close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7394

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7394
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) C 22B 1/24,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22F 8/00
СПОСОБ БРИКЕТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУЖКИ
(21) Номер заявки: a 20020923
(22) 2002.11.21
(43) 2004.06.30
(71) Заявитель: Дьяконов Олег Михайлович (BY)
(72) Автор: Дьяконов Олег Михайлович
(BY)
(73) Патентообладатель: Дьяконов Олег Михайлович (BY)
(56) SU 1366288 A1, 1988.
RU 2146719 C1, 2000.
RU 2063304 C1, 1996.
BY 7394 C1 2005.09.30
(57)
Способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление, очистку,
подачу в стружку холодного металлического шлама, перемешивание и прессование, отличающийся тем, что металлическую стружку, содержащую масляную смазочноохлаждающую жидкость (СОЖ), очищают путем механического отжатия стружки до содержания СОЖ 3-6 мас. %, после очистки стружку нагревают при соотношении высоты и
ширины нагреваемого слоя (5-8) : 1 и плотности засыпки 700-1000 кг/м3 до температуры
670-690 °С со скоростью 7-9 °С/мин, подают 5-25 мас. % шлама с содержанием СОЖ 25мас. % и осуществляют горячее прессование.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при подготовке
стружковых и шламовых отходов металлообработки к металлургическому переплаву.
Известен способ изготовления брикетов из металлосодержащего порошка, заключающийся в нагреве порошка до 250 °С, продувке через него газообразного окислителя для
повышения температуры до 650 °С и брикетировании [1]. Недостатком способа является
то, что он применим только для сухих шламов и не применим для шламов, содержащих
СОЖ, которые при нагреве и продувке окислителем инициируют процесс быстрого окисления металла.
Известен способ переработки стальной стружки [2], согласно которому стружку подвергают дроблению, холодному прессованию, нагреву на воздухе до температуры горячей
деформации и горячему деформированию. Предварительное холодное прессование
стружки проводят с целью получения плотного брикета, способного противостоять внутреннему окислению при последующем нагреве и прессовании.
Стружку нагревают в две стадии. Вначале осуществляют нагрев до 250-350 °С со скоростью 10-20 °С/мин для удаления влаги и разложения масла на летучие составляющие и
свободный углерод. Затем температуру повышают до 700-800 °С со скоростью 2535 °С/мин. При этом стружку предохраняет от окисления свободный углерод в виде твердых сажистых отложений на поверхности.
К недостаткам известного способа следует отнести малый защитный эффект атмосферы термодеструктируемой масляной фазы СОЖ на металле из-за неудачно выбранного
BY 7394 C1 2005.09.30
температурного режима. При длительном нагреве в области температур 300 °С в спрессованном брикете происходит возгонка масляной фазы и ее удаление на поверхность, где
при контакте с воздухом она сгорает, т.е. безвозвратно теряется. При более высоких температурах (500-800 °С) происходит разложение остатков масла с последующим обезуглероживанием и окислением слабозащищенного поверхностного слоя металла.
Способ не позволяет осуществлять брикетирование стружки малопластичных высокоуглеродистых или высоколегированных сталей, например подшипниковой, пружинной
или инструментальной. Стружка этих сталей не поддается предварительному холодному
прессованию. При нагреве на воздухе в некомпактированном виде она окисляется. Мелкая
стружка размером менее 1 мм с высокой удельной поверхностью активно сгорает, что
препятствует введению в состав шихты шлифовальных, заточных, опиловочных и обкатных шламов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является
способ брикетирования металлической стружки [3] - прототип, включающий ее дробление, очистку, подачу в стружку холодного металлического шлама, перемешивание и прессование стружко-порошковой смеси. Соотношение стружки и шлама в брикете определяется коэффициентом заполнения брикета порошком, величина которого зависит от пластических свойств металла стружки, т.е. от его способности создать плотный каркас для
удержания шлама.
Недостатком способа является то, что он не применим к прессованию малопластичной
труднодеформируемой стружки, которая после деформации в холодном состоянии восстанавливает свои форму и размеры. Брикеты имеют низкую прочность и разрушаются
при транспортировке и загрузке в сталеплавильную печь. Шихтовые материалы загрязнены маслом. Имеет место большой угар металла при переплавке брикетов.
Задача, решаемая данным изобретением, состоит в повышении качества брикетов и
универсализации процесса брикетирования стружки. Поставленная задача решается тем,
что предлагаемый способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление, очистку, подачу в стружку холодного металлического шлама, перемешивание и
прессование, отличается тем, что металлическую стружку, содержащую масляную смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), очищают путем механического отжатия стружки
до содержания СОЖ 3-6 мас. %, после очистки стружку нагревают при соотношении высоты и ширины нагреваемого слоя (5-8) : 1 и плотности засыпки 700-1000 кг/м3 до температуры 670-690 °С со скоростью 7-9 °С/мин, подают 5-25 мас. % шлама с содержанием
СОЖ 2-5 мас. % и осуществляют горячее прессование.
Пример № 1.
Токарную стружку подшипниковой стали ШХ15 с исходным содержанием СОЖ
(сульфофрезола) 20 % после дробления подвергали центрифугированию при частоте вращения ротора центрифуги 470 об/мин и диаметре барабана 1,12 м. Остаточное содержание
СОЖ составляло 3,0 %. Шлифовальный шлам той же марки стали с исходным содержанием СОЖ (эмульсола) 40 % отстаивали на наклонной площадке в течение 3 дней, после чего содержание эмульсола понижалось до 8 %.
Стружку просеивали в сортировочном барабане с отверстиями диаметром 50 мм и высыпали на ленту транспортера, после чего на стружку насыпали тонкий слой шлама с помощью вибролотка в количестве 15 % от массы смеси. Смесь засыпали в грейферный короб и направляли в приемный бункер установки горячего брикетирования.
Стружко-порошковую смесь формовали в пористый слой в стальном муфеле вертикальной проходной газовой печи. Плотность пористого слоя составляла 900 кг/м3, а скорость его перемещения в муфеле - 0,08 м/мин. Отношение высоты и ширины нагреваемого
слоя было равным 8,5 : 1. Температура зоны нагрева составляла 675 °С при производительности печи и спаренного с ней пресса 1200 кг/ч.
2
BY 7394 C1 2005.09.30
Смесь прессовали на гидравлическом прессе под давлением 360 МПа. Получали брикеты со следующими параметрами: диаметр 150 мм, высота 80-100 мм, плотность 7 г/см3,
содержание свободного углерода 0,5 %. Осыпаемость, а также поверхностное и внутреннее окисление брикетов отсутствовали.
Остальные примеры осуществляли согласно примеру № 1. Результаты испытаний и
режимы осуществления представлены в таблице.
Примеры № 1-5, 8 осуществляли на стали ШХ15, № 6 - на стали Р6М5, № 7 - на стали
45, № 8 - прототип.
В отличие от прототипа стружка нагревается до температуры 660-690 °С. Превышение
температуры нагрева свыше верхнего предела 690 °С/мин не приводит к повышению качества брикетов. Имеет место окисление наружного пористого слоя брикетов. Снижение
температуры нагрева ниже нижнего предела 660 °С/мин приводит к недопрессовке брикетов и их осыпаемости (пример № 4). Содержание масла в стружке в количестве 2-4 % и
СОЖ в шламе 5-10 % при плотности пористого слоя 700-1100 кг/м3 необходимо для создания надежной защитной атмосферы при нагреве. Недостаток масла (менее 2 %) и СОЖ
в шламе (менее 5 %) при плотности пористого слоя (менее 700 кг/м3) приводит к уменьшению содержания свободного углерода ниже 0,4 % и окислению брикетов (пример № 4).
В условиях отсутствия защитной атмосферы выделившийся в небольшом количестве углерод выгорает. Излишки масла (свыше 4 %) и СОЖ в шламе (свыше 10 %) при увеличении плотности пористого слоя выше верхнего предела приводят к увеличению длительности процесса возгонки масла в печи и снижению ее производительности.
Результаты испытаний и режимы осуществления способа
Номер примера
Температура зоны нагрева печи, °С
Отношение высоты к ширине нагреваемого
слоя, Н/В
Содержание СОЖ в стружке, мас. %
Содержание СОЖ в шламе, мас. %
Содержание шлама в стружко-порошковой смеси,
мас. %
Плотность смеси при нагреве, кг/м 3
Скорость перемещения смеси в муфеле печи,
м/мин
Плотность брикета, г/см3
Прочность брикета, определяемая как осыпаемость после трехкратного сбрасывания брикета
с высоты 1 м на бетонную плиту, % по массе
Содержание свободного углерода в брикете,
мас. %
Содержание оксидов железа в поверхностном
слое, мас. %
1
2
3
4
5
6
7
675 660 690 640 710 675 675
8
0
8,5
7
10
6,5 10,5 8,5
8,5
-
3
8
2
5
4
10
1,5
4
4,5
11
3
8
3
8
4
-
15
5
25
0
30
15
15
0
900 700 1100 650 1150 900 900
-
0,08 0,06 0,1 0,05 0,11 0,08 0,08
-
7
6,7
7,1
5
6,2
6,8
6,7
4,3
0
0
0
2,5
1
0
0
30
0,5
0,4
0,6
0,3
0,3
0,5
0,5
0
0
0
0
5
5
0
0
0
Полная защита брикетов от окисления при температурах 660-690 °С обеспечивается
при содержании в них свободного углерода не менее 0,4 %. Это достигается при скорости
перемещения смеси 0,06-0,1 м/мин и отношении высоты нагреваемого слоя к его ширине
(7-10) : 1. При занижении или завышении этих параметров (примеры 4-5) эффективность
3
BY 7394 C1 2005.09.30
защиты углеводородной атмосферой оказывается низкой, брикеты окисляются, снижаются их плотность и прочность.
На протяжении всего нагрева пористая стружко-порошковая смесь продувается продуктами возгонки собственной СОЖ: вначале парами воды и летучими фракциями масла
(100-400 °С), затем угарным и углекислым газом, низкомолекулярными углеводородными
соединениями и сажей (400-690 °С). Количество газа, выделяемое при исходном содержании масла в стружке 2-4 %, оказывается достаточным, чтобы защитить смесь от окисления. Высокая плотность и надежность защитной атмосферы обеспечиваются большой
плотностью и протяженностью нагреваемого слоя, оказывающего сопротивление выходу
газов. Пористый слой выполняет роль фильтра, на котором оседает свободный сажистый
углерод - продукт пиролиза. Наиболее интенсивно процесс пиролиза протекает при температурах 550-650 °С. Стальная стружка является катализатором этого процесса.
Предлагаемый способ позволяет получать более качественные брикеты. Плотность
брикета достигает значений 6,7-7,1 г/см3 при полном отсутствии осыпаемости по ГОСТ
2787-75 (примеры 1-3). Достижению высокой плотности способствует введение в состав
шихты шлифовальных, обкатных, опиловочных, заточных и других шламов (примеры 17). Порошок шлама заполняет пустоты в спресованной стружке. Однако превышение содержания шлама свыше 25 % приводит к ослаблению механических связей между фракциями стружки, появлению трещин и осыпаемости брикетов. Снижение содержания шлама ниже 5 % экономически не целесообразно.
Предлагаемый способ позволяет значительно расширить область применения процесса брикетирования стружки. Оказывается возможным брикетирование стружки малопластичных труднодеформируемых сталей: подшипниковой, инструментальной (примеры 67) и других, а также шламов, вывозимых до этого в отвал. При этом решается экологическая проблема очистки этих материалов от СОЖ. Использование шламов в качестве шихтовых материалов существенно снижает себестоимость процесса брикетирования. Химический состав шлама может отличаться от химического состава стружки. Его подбирают
при определении состава шихты.
Источники информации:
1. Патент ЕПВ 0097292, МПК С 22В 1/24, 1984.
2. А.с. СССР 1253735, МПК В 22Г 3/14, 1988.
3. А.с. СССР 1375475, МПК В 30В 9/32, 1988 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
92 Кб
Теги
by7394, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа