Версия для печати

Ремонт и восстановление

Электротермическое компактирование металлической шихты и электропроводящих материалов

Назначение

Технология предназначена для переработки некомпактных металлических материалов – вторичного сырья металлургической и машиностроительной промышленности.

Актуальность разработки

В настоящее время одной из главных задач в металлургии является максимальное вовлечение в производство вторичных ресурсов. К ним относятся: металлический лом и отходы, образующиеся на различных стадиях производства и обработки металлопродукции. В основной своей массе отходы представляют собой кондиционный металл, который необходимо эффективно переработать и возвратить в производство (произвести так называемый рециклинг), полностью замкнув тем самым металлоборот.
Определенная часть отходов, особенно крупногабаритных, используется непосредственно в плавильных агрегатах без предварительной их подготовки. Однако, существует целая гамма легковесных некомпактных металлических материалов, таких как стружка, листовая обрезь, проволока, фольга, облой, всплесы, гранулированные порошки и др., дальнейшее использование которых требует предварительного компактирования. Например, основным затруднением при переработке металлической стружки, являющейся в металлургии основным резервом вторичного сырья, наряду с другими проблемами (большой угар при переплаве, загрязненность СОЖ и др.), является её низкая насыпная плотность и отсутствие эффективной техники и технологии перегрузки при транспортировке и загрузке технологических агрегатов.
Для переработки стружки и сыпучих материалов нами создана высокоэффективная технология компактирования.

Сущность разработки

Суть технологии заключается в совмещении процесса прессования с электрическим нагревом. Такое сочетание позволяет повысить пластичность компактируемого в специальной матрице материала и существенно (примерно в 100 раз) уменьшить усилия прессования. При этом исключается целый ряд технологических операций, характерных для традиционных схем прессования (вакуумный отжиг, сварка и т.п.), и повышается качество получаемых заготовок.
Технология может быть реализована как в замкнутой, так и в проходной матрице, что дает возможность получения длинномерных заготовок в полунепрерывном режиме.
Регулирование электрических режимов при нагревании порции стружки позволяет:
  • исключить из технологической цепочки предварительное обезжиривание;
  • эффективно удалять газовые и жидкофазные загрязнения с поверхности шихты;
  • существенно повысить пластичность частиц стружки, а также в зонах их контактов образовывать прочные соединения через возникновение жидко-твердой фазы.
Технологический процесс компактирования включает ряд циклично повторяющихся операций (см. схему), в результате которых получается прочное сварно-спрессованное изделие (заготовку) заданной длины, в котором отдельные элементы соединены между собой прессованием после предварительного оплавления в местах их контакта.
В зависимости от физико-химических свойств перерабатываемых материалов процесс электротермического компактирования можно осуществлять как в установках камерного типа с созданием контролируемой атмосферы (аргона, гелия) или вакуума для таких высокореакционных материалов как титан, цирконий, так и в открытых установках в атмосфере воздуха для переработки отходов стали, чугуна, меди и пр.

Технические преимущества

К преимуществам предлагаемой технологии, по сравнению с зарубежными аналогами, следует отнести возможность получения качественных крупногабаритных заготовок при значительно меньших удельных усилиях прессования и расходах электроэнергии.
При этом существенно повышается к.п.д. и соответственно производительность процесса.
Технология позволяет получать заготовки как сплошные, так и полые, в виде таблеток, пакетов, труб, сплошных стержней, которые в дальнейшем могут быть переплавлены в качестве шихты или расходуемых электродов в плавильных агрегатах.
В случае дооснащения установки компактирования дозирующими устройствами возможно приготовление сложнолегированных сплавов, а также различных биметаллических и композитных соединений из отходов разных металлов.

Предлагаемая технология защищена патентом Украины (№ 79977).

Экономические преимущества разработки

Экономические преимущества процесса электротермического компактирования определяются его технологическими возможностями (получением качественных заготовок, высокой производительностью, переработкой широкого спектра материалов и пр.).
Особенно эффективна технология для компактирования дорогостоящих металлов и сплавов с высокими прочностью и модулем упругости.
Промышленное применение предложенной технологии и соответствующего оборудования позволит, исключив использование мощного и дорогого прессового оборудования, создать замкнутый (полный) цикл возврата в производство дорогостоящих вторичных ресурсов, что особенно актуально для крупных металлургических и машиностроительных предприятий.

Достигнутые результаты

На опытной установке в ИЭС им.Е.О.Патона НАН Украины предлагаемым методом были скомпактированы длинномерные заготовки разнообразных материалов, отличающихся физическими свойствами, таких как сталь, чугун, алюминий, жаропрочные сплавы, титан и др.. При этом использовались разная размерность и гранулометрический состав шихты.
Плотность полученных заготовок составляла 60-80% от теоретической (плотности монолита).
Скомпактированные из стальной стружки заготовки в дальнейшем были использованы в качестве расходуемых электродов при плазменно-дуговой и электрошлаковой выплавки слитков. Исследования состава и свойств полученных слитков показали соответствие их качества техническим требованиям.
Тем самым было показано, что новая технология позволяет эффективно производить утилизацию некомпактных металлических отходов, способствуя повышению рентабельности производства.

Ориентировочная стоимость и сроки выполнения работ

(Обсуждается в процессе переговоров).

Ориентировочная стоимость установки (в зависимости от вида перерабатываемого материала, размеров получаемой заготовки и производительности) – 1,0-4,0 млн. $ USA.

Сроки исполнения:
  • конструкторских работ – 6-8 месяцев;
  • изготовления (до сдачи в Украине) – 8-12 месяцев.

Срок окупаемости оборудования составит 12…24 месяца в зависимости от стоимости компактирумых материалов.
Предыдущая Следующая

Новости

2018.04.14 Опубликована Программа международной конференции «Титан 2018. Производство и применение в Украине»
2018.01.07 Сайт перешел на безопасный HTTPS протокол.
2017.07.19 Новый раздел сайта Достижения
2017.03.03 24.01.2017 прошел семинар «Сварочные материалы», посвященный 90-летию со дня рождения академика Игоря Константиновича Походни (Подробнее)
2017.03.03 Создание совместного китайско-украинского научно-исследовательского центра «Чжунзи-Патон» в области сварочных технологий в г. Яньтай, КНР (Подробнее)
Новая страница Государственное предприятие Научно-производственный центр «Титан»
Распродажа

Распродажа сварочного оборудования

Цена ниже цены производителя!

Рекомендуем посетить обновленный сайт журнала "Сварщик"!

Получен Сертификат на аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД®!

Контакты:

Научно-технический комплекс "Институт электросварки им. Е. О. Патона" (НТК ИЭС) НАН Украины
03150 Украина, г. Киев, ул. Антоновича, 66
телефон/факс: (+38044) 2875529
E-mail: office@stc-paton.com
            proskudin@ntk.in.ua
Обучение персонала сварочного производства и сертификация продукции сварочного и родственных производств
Телефон для справок: (+38044) 456-63-30