СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАН- И ЦИРКОНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА
METHOD FOR OBTAINING BRIQUETTE TO OBTAIN TITANIUM- AND ZIRCONIUM-CONTAINING CAST IRON

Изобретение относится к металлургическому, литейному производству, в частности к изготовлению чугунов, работающих в условиях абразивного износа.
Известен способ брикетирования металлической стружки (патент РФ №2251580, С22В 1/248, С22В 1/243, 10.05.2005). Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлообработки. Способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление, очистку, нагрев, добавление шлама, связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме. В качестве связующего материала используют водно-цементную пасту 30-40%-ной концентрации в количестве 4-7% от массы брикета. Изобретение позволит прессовать малопластичную труднодеформируемую стружку и повысить прочность брикетов. Основные недостатки:
1) Способ не предусматривает ввод в брикет легирующих и/или модифицирующих добавок.
2) Примененяемый в качестве связующего цемент будет отрицательно влиять на качество выплавляемого металла.
Известен способ получения брикетов из дисперсных материалов (Патент РФ №2274666, С22В 1/243, опубл. 20.04.2006). Изобретение относится к области металлургии, преимущественно получению брикетов из дисперсных материалов, образующихся при дроблении ферросилиция и его фракционировании. Компоненты смеси, состоящей преимущественно из дисперсного кремнийсодержащего наполнителя - основная часть смеси, а также из порошкообразного компонента связующего и водного 10-30%-ного раствора каустической соды, дозируют, осуществляют их смешивание, прессование и упрочнение. В качестве порошкообразного компонента связующего используют саморассыпающийся шлак феррохромового производства в количестве 3-25%. Раствор каустической соды перед дозированием нагревают до температуры 30-100°С. Изобретение позволит повысить прочность брикетов, сократить время их упрочнения, уменьшить потери активного кремния в брикетах, повысить их растворимость в расплавленных металлах и сплавах. Недостатком известного изобретения является использование каустической соды в качестве связующего, что требует особых условий к производству брикетов и их хранению.
Известен способ изготовления брикетов из отходов ферросплавов (Патент РФ №2272082, С22В 1/243, опубл. 20.03.2006), выбранный в качестве прототипа. Изготовление брикетов из отходов ферросплавов включает приготовление смеси исходного материала с водным раствором жидкого стекла, обработку смеси гидрофобизатором при подготовке к брикетированию и прессование материала в брикеты. В качестве гидрофобизатора в смесь вводят твердую углекислоту при выходе смеси из смесителя и до загрузки в формообразующую оснастку. Изобретение позволит обеспечить высокую скорость уплотнения, уменьшить прилипаемость смеси к формообразующей оснастке, увеличить плотность и прочность брикетов. Недостатками известного изобретения является то, что оно позволяет перерабатывать только отходы производства ферросплавов. Для его изготовления используется твердая углекислота, что в процессе плавки с использованием полученного брикета может привести к образованию неметаллических включений и газовых раковин.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения брикета для получения титан- и цирконийсодержащего чугуна с целью повышения коррозионной стойкости и эксплуатационных характеристик металлов и сплавов за счет использования дешевых материалов.
Поставленная задача решается тем, что способ получения брикета для получения титан- и цирконийсодержащего чугуна включает приготовление смеси исходного материала с последующим формованием, но в отличие от прототипа в качестве исходного материала используют измельченную металлическую стружку и прочие металлические отходы (окалина, лом черных металлов), смешенные с криолитом, цирконовым и ильменитовым концентратом, а в качестве связующего вводят глиоксаль 40%, при следующем соотношении компонентов, мас.%
Мет.стружка и мет. отходы (окалина, лом черных металлов) - 60%
Криолит - 20%
Цирконовый концентрат - 7,5%
Ильменитовый концентрат - 7,5%
Глиоксаль (р-р 40%) - 5%.
Полученную смесь гомогенизируют перемешиванием, компактируют в брикеты посредствам прессования, которые затем сушат 3 ч при 80°С.
Приготовление брикета для получения титан- и цирконийсодержащего чугуна производится в 3 этапа. Металлическая стружка, окалина, лом черных металлов измельчаются до фракции 2-3 см и смешиваются в течение 5 минут в смесители периодического действия. Затем в смеситель подается цирконовый, ильменитовый концентрат и криолит. Смесь перемешивается в течение 10 минут и затем добавляется 40% раствор глиоксаля. Дальнейшее перемешивание проводится в течение 5 минут, после чего смесь выгружается в формы и формуется при небольших нагрузках. Полученные брикеты сушатся в течение 3 часов при температуре 80°С.
Пример конкретного осуществления изобретения приведен ниже.
Пример 1.
Смесь из металлической стружки и окалины (фракция 2-3 мм) в количестве 60 мас.% предварительно смешивали в смесителе периодического действия с цирконовым, ильменитовым концентратом и криолитом в течение 15 минут. Сшивающий агент - 40% раствор глиоксаля подавали в количестве 5%. Смесь распределялась в формы 15×30 см и прессовалась под давлением 0.3 МПа. Прессованные брикеты поступали в сушильную печь и выдерживались при температуре 80°С в течение 3 часов.
Пример 2.
На том же оборудовании изначально загружали смесь измельченного лома черных металлов, цирконового, ильменитового концентрата, криолита и 40% раствора глиоксаля. Смесь перемешивалась в течение 30 минут, сушка проводится, как в примере 1.
Преимуществами настоящего изобретения являются:
1) Применение в качестве титан- и цирконийсодержащих добавок концентратов руд, что способствует снижению стоимости.
2) Применение в качестве сшивающего агента водного раствора глиоксаля, который разлагается на газообразные продукты.
3) Отсутствие необходимости применения высоких давлений при получении брикетов.
На рисунке 1 представлены результаты исследований потери массы образцов в условиях абразивного износа, что подтверждает повышение износостойкости чугуна при использовании настоящего изобретения.
На рисунке 2 представлены результаты по исследованию потери массы образцов чугуна при воздействии соляной кислоты. Приведенные данные показывают, что при содержании брикетов в шихте 30% достигается максимальный эффект повышения коррозионной стойкости.