Введение к работе
Актуальность работы. Главным направлением развития металлургии и литейного производства является техническое перевооружение предприятий путем освоения экологически чистых ресурсосберегающих технологий и повышения эксплуатационных характеристик литого металла. Качественные изделия из цветных сплавов могут быть получены путем применения наиболее эффективных способов плавки и обработки жидкого металла, позволяющих интенсифицировать взаимодействие газовых, жидких и твердых фаз с расплавом. Развитие плазменной техники открывает широкие возможности для создания новых процессов литейного производства, основанных на обработке металла высокотемпературными газовыми струями и активными реагентами при экономичном их использовании. Поэтому создание научных и технологических основ таких процессов получения высококачественного металла является актуальным и соответствует требованиям науки и практики литья на современном этапе.
Цель работы. Проведение сравнительных исследований способов плавки и газореагентной обработки цветных сплавов, результаты которых в совокупности с технологическими и конструкторскими решениями обеспечат высокую эффективность процессов расплавления и доводки металла при экологической чистоте и экономном использовании энергии и материалов.
В соответствии с этой целью в работе поставлены следующие задачи:
исследовать гидродинамические и температурные характеристики процессов взаимодействия газореагенгных сред с расплавом;
изучить процессы удаления газов, неметаллических включений и вредных примесей из расплава при разных способах его обработки;
установить влияние способов газореагентной обработки расплава на прочность и структурные характеристики литейных сплавов;
разработать новые технологические процессы плавки и рафинирования цветных сплавов с применением концентрированных источников нагрева;
создать оборудование для реализации разработанных технологий;
выбрать оптимальные режимы плавки сплавов и освоить новые технологии в промышленных условиях.
Научная новизна. Предложен новый способ обработки цветных сплавов и впервые исследованы особенности массообменных процессов в расплаве при продувке его газом под низким вакуумом. Разработана математическая модель и установлены критериальные зависимости,
2 характеризующие интенсивность массообмена в расплаве при разных режимах обработки по новой технологии.
Исследовано влияние глубинной обработки расплава высоко-энтальпильными газореагентными средами на эффективность рафинирования и прочностные характеристики медных сплавов.
Изучен процесс удаления водорода из алюминиевого расплава при глубинной обработке его легкоиспаряющимися реагентами, произведена оценка физико-механических свойств литого металла, полученного после рафинирования этим способом.
Определена эффективность получения медных сплавов путем переплава лома и отходов в плазменной печи.
Изучены особенности процесса получения непрерывно литых заготовок из алюминия, выплавленного из вторичного сырья в шахтной печи с плазменным источником нагрева.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследования позволили разработать эффективные способы и определить оптимальные технологические режимы производства высококачественного литого металла из цветных сплавов, создать оригинальные конструкции плазматронов и оборудование для реализации новых технологий.
Создана конструкция шахтной печи с плазматронами для подогрева шихты и получения алюминиевого расплава, которая эксплуатируется в промышленных условиях Вьетнама при производстве кабельной продукции.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы доложены на конференции Политехнического университета «Новые материалы» (Хошимина, 1995), международной конференции «Кристаллизация и свойства сплавов» (Киев, 1997), а также в полном объеме работа обсуждалась на семинарах ФТИМС НАН Украины.
По теме диссертации опубликованы 4 статьи.
На защиту выносятся:
методика и результаты исследования особенностей массопе-реноса в расплавах при продувке его газом под разряжением над поверхностью ванны;
математическая модель и критериальные зависимости интенсивности массообмена в ванне при обработке расплава газом под низким вакуумом;
результаты исследования процесса дегазации алюминиевого расплава при обработке его легкоиспаряющимися реагентами;
результаты исследований плазмореагентной обработки расплава на качество медных сплавов;
данные по исследованию качества металла, полученные путем
плазменного переплава отходов и лома меди;
- оборудование и технологические процессы усовершенствованного процесса плавки и новых способов обработки расплава на структуру и качество цветных сплавов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка используемых источников из^наименований, содержит-//^страниц машинописного текста,^ рисунков и 5-2 таблиц.