою Cu-Cr [див. Проблемы плавки и литья бронз, содержащих легкоокисляемые легирующие элементы / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, А.В. Сулицин и др. // Металлургия машиностроения. - 2010. - №4]. Він має також деякі недоліки. По-перше, виплавка лігатури передбачає наявність додаткової технологічної операції та відповідного обладнання. По-друге, оскільки вміст хрому в стандартній лігатурі невеликий (близько 6-7%), масова частка її в шихті досить значна (близько 25%). Крім того лігатура неоднорідна за хімічним складом і має підвищений вміст кисню. Тому виникають труднощі з шихтуванням і небажане насичення сплаву киснем. Для розкислення, в цьому випадку, використовують дорогий магній. Обидва вказані способи промислового отримання хромової бронзи, а також виплавка лігатури Cu-Cr, передбачають використання чистих шихтових матеріалів - катодної міді марки М1 і металевого хрому марки Х0, обмежуючи використання вторинної сировини (брухту та відходів). Виробництво якісних мідних сплавів із брухту та відходів забезпечується при електрошлаковій плавці, де відбувається рафінування металу шлаком від небажаних домішок, неметалевих вкраплень і газів. Відомий спосіб електрошлакової виплавки бронзи марки КН1-3, при якому легування міді кремнієм і марганцем здійснюється за рахунок відновлення їх із відповідних оксидів, що додаються до шлакової ванни [див. Патент України на корисну модель №59967. Спосіб електрошлакової виплавки бронзи марки КН1-3. Ф.К. Біктагіров, В.О. Шаповалов, О.В. Гнатушенко, А.П. Ігнатов. Заявл. 29.10.2010, опубл. 10.06.2011, бюл №11 2011 p.]. Таким же способом можливо виплавляти і бронзу марки БрХ, додаючи за ходом плавки в шлакову ванну оксид хрому. Однак, як показали виконані дослідження, недоліком такого прийому виплавки хромової бронзи є те, що внаслідок високої температури плавлення хрому (1857 °С) він після відновлення знаходиться в твердому стані (робоча температура шлаку 1450-1500 °С). Це ускладнює розчинення часток хрому в міді, знижує ступінь його засвоєння, вимагає підвищення температури процесу та часу витримки, що, в свою чергу, приводить до зниження продуктивності плавки, підвищенню витрат оксиду хрому і вогнетривких матеріалів. Задачею даної корисної моделі є розробка способу електрошлакової виплавки бронзи марки БрХ. Результат, що досягається при цьому, полягає у зменшенні витрат легуючого компоненту, підвищенні продуктивності процесу та економії вогнетривких матеріалів. Поставлена задача вирішується способом електрошлакової виплавки бронзи марки БрХ, що полягає в наведенні шлакової ванни в електрошлаковій тигельній печі, розплавленні в ній міді, легуванні хромом шляхом додавання до шлаку оксиду хрому і його відновленням, згідно з корисною моделлю, до шлакової ванни одночасно з оксидом хрому додається оксид міді у ваговому співвідношенні (8,0-8,5):1,0. Суть корисної моделі полягає в тому, що легування міді хромом здійснюється не чистим хромом, який має високу температуру плавлення, а лігатурою, що містить цей елемент, яка при температурі плавки знаходиться у шлаковій ванні у рідкому стані та має температуру плавлення, близьку до температури розливання бронзи БрХ. У цьому випадку мідь буде легко розчиняти таку лігатуру і, тим самим, легуватись хромом. Температуру плавлення на рівні 12001250 °С (температура розливання бронзи БрХ) має сплав міді з хромом при концентрації останнього близько 10%. Ураховуючи, що при відновленні одного кілограму оксиду міді утворюється 800 грамів міді, а при відновленні одного кілограму оксиду хрому - 680 грамів 1 UA 70398 U 5 10 хрому, для отримання лігатури з 10 % хрому співвідношення між кількістю CuO і Сr2О3, що додаються до шлаку, повинно бути відповідно 8,5:1,0. При умові, що температура шлакової ванни становить 1450-1500 °С, вміст хрому в лігатурі може бути дещо більшим ніж 10 %. У цьому випадку вміст міді в лігатурі може бути і нижче, відповідно може бути і меншим співвідношення даних оксидів, що додаються до шлаку. Проведені експерименти по електрошлаковій виплавці бронзи БрХ показали, що найбільший ступінь засвоєння хрому (90-95 %) досягається при співвідношенні CuO і Сr2О3, які додаються до шлаку, (8,0-8,5):1,0. У той же час при легуванні міді хромом у випадку, коли до шлаку додається тільки оксид хрому, засвоєння цього елементу не перевищувало 50 %. При цьому час виплавки збільшувався на 20-25 %, а стійкість футерівки тигля знижувалась у 1,1-1,2 рази. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Спосіб електрошлакової виплавки бронзи марки БрХ, що полягає в наведенні шлакової ванни в електрошлаковій тигельній печі, розплавленні в ній міді, легуванні хромом шляхом додавання до шлаку оксиду хрому і його відновлення, який відрізняється тим, що одночасно з оксидом хрому до шлакової ванни додається оксид міді. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що оксиди міді і хрому додаються до шлакової ванни у ваговому співвідношенні (8,0-8,5):1,0. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2