АНАЛИЗ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ГЛИНОЗЕМА В УСЛОВИЯХ НИГЕРИИ

Колесник А.С. (МКМ-10М), Донецкий национальный технический университет
Руководитель – к.т.н., доцент кафедры ЦМ и КМ Пасечник С.Ю.

Для электрических нагревательных печей сопротивления в качестве нагревательного элемента используют проволоку сечением от 0,5 до 10 мм изготовленную из деформированных полуфабрикатов нихрома, инконеля или кронита (таблица 1).

Таблица 1 – Химический состав никелевых сплавов

Плавку этих деформируемых сплавов ведут в дуговых печах с магнезитовой футеровкой. Плавка никелевых сплавов на воздухе сопровождается окислением и интенсивным насыщением расплава водородом. Эти процессы предопределяют загрязнение расплава твердыми нерастворимыми включениями окислов легирующих компонентов и образование газовых раковин и пористости в отливках. Предохранение от интенсивного взаимодействия с газами достигается применением флюсов, расход которых составляет 2—10% от массы расплава.

С помощью флюсов невозможно полностью подавить растворение водорода, поэтому одной из важнейших операций при выплавке никелевых сплавов является рафинирование их от растворенных газов. Эту операцию осуществляют наведением в конце плавки окислительного шлака, который вызывает кипение ванны. Для наведения окислительного шлака используют окись железа Fe₂О₃, закись никеля NiO или двуокись марганца MnО₂.

Растворенный водород может быть удален также продувкой расплава аргоном.

Еще одним из основных условий при плавке нихромов является предотвращение загрязнения расплава серой и углеродом, резко снижающих эксплуатационные свойства сплавов.

Значительно упростить технологию выплавки таких сплавов возможно с использованием технологии электрошлакового кокильного литья (ЭКЛ) из вторичного сырья, которая позволяет устранить вышеперечисленные трудности при выплавке такого металла в дуговых печах, а именно: при ЭКЛ нет контакта расплавленного металла с воздухом, высокоосновные флюсы позволяют достаточно глубоко проводить рафинирование металла от серы, и значительно снижается угар легирующих компонентов (в данном случае – хрома).

Далее при совместной разливке металла и шлака в кокиль, последний предотвращает контакт металла с атмосферой и на этой стадии процесса.

В данной работе нами были проведены несколько плавок:

1) с использованием расходуемого электрода из сплава Х20Н80 свареннго аргонодуговой сваркой из отработанных нагревательных элементов – кусков проволоки диаметром 2…10мм, (рисунок 1а).

2) с использованием нерасходуемого медного водоохлаждаемого электрода с плазменным напылением его рабочей части нитридом бора и шихтой в виде тех же прутков, но не сваренных и подаваемых в печь поштучно (рисунок 1б).

Рисунок 1 - Шихта для ЭКЛ: а-расходуемые электроды; б-кусковой материал (куски спирали диаметром 6 мм) В качестве флюса использовали флюс системы Al₂O₃- CaO- CaF₂ марки АН-295(15,2% CaF₂, 52,4% Al₂O₃, 28,1% CaO, 2,7% MgO, 1,7% SiO₂).

Разливку опытных сплавов проводили в металлический кокиль с внутренним диаметром 40 мм и высотой 500мм. Из полученных отливок брали пробы на хим. анализ и металлографию. В таблице 2 представлены результаты.

Таблица 2 – Результаты химического анализа

Из таблицы видно, что в обоих случаях металл соответствует ГОСТу, а по некоторым элементам (сера) - и выше его требований.

Выводы: технология ЭКЛ может быть применима для получения нихромов из вторичного сырья.