способ переработки стружки металлов подгруппы титана и их сплавов
Классы МПК: | C22B7/00 Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений C22B34/00 Получение тугоплавких металлов C23G5/00 Очистка или обезжиривание металлических материалов прочими способами; устройства для очистки или обезжиривания металлического материала органическими растворителями |
Автор(ы): | Александров Александр Владимирович (RU), Андреев Андрей Владиславович (RU), Антипов Вадим Витальевич (RU), Ахтонов Сергей Геннадьевич (RU), Зиганшин Александр Гусманович (RU), Ижболдин Александр Иванович (RU), Моренко Ольга Григорьевна (RU), Погадаев Владимир Аркадьевич (RU), Сутубалов Вячеслав Дмитриевич (RU), Штуца Михаил Георгиевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-10-09 публикация патента:
20.05.2010 |
Изобретение относится к переработке стружки металлов подгруппы титана и его сплавов. Способ включает обезжиривание стружки водным раствором моющего средства с использованием ультразвуковой ванны, промывку ее в горячей воде, сушку и измельчение. При этом перед обезжириванием стружку измельчают при одновременном орошении водным раствором моющего средства, а обезжиривание проводят в ультразвуковой ванне с концентрацией моющего средства 10-40 г/л при температуре раствора 50-65°С в течение 5-10 минут. После классификации и/или магнитной сепарации стружка может быть введена в состав слитков в качестве подшихтовочного материала. Способ позволяет повысить качество получаемого из стружки металла и снизить его себестоимость. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ переработки стружки металлов подгруппы титана и их сплавов, включающий обезжиривание стружки водным раствором моющего средства с использованием ультразвуковой ванны, промывку ее в горячей воде, сушку и измельчение, отличающийся тем, что перед обезжириванием стружку измельчают при одновременном орошении водным раствором моющего средства, а обезжиривание проводят в ультразвуковой ванне с концентрацией моющего средства 10-40 г/л при температуре раствора 50-65°С в течение 5-10 мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после дополнительной обработки обезжиренную стружку вводят в состав слитков в качестве подшихтовочного материала.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в процессе дополнительной обработки стружку подвергают классификации и магнитной сепарации.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в процессе дополнительной обработки стружку подвергают магнитной сепарации.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии металлов подгруппы титана и может быть использовано при переработке стружки металлов подгруппы титана и их сплавов.
В процессе изготовления изделий из металлов подгруппы титана и сплавов на их основе при сверлении заготовок образуется витая гофрированная стружка, загрязненная смазочно-охлаждающей жидкостью, которая используется при токарной обработке и в состав которой входит машинное масло. Такая стружка относится к оборотам 4 класса из-за содержания масла в ней на уровне ~0,1 мас.%. При обработке слитков второго переплава также образуется витая стружка 4 класса, при получении которой смазочно-охлаждающая жидкость не используется и содержание масла в которой находится на уровне 0,05 мас.%. Стружку 4 класса обезжиривают в моечном агрегате, прессуют в брикеты и переплавляют в слитки методом вакуумно-дугового переплава. Из слитков нарезают стружку и перерабатывают ее методом йодидного рафинирования, а полученный йодидный металл используют в качестве составляющей шихты для выплавки слитков. Данная технология переработки стружки отличается высокими трудовыми и материальными затратами.
Известен способ переработки циркониевой стружки, включающий обезжиривание стружки, промывку в воде, сушку, прессование ее в брикет и переплав брикета в слиток (Металлургия циркония. Под ред. Г.А.Меерсона, М.: Издательство иностранной литературы, 1959, с.157).
Недостатком данного способа является высокое содержание масла на поверхности стружки после отмывки и, соответственно, высокое содержание углерода в слитке, выплавленном с использованием такой стружки (0,13 мас.%).
Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является известный способ переработки стружки тугоплавких металлов подгруппы титана и их сплавов, включающий обезжиривание стружки водным раствором моющего средства в ультразвуковой ванне, промывку ее в горячей воде, сушку и измельчение (патент РФ № 2238171, опубл. 20.10.2004).
Недостатками данного известного способа являются:
- высокая стоимость переработки стружки из-за большого количества операций;
- невозможность непосредственного использования стружки для выплавки слитков из-за недостаточной степени очистки стружки от масла.
Заявляемое техническое решение направлено на снижение себестоимости металла, получаемого в процессе переработки стружки, и на повышение качества выплавляемого металла.
Технический результат достигается тем, что перед обезжириванием стружку измельчают при одновременном орошении водным раствором моющего средства, а обезжиривание проводят в ультразвуковой ванне с концентрацией моющего средства 10-40 г/л при температуре раствора 50-65°C в течение 5-10 минут.
Обезжиренная стружка может быть подвергнута дополнительной обработке, после чего ее вводят в состав слитков в качестве подшихтовочного материала.
В процессе дополнительной обработки стружка может подвергаться классификации и магнитной сепарации.
В процессе дополнительной обработки стружка может подвергаться магнитной сепарации.
Орошение стружки водным раствором моющего средства позволяет избежать возгорания стружки, т.к., например, циркониевая стружка является пирофорной и может загореться при искрении, и, кроме того, производится предварительная отмывка поверхности стружки от масла, что повышает качество очистки стружки при последующем обезжиривании в ультразвуковой установке.
Заявляемая технология позволяет перевести стружку из 4 класса в 3 класс и использовать в шихте при выплавке промышленных слитков за счет повышения качества ее очистки и, тем самым, исключить дорогостоящий процесс переработки стружки методом иодидного рафинирования.
Пример 1
Циркониевую стружку после сверления заготовок с содержанием масла ~0,1 мас.%, дробили в стружкодробилке с одновременным орошением водным раствором моющего средства. После измельчения стружку обезжиривали в ультразвуковой ванне, при этом промывку и сушку стружки осуществляли в других ваннах этой же ультразвуковой установки. После обезжиривания стружку классифицировали (рассевали) на грохоте и проводили магнитную сепарацию с использованием постоянных магнитов. Из подготовленной стружки прессовали брикеты и переплавляли их методом вакуумно-дугового переплава в слиток, который затем перерабатывали в стружку. Полученную стружку вводили в состав слитков циркониевых сплавов в качестве подшихтовочного материала.
Пример 2
Стружку после токарной обработки слитков второго переплава с содержанием масла ~0,05 мас.%, измельчали в стружкодробилке с одновременным орошением водным раствором моющего средства и обезжиривали в ультразвуковой ванне, при этом промывку и сушку стружки осуществляли в других ваннах этой же ультразвуковой установки. После обезжиривания стружку подвергали магнитной сепарации и подготовленную по данной технологии стружку вводили в состав промышленных слитков циркониевых сплавов в качестве подшихтовочного материала.
При проведении работ в обоих примерах в процессе обезжиривания стружки в ультразвуковой ванне варьировали следующие параметры:
- концентрация моющего средства - 5; 10; 20; 30; 40; 45 г/л;
- температура раствора - 45; 50; 60; 65; 70°C;
- время обезжиривания в ультразвуковой ванне - 3; 5; 10; 15 минут. Результаты приведены в таблице.
Как следует из таблицы, оптимальными параметрами при обезжиривании стружки циркониевых сплавов в ультразвуковой ванне являются следующие (опыты № № 15, 16, 17, 20-22, 29, 30, 32-34, 37-41, 45, 46, 48-50):
- концентрация моющего средства в водном растворе - 10-40 г/л;
- температура раствора в ванне - 50-65°C;
- время обезжиривания в ультразвуковой ванне - 5-10 мин.
При концентрации моющего средства в растворе менее 10 г/л не достигается необходимый уровень очистки поверхности стружки от масла ( 0,01 мас.%), что не позволяет использовать ее для подшихтовки в слитки. Такую стружку перерабатывают только методом иодидного рафинирования, что приводит к значительному увеличению себестоимости готовой продукции, т.е. слитков (опыты № № 2-9).
При концентрации моющего средства в растворе более 40 г/л качество очистки стружки не повышается, себестоимость готовой продукции возрастает за счет увеличения расхода моющего средства на 1 т готовой продукции (опыты № № 53, 54).
При времени обработки стружки в ультразвуковой ванне менее 5 минут не достигается необходимый уровень очистки поверхности стружки от масла ( 0,1 мас.%) и стружку перерабатывают только методом иодидного рафинирования (опыты № № 10-13, 28, 44).
При времени обработки стружки в ультразвуковой ванне более 10 минут уровень очистки поверхности стружки не повышается, но резко снижается производительность ультразвуковой установки, т.к. одна загрузка стружки в корзине проходит последовательно четыре ванны, в которых производится ультразвуковая очистка стружки, отмывка ее от моющего средства и сушка (опыты № № 25-27, 35-36, 42, 43, 51, 52).
При температуре раствора моющего средства в ультразвуковой ванне менее 50°C его эффективность снижается, и не достигается необходимый уровень очистки поверхности стружки от масла ( 0,01 мас.%). Такую стружку перерабатывают только методом иодидного рафинирования (опыты № № 10, 14, 19, 24,31,47).
При температуре раствора моющего средства в ультразвуковой ванне более 65°C степень очистки поверхности стружки не повышается, возрастает расход электроэнергии на подогрев воды в ванне и поддержание ее заданной температуры (опыты № № 18, 23, 27).
Аналогичные опыты проводили при переработке стружки титана и титановых сплавов с получением идентичных результатов.
Класс C22B7/00 Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений
Класс C22B34/00 Получение тугоплавких металлов
Класс C23G5/00 Очистка или обезжиривание металлических материалов прочими способами; устройства для очистки или обезжиривания металлического материала органическими растворителями