Разработка технологии термофлюсового переплава стружки алюминиевых сплавов с повышенным содержанием железа
Диссертация
Проведен сравнительный теоретический анализ процесса переплава стружки в различных средах. Разработана принципиальная схема механизма переплава стружки алюминиевых сплавов, которая включает в себя 4 основные стадии: смачивание поверхности стружки, разрушение оксидной плены, отделение оксидной оболочки от расплавленного металла, коалесценцию капель алюминия. Проведен термодинамический анализ… Читать ещё >
Содержание
- Специальность 05.16.04 — Литейное производство
- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
- Научный руководитель доктор технических наук, профессор
- Кечин Владимир Андреевич
- Владимир
- ОГЛАВЛЕНИЕ
- Введение
- 1. Современные достижения в области переплава стружки и рафинирования алюминиевых сплавов
- 1. 1. Характеристика состояния и проблемы переработки стружки алюминиевых сплавов
- 1. 2. Анализ существующих технологических процессов переплава стружки
- 1. 3. Применение флюсовых композиций для переплава стружки и рафинирования алюминиевых сплавов
- 1. 4. Особенности взаимодействия железа с алюминиевыми расплавами
- 1. 5. Рафинирование алюминиевых сплавов от примеси железа
Список литературы
- Сбор и обработка вторичного сырья цветных металлов. Учебник для вузов / Колобов Г. А., Бредихин В. Н., Чернобаев В. М. М.: Металлургия, -1992.-288 с.
- Ларионов Г. В. Вторичный алюминий. М.: Металлургия, — 1967, — 271 с.
- Емлин Б.И., Хитрик С. И., Ростовцев С. Т. и др. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1973. — № 2. — С. 80−85
- Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. А. В. Курдюмов, С. В. Инкин, В. С. Чулков, Н. И. Графас. М.: Металлургия, -1980.- 196 с.
- Шредер A.B. Оксидирование алюминия и его сплавов. М.: Металлург-издат, 1960. -220 с.
- Michel D., Michel R. Founderie, 1974. V.29. № 332. P. 121−128.
- Технология вторичных цветных металлов. Учебник для вузов/ Худяков И. Ф., Дорошеквич А. П., Кляйн С. Э. и др. М.: Металлургия, 1981. — 280 с.
- Сторчай Е.И. Флюсовая пайка алюминия. М.: Металлургия, -1980.- 124 с.
- Добаткин В.И., Габидуллин P.M., Колачев Б. А., Макаров Г. С. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах. М.: Металлургия, — 1976.- 264 с. с ил.
- Рыжиков A.A. Литейное производство. 1967. № 11. С. 13 — 16 с ил.
- Курдюмов A.B. Литейное производство цветных и редких металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, — 1982. — 196 с.
- Исследование процессов литья алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. М.: Машиностроение, — 1969. — 216 с.
- Свойства расплавленных металлов. М.: Наука, -1974. — 183 с.
- Мальцев М.В., Чистяков Ю. Д., Цыпин М. И. // Изд. АН СССР. Серия физическая. 1956. — Т. 20. — № 7. — С. 824 — 826 с ил.
- Апанасенко A.M. Разработка рациональных способов переработки алюминиевой стружки : Автореф. дисс.. канд. технич. наук. Ленинград, 1985.-21 с.
- Белов В.Д., Блишун А. И., Глотова JI.B. Влияние состава печной атмосферы на скорость окисления алюминия. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1996. № 4. С. 20 — 22.
- Эванс Р. Коррозия и окисление металлов. Пер. с англ. М.: Машгиз, 1962. 856 с. сил.
- Францевич И.Н., Войтович И. Ф., Лавренко В. А. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Киев: Гостехиздат, 1963. 323 с. с ил.
- Данков П.Д., Игнатов Д. В., Шишаков H.A. Электронографические исследования окисных и гидроокисных пленок на металлах. М.: Изд. АН СССР, 1953.200 с.сил.
- Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. Лом и отходы цветных металлов (образование и использование): Справочник / Под ред. Ю. П. Купрякова. М.: Экономика, — 1984. — 152 с.
- Quantity and quality from Wabash alloy // Foundry Lnt Konadry Trade J.Jut. 1996 — 19, № 3. — С. 118, 120 Англ.
- Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. Справочник / Ред. Юрченко. М: Экономика. 1984. 152 с.
- Dannappel Н. Das Einschmelzen von buten Schrotten im Drehtrommeloffen // «Stranggiessen: Schmelzen Giessen — Uberwachen». Obemrsel/Ts., 1986, 7 — 15
- Gullman L., Sjoberg G. Schmelzen von Aluminiumschrott in Rinneninduktionsofen // «Stranggiesen: Schmelzen Giessen — Uberwachen». Oberursel/Ts., 1986, 27 — 46
- Смольников E.A. Термическая и химико-термическая обработка инструмента в соляных ваннах. М.: Машиностроение. 1989.
- Кауфман В.Г., Михайлов Л. А., Пылаев В. М. Электрические печи с жидким теплоносителем М.: Энергия. 1973
- A.C. СССР № 846 959, М.Кл.3 F 27 В 17/00, заявлено 25.06.79, опубл. 15.07.81. БИ№ 26. Электрическая солевая печь для плавки цветных металлов.
- Патент № 2 089 630, МКИ С 22 В 7/00, 9/10, заявлено 30.04.93, опубл. 10.09.97. Способ переработки лома алюминиевых сплавов.
- Корякин Г. И. и др. Разработка и применение на Заволжском моторном заводе технологии переплава алюминиевой стружки. // Литейное производство. 1986. № 12. С. 13−15.
- Андрушевич A.A. Цветные сплавы для автомобильных отливок.// Литейное производство. 1987. № 2. С. 12−14.
- Белов В.Д., Гусева В. В., Глотова Л. В. и др. Внепечная комплексная обработка алюминиевых расплавов.//Литейное производство. 1997. № 5. с. 37.
- Белов В.Д., Гусева В.В., В.В. Кирьянова и др. Получение силумино-вых отливок ответственного назначения из низкосортной шихты. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1996. № 2. с. 18 — 21.
- Курдюмов A.B., Рогозинский A.A. В кн.: Алюминиевые сплавы. Плавка и литье алюминиевых сплавов. Справочное руководство. Под ред. В.И.Добаткина. М.: Металлургия. 1976. С. 27−44 с ил.
- Легкие сплавы и методы их обработки. М.: Наука. 1968. 304 с. с ил.
- Короткое В.Г. Рафинирование литейных алюминиевых сплавов. М.: Машгиз. 1963. 126 с. с ил.
- Бондарев Б.И., Михеичев Л. А., Макаров Г. С. «Технология легких сплавов», 1966. № 4. С. 95−97.
- Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик: Кабардино-Балкарское книжное издательство. — 1965. 653 с. с ил.
- Легкие сплавы и методы их обработки. М.: Наука. 1968. 304 с. с ил.
- Курдюмов A.B., Алексеев Л. А. Литейное производство. 1967. № 5. С. 6−8 с ил.
- Альтман М.Б., Глотов Е. Б., Засыпкин В. А., Макаров Г. С. Вакууми-рование алюминиевых сплавов. М.: Металлургия. — 1977. 240 с.
- Делимарский Ю.К., Чернов Р. В., Голов А. Г. и др. A.C. № 350 848. -Открытия, изобретения, пром. образцы, тов. знаки. 1972. № 27. С. 89.
- Графас Н.И., Беляев А.И.// Изв. вузов. Цветная металлургия. 1959. № 4. С. 72 82.
- Альтман М.Б., Лебедев A.A., Чухров М. В. Плавка и литье легких сплавов. М.: Металлургия. 1969. 680 с. с ил.
- Технология легких сплавов. 1977. № 12.
- Березин Л.Г., Цыплухин Л. П., Курдюмов A.B. и др. A.C. № 575 376.- Открытия, изобретения, пром. образцы, тов. знаки. 1977. № 37. С. 80.
- Засыпкин В.А., Грушко O.E., Винокуров Н. Д. и др. A.C. № 875 312.- Открытия, изобретения, пром. образцы, тов. знаки. 1973. № 16. С. 53.
- Schneider A., Schmidt W. Z. Metallkunde. 1951. Bd 42. № 2.S.43 — 54.
- Вилсон Д., Хуг П., Гобл М. В кн.: Электрошлаковый переплав. М.: Металлургия. 1971. С. 253 — 258.
- Рябов В.Р. Алитирование стали. М.: Металлургия. — 1973. 240 с.
- Еременко В.Н., Натанзон Я. В. //Порошковая металлургия, 1970, № 8,с. 39.
- Stroup Р.Т., Purdy G.A. «Metall Progress», 1950, v. 50, № 1, p. 59 — 63, p. 128- 129.
- Технология получения биметаллических отливок железо алюминий. Пер. с нем. Киев, изд. Ин-та научно — технической информации, 1959. 58с. с ил.
- Minowa S., Kosaka М. J. Iron and Steel Inst. Japan, 1964, v. 50, № 1, p. 56.
- Minowa S. a. o. J. Iron and Steel Inst. Japan, 1964, v. 50, № 4, p. 644.
- Kosaka M., Minowa S. J. Iron and Steel Inst. Japan, 1965, v. 51, № 2, p. 218−225.
- Kosaka M., Minowa S. J. Iron and Steel Inst. Japan, 1965, v. 51, № 5, p.1089.
- Kosaka M., Minowa S. J. Iron and Steel Inst. Japan, 1966, v. 52, № 4, p. 539 542.
- Kosaka M. a. o. Repts Govt. Ind. Res. Inst. Nagoya, 1967, v. 16, № 9,p.273
- Ершов Г. С., Бычков Ю. Б. Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе вторичного сырья. М.: Металлургия, 1979. — 192 с.
- Кудряшов В.Г., Смоленцев В. И. Вязкость разрушения алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1976. — 293 с.
- Кудряшов В.Г. Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. М.: ВИНИТИ, 1978, т. 12, с. 27.
- Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов : Пер. с англ. М.: Металлургия, — 1979. — 639 с.
- Постников Н.С. Упрочнение алюминиевых сплавов и отливок. М.: Металлургия, 1983. — 119 с.
- Hahn G.T., Rosenfield A.R. Metallurgical Factors Affecting Fracture Toughness of Aluminium Alloys // Met. Trans. 1975. — v. A6. — № 4. — P. 653.
- Белов H.A., Евсеев Ю. В., Золоторевский B.C. Вязкость разрушения литейных сплавов системы Al-Mg-Zn-Cu-Fe-Si // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1982. -№ 6. — С. 81.
- Аксенов A.A., Белов H.A., Золоторевский B.C. и др. О микролегировании высокопрочных литейных алюминиевых сплавов с повышенным содержанием железа и кремния // Изв. АН СССР. Металлы, 1988. — № 1. — С. 114 — 120
- Золоторевский B.C., Белов H.A., Курдюмова Т. А. Оптимизация структуры вторичных силуминов с целью повышения их пластичности и вязкости разрушения // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1989. — № 1. — С. 76 — 88
- Белов H.A. Оптимизация состава и структуры малокремнистых силуминов с высоким содержанием железа / Изв. вузов. Цветная металлургия. 1989. № 1. С.130−135.
- Белов H.A., Евсеев Ю. В., Золоторевский B.C. О связи вязкости разрушения литейного сплава системы Al-Mg-Zn с морфологией избыточных фаз//Изв. АН СССР. Металлы, 1985. — № 6. -С.151−157
- Братчук И.Н. Изучение фазовых равновесий в системе Al Si — Fe -Мп — Ti и усовершенствование технологии рафинирования электротермического силумина от примесей: Дисс. канд. тех. наук. — М., 1993.
- Шаршин В.Н. Исследование неоднородности жидких алюминиевых сплавов и разработка технологии их рафинирования и заливки в формы: Дисс. канд. тех. наук. Владимир, 1990.
- Отчет по теме «Разработка ликвационно-электролитического способа извлечения меди и алюминия из анодных осадков от рафинирования трехслойным методом». МИСиС. Рук. д. т. н., проф. Гульдин И.Т.
- Отчет по теме «Исследование по рафинированию алюминиевыхсплавов от примеси железа. ВНИИПВторцветмет. Рук. Попов В.А.
- Сергеев J1.H. Влияние различных присадок на содержание железа в эвтектике AI Si — Fe и на структуру и свойства силумина // Тр. ВАМИ. — 1948. — № 29. — С. 29 — 33.
- A.C. СССР, № 1 964 533, опубл. 4.06.76
- Григоренко В.М., Попов В. А., Офенгенден A.A. Изв. вузов. Цветная металлургия. 1977. № 2. С. 56 — 60.
- Лукашенко Э.Е., Гель В. И., Григоренко В. М. Комплексное рафинирование вторичных алюминиевых сплавов от примесей железа и магния мар-ганецсодержащими реагентами. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1992. № 6. С.57−58.
- Маценко Ю.А. Исследование и разработка технологии рафинирования алюминиевокремниевых сплавов от металлических и неметаллических примесей : Дис. канд. техн. наук. М., 1980. — 161 с.
- Singleton Ogle R., Robinson Grover С.- Jr. Refining aluminum Silicon centrifuging. J. Inst. Metals. 1971.
- Патент ГДР № 183 760, опубл. 12.01.76.
- Bhutant A.K., Abraham K.R., Nair K.D. Elektroslag refining of aluminum alloy. Frans. Indian Inst. Metalls. 1975. № 4. S. 316 — 318.
- Данилов В.И. Некоторые вопросы кинетики кристаллизации жидкостей // Проблемы металловедения и физики металлов. М.: Металлургиздат. 1949. С. 7−49.
- Инкин С.В. Исследование роли поверхностных явлений в процессах очистки алюминиевых сплавов от неметаллических включений флюсами и разработка составов флюсов.: Дисс. канд. тех. наук. М., 1977
- Бабкин В.Г., Золотухин В. А., Кадышева Г. И. и др. Скорости смачивания и пропитки криолитовым флюсом огнеупорных материалов // Адгезия расплавов и пайка материалов. 1980. Вып. 5. С. 25 29.
- Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей // Собрание избранных трудов, т.З. М.: Наука, 1969. — 460 с.
- Отчет о научно-исследовательской работе «Отработка технологии изготовления протекторов из цинковых сплавов и организация их промышленного производства». Северо-Кавказский Ордена Дружбы народов горнометаллургический институт. Рук. В. А. Кечин.
- Плавка и литье алюминиевых сплавов: Справочное издание. 2-е изд./М.Б. Альтман, А. Д. Андреев. М.: Металлургия. 1983. 352 с.
- Альтман М.Б. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия. 1972. 152 с.
- Курдюмов A.B., Инкин C.B., Графас Н. И. и др. Исследования межфазных характеристик системы алюминиевый сплав флюс — окисные включения для оценки рафинирующих свойств флюсов.// Изв. вузов. Цветная металлургия. 1977. № 2. С. 64−68.
- Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке. М.: Высш. школа. 1972.280 с. с ил.
- Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994. 440 с.
- Радченко И. В. Молекулярная физика. М.: Наука, 1965.
- Смирнов Г. Н. Прогрессивные способы пайки алюминия. М.: Металлургия, 1981.239 с.
- Harkins J. J. Amer. Ceram. Soc. 1971. V.35. № 3. P. 171 — 173.
- Blake T.D., Haynes G.M. Kinetiks of Liquid-Liquid Displacement //J. of Colloid and Interface Soc. 1969. V.30. № 3. P. 421−423.
- Чадов A.B. Исследование влияния рельефа поверхности твердого тела на процесс растекания.: Автореф. канд. дисс. М., 1978. — 21 с.
- Русанов А.И. Термодинамика пленок // Исследования в области поверхностных сил. М.: Наука, 1967. — С. 120−128.
- Павлов В.В., Попель С. И. О взаимодействии поверхностей раздела фаз // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. -Киев: Наукова думка, 1972. С. 210−214.
- Johnson R.E., Dettre R.H. Contact angle hysrtresis, IV studying of ideal heterogeneous surface // J. Phys. Chem. 1964. V.63. № 10. P. 1729−1736.
- Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико химическая механика. Избранные труды. М.: Наука, 1978. 368 с.
- Переплав отходов и стружки алюминиевых сплавов с повышеннымсодержанием железа / Скитович C.B., Баландин В. М., Шаршин В. Н. // Литейное производство. 1997. № 5. — с.42.
- Рябов В.Р. Алитирование стали. -М.: Металлургия, 1973. — 240 с.
- Лакедемонский A.B. Биметаллические отливки. М.: Машиностроение. 1964. 180 с.
- Лариков Л.Н. и др. Диффузионная сварка. М.: Металлургия. 1975.
- Дыбков В.И. Рост слоев интерметаллидов на границе раздела нержавеющей стали 12Х18Н10Т и жидкого алюминия / Порошковая металлургия. 1986. № 12. С.45−49.
- Ващенко К.И., Жижченко В. В., Фирстов А. Н. Биметаллические отливки железо алюминий. — М.: Машиностроение, 1966. — 173 с.
- Бугаков В.З. Диффузия в металлах и сплавах. М.: Гостехиздат, 1949.
- Терек А., Байка Л. Выращивание металлического соединения FeAl3 путем растворения сплава железа в алюминиевой ванне // Изв. вузов. Металлы. 1981. № 2. С. 226−232.
- Вилсон Д.Р. Структура жидких металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972.-245 с.
- Новохатский И.А., Кисунько В. З. Связь строения расплавов с фазовым составом многокомпонентных сплавов // Наследственность в литых сплавах: Тезисы доклада научно-технического семинара. Куйбышев, 1987. -С. 15−17.
- Гаврилин И.В., Корогодов Ю. Д., Тихонов Н. П., Шаршин В. Н. Равновесная химическая неоднородность в жидких литейных сплавах // Литейное производство. 1986. № 1.- С. 3 — 5.
- Шанк Ф. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургия, 1973.
- Курдюмов A.B., Пикунов М. В., Чурсин В. М., Бибиков Е. Л. Про201изводство отливок из сплавов цветных металлов. М.: МИСИС, 1996. — 504с.
- Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир. — 1980. 610 с.
- Заявление о выдаче патента на изобретение №. «Способ рафинирования алюминиевых сплавов от примеси железа». Скитович C.B., Шаршин
- B.Н., Кечин В. А. Приоритет от 25.10.1999.
- Решение о выдаче патента на изобретение № 99 101 458/02(1 533) «Способ переработки отходов и стружки цветных металлов и сплавов». Скитович C.B., Шаршин В. Н., Кечин В. А. и др. Приоритет от 25.01.1999.
- Решение о выдаче патента на изобретение № 99 101 525/02(1 534) «Способ переплава мелких отходов и стружки цветных металлов и сплавов». Шаршин В. Н., Кечин В. А., Скитович C.B. и др. Приоритет от 25.01.1999.
- Решение о выдаче патента № 98 105 803/02 (5 834) «Способ переработки мелких отходов и стружки цветных сплавов». Шаршин В. Н., Скитович
- Результаты промышленной апробации технологии термофлюсового переплава оформлены протоколом проведения экспериментальной плавки по переплаву стружки сплава АК5М7 в условиях литейного цеха N2 ОАО «ВТЗ» от 5 марта 1998 года.
- Комиссия считает целесообразным внедрение технологии термофлюсового переплава стружки алюминиевых сплавов в условиях АО «Владимирский тракторный завод».
- Зам. главного металлурга литейного завода ОАО «ВТЗ»
- Инженер-технолог ЦЗЛ ОАО «ВТЗ"к1. Т.В.Бесшапошникова
- Завкафедрой ЛП и КМ ВлГУ, д.т.н., профессор
- Доцент кафедры ЛП и КМ ВлГУ к.т.н., доцент
- Масса годного металла, кг № 1000
- Емкость тигля печи ИАТ-0,4, кг (V) 400
- Мощность печи, кВт (N3 1701. Выход годного, % (Вт) 94
- Аренда площадей, руб/м^ес. (А) 20
- Стоимость эл. энергии, руб/кВтч (СО 0,4
- Стоимость флюса, руб/кг (Сф) 5
- Расход флюса, кг/т (РФ) 500
- Стоимость стружки, руб/т (Сстр) 4000
- Стоимость годного сплава, руб/т (Сспл) 23 000
- Количество рабочих, чел (П) 23/пл рабочих, руб/мес (Зпя) 4000
- Производительность, кг/ч (П) 50
- Площадь участка, м2 (8) 30
- Отчисления на соц. страх., % (Ксс) 38,5
- ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ:
- Количество шихты (стружки), необходимое для получения 1 тонны годного сплава (Мш)
- Мш = (МУВГ>100% = (1000/94) -100% = 1064 (кг).
- Время, необходимое для получения 1 т годного сплава (Т)1. Т= 1064/50 = 22(4).
- Расход электрической энергии (Рэ)
- Рэ = N ¦ Т = 170 • 22 = 3740 (кВт)
- Затраты на электрическую энергию (Зэ)
- Зэ = Сэ • Рэ = 0,4 • 3740 = 1496 (руб)
- Затраты на приобретение флюса (Зф)
- Зф = Сф • Рф = 5 • 500 = 2500 (руб)
- Расходы на заработную плату рабочих (РЗШ1) с учетом начислений42%)
- Рзпд. = п • Зпд • Т • (1 + 0,42) = 2 • 23 • 22 • 1,42 = 1437 (руб).
- Оплата аренды площадей (Па)
- Па = А • S • Кисппл. = 20 • 30 • 1/5 = 120 (руб), (Кисп пл.= 1/5 коэффициент использования площадей).1. ИТОГО
- Затраты на переплав 1 т стружки алюминиевых сплавов (ЗПОЛн) Зполн — Зэ + Зф + Рз.пл. Па «I» Сстр = 1496 + 2500 + 1437 + 120 + 4000 = 9553 (руб) Ожидаемый экономический эффект от переплава 1,064 т стружки алюминиевых сплавов (Ээф)
- Ээф= Сспл-Зполн = 23 000 9553 = 13 447 (руб)
- Зам. главного металлурга литейного завода ОАО «ВТЗ"1. А.Ф. Юдин
- Доцент кафедры ЛП и КМ ВлГУ к.т.н., доцент1. Аспирант1. С.В. Скитович
- Утверждав кректор ОАО «Ареал-2» .С.Антипов
- Утверждаю //fy*Проре^хМпо НИР ВлГН &-ЖКоростелев1. W''' I «в'1. N. /. /. i1. АКТопытных испытаний технологического процесса подготовки и термофлюсового переплава изделий из пищевого алюминия с лако-красочными покрытиями
- Со стороны 0А0"Ареал-2» Инженер1. В.Н.Юпин