WO2019151905A1 - Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья - Google Patents

Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья Download PDF

Info

Publication number
WO2019151905A1
WO2019151905A1 PCT/RU2019/050001 RU2019050001W WO2019151905A1 WO 2019151905 A1 WO2019151905 A1 WO 2019151905A1 RU 2019050001 W RU2019050001 W RU 2019050001W WO 2019151905 A1 WO2019151905 A1 WO 2019151905A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alumina
inert anode
electrolyte
casting
anode
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Олегович ГУСЕВ
Артем Валерьевич ЗУБРОВСКИЙ
Константин Васильевич ЕФИМОВ
Алексей Михайлович АЗАРЕВИЧ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр"
Priority to CN201980007775.2A priority Critical patent/CN111566233B/zh
Priority to CA3085307A priority patent/CA3085307C/en
Publication of WO2019151905A1 publication Critical patent/WO2019151905A1/ru
Priority to NO20200770A priority patent/NO20200770A1/no
Priority to US16/943,294 priority patent/US20210008613A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D3/00—Pig or like casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025—Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/12—Appurtenances, e.g. for sintering, for preventing splashing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/14—Refining in the solid state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to metallurgical production, in particular, to a solid metal ttthicht, which can be used for the manufacture of products by sand casting, as well as centrifugal casting in the manufacture of castings and ingots.
  • inert anodes used in electrolysis: metal, ceramic and cermet. From the point of view of economic efficiency and technical feasibility, anodes made of metal alloys are most preferred, since they have lower cost, high electrical conductivity, ductility and at the same time mechanical strength, are easily processed and welded (international application WO 2015/026257).
  • the disadvantage of this technology is that during electrolysis, the concentration of iron in the castings decreases, the voids are filled with electrolyte, which complicates the further processing of the castings for their subsequent involvement in the processing.
  • a known method for producing casting heat-resistant nickel-based alloys (RF patent N ° 2470081, ⁇ 22 ⁇ 1 / 02, ⁇ 22 ⁇ 9 / 02, publ. 12/20/2012), including the preparation of charge materials containing waste heat-resistant nickel alloys, and their subsequent remelting in vacuum.
  • waste heat-resistant nickel alloys use the return of the foundry and chips obtained during the cutting of bars heat resistant nickel alloys, in the amount of 3-10% by weight of charge materials.
  • the chips are pre-washed in running tap water to a residual oil content on the surface of the chip in an amount of 3-5%, degreased in an ultrasonic bath with an aqueous solution of technical detergent, washed in an ultrasonic bath using running tap water, and then washed in non-flowing distilled water .
  • convection drying in mesh rotary drums and magnetic chip separation are carried out.
  • the disadvantage of this method is the long technological cycle, a large number of equipment, a large number of maintenance personnel, high labor costs.
  • a known method of producing a charge material for metallurgical processing (RF patent N ° 2149190, C21C5 / 52, C22B1 / 00, publ. 05/20/2000), which includes: pre-filling the molds of the filling machine with a filler, subsequent pouring it with molten iron and impacting the filler with force providing overcoming of Archimedean force.
  • Solid additives with magnetic properties are used as filler. The effect on solid additives is carried out immediately after casting with cast iron of alternating, alternating or constant magnetic field for 1-6 with a magnetic field strength providing a strength in the range of 0.01-50 T.
  • the disadvantage of this method is the need to provide a constant or alternating magnetic field, the lack of the ability to remove from the billet billet residues of electrolyte throughout the volume, the formation of a large number of fluorine-containing vapors and carburization of the billet. Disclosure of invention
  • the objective of the invention is the removal of electrolyte from a spent inert anode for reuse in the manufacture of castings and ingots.
  • the technical result is to solve the problem and obtain a billet with a minimum content of electrolyte.
  • the method of producing a charge billet for the manufacture of castings containing copper, nickel and iron is characterized in that the inert anode worked out during the electrolytic production of aluminum is used as the initial charge, having the composition, weight. %: copper 45-60, nickel 10-25, iron - the rest, which is filled with alumina to ensure its interaction with the resulting electrolyte during heat treatment, carried out in the temperature range 950-1200 ° C and holding in the oven for at least 3 days.
  • the method is characterized by particular implementation examples.
  • the method is intended for the manufacture of castings by centrifugal casting or sand casting.
  • Alumina is dosed when filled in from the condition of ensuring complete immersion of the inert anode into it.
  • the alumina volume ratio is 3.4 times greater with respect to said inert anode.
  • the spent inert anode is filled with alumina, which during heat treatment interacts with the leaking electrolyte.
  • Alumina after heat treatment can be used in the electrolytic production of aluminum.
  • Heat treatment of the spent inert anode is carried out in the temperature range 950 ° C - 1200 ° C and holding in the oven for about 3 days. These are the optimal conditions for the heat treatment of a spent inert anode, obtained experimentally, under which a technical result is achieved.
  • Heating below 950 ° C will not allow the electrolyte to transfer to the liquid state, which is necessary to remove it from the spent inert anode, there is no need to maintain a temperature of more than 1200 ° C, since by the time the furnace is heated to a temperature of 1200 ° C, all the electrolyte is removed from the spent inert anode .
  • Alumina is dosed in order to ensure that the spent inert anode is completely immersed in it; it has been experimentally established that for this the ratio of alumina should be 3.4 times greater with respect to the spent inert anode. This ratio provides a uniform cushion of alumina around the entire perimeter of the spent inert anode, which does not allow the heated electrolyte to interact with the tank where the heat treatment is performed, thereby destroying it.
  • Structural analysis revealed that the samples have a layered structure. A relatively dense oxide layer of various thicknesses is observed on the surface of the samples, and the base is a porous and inhomogeneous metal residue. To plot the distribution of chemical elements over the cross section of the cinder, the EDS analysis method was used.
  • the main composition of the mixture weight. %: copper 45-60, nickel 10-25, iron - the rest.
  • This composition of the charge billet allows it to be involved in the manufacture of parts by casting with a high content of copper and nickel.
  • the distribution of chemical elements over the cross section of the samples is shown in the distribution graph (Fig. 1).
  • Example 1 Laboratory tests. As a starting material for the development of a methodology for processing spent inert anodes with an iron content of more than 70%, the spent inert anode of ZKA after 70 days of electrolysis was chosen.
  • the concentration of the main alloying elements in the spent inert anode was determined, weight. %: copper - 70, nickel - 19, iron - 11.
  • a spent inert anode weighing 2.6 kg was loaded into a corundum crucible and filled with 2 kg of alumina.
  • Heat treatment mode heating in a Naberteherm H31 ⁇ N furnace to 1050 ° C, holding for 3 hours, cooling with the furnace.
  • the spent inert anode is clean, without scale, does not require additional cleaning in the shot blast machine.
  • the mass of the spent inert anode after heat treatment was 2.2 kg, the difference in weight was 0.4 kg.
  • the spent inert anode after 150 days of electrolysis was selected as the starting material.
  • a resistance furnace with a power of 20 kW was used with spiral fechral heaters (Fig. 2). Heaters are located around the perimeter of the furnace and at the bottom, 3 TXA thermocouples were placed in corundum covers and placed over the furnace space to control the inertia of the furnace in real time. Thermocouple Covers inside the tank they were filled with alumina together with the spent inert anode until it was completely hidden, the weight of alumina was about 1000 kg.
  • thermocouples measured the temperature directly on the heaters, the second - near the edge of the tank (external thermocouple), the third - 5 in the middle of the spent inert anode (internal thermocouple).
  • the alumina that has reacted with the electrolyte is quite easily separated from the spent inert cathode in an amount of -10% by weight of the samples.
  • steel 20x23n18 As the material of the container for heat treatment, steel 20x23n18 was used.
  • Example 3 Analogously to example 2, tests were carried out at a heating temperature of 1050 ° C, all other data remained unchanged. After heat treatment, the minimum content of fluorine, sodium, and potassium as electrolyte components was found in the sample. The results are presented in table 3. The graph of the heat treatment mode is presented in FIG. four.
  • Example 4 Similarly, tests were carried out at a heating temperature of 1200 ° C, all other data remained unchanged. The results were similar to examples 2, 3.
  • the method allows you to remove the electrolyte from the spent inert anode for reuse in the manufacture of castings and ingots, without gas emissions into the environment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к шихтовой заготовке, которую используют для получения бронзовых заготовок методом литья. В качестве исходной шихты используют отработанный в процессе электролитического получения алюминия инертный анод, имеющий состав, вес. %: медь 45-60, никель 10- 25, железо - остальное, который засыпают глиноземом с обеспечением его взаимодействия с вытекающим электролитом во время термообработки, проводимой в интервале температур 950-1200ºС и выдержкой в печи по меньшей мере 3 суток. Изобретение позволяет получить шихтовую заготовку с минимальным содержанием в ней электролита.

Description

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТОВОЙ ЗАГОТОВКИ для ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ
Область техники
Изобретение относится к металлургическому производству, в частности, к металлической твердой тттихте, которая может быть использована для производства изделий методом литья в песчаные формы, а также центробежного литья при получении отливок и слитков.
Предшествующий уровень техники
Известны разные классы инертных анодов, используемых при электролизе: металлические, керамические и керметные. С точки зрения экономической эффективности и технической реализуемости, наиболее предпочтительными являются аноды из металлических сплавов, так как они обладают меньшей стоимостью, высокой электропроводностью, пластичностью и одновременно механической прочностью, легко обрабатываются и свариваются (международная заявка WO 2015/026257). Недостатком данной технологии является то, что при электролизе снижается концентрация железа в отливках, пустоты заполняются электролитом, что затрудняет дальнейшую переработку отливок для последующего их вовлечения в переработку.
Известен способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе (патент РФ N° 2470081, С22С1/02, С22В9/02, опубл. 20.12.2012), включающий подготовку шихтовых материалов, содержащих отходы жаропрочных никелевых сплавов, и их последующий переплав в вакууме. В качестве отходов жаропрочных никелевых сплавов используют возврат литейного производства и стружку, полученную при резке прутков жаропрочных никелевых сплавов, в количестве 3-10% от массы шихтовых материалов. Стружку предварительно промывают в проточной водопроводной воде до остаточного содержания масел на поверхности стружки в количестве 3-5%, обезжиривают в ультразвуковой ванне с водным раствором технического моющего средства, промывают в ультразвуковой ванне с использованием проточной водопроводной воды, а затем осуществляют промывку в непроточной дистиллированной воде. Далее проводят конвекционную сушку в сетчатых вращающихся барабанах и магнитную сепарацию стружки
Недостатком способа является длительный технологический цикл, большое количество оборудования, большое количество обслуживающего персонала, высокие трудозатраты.
Известен способ получения шихтового материала для металлургического передела (патент РФ N° 2149190, С21С5/52, С22В1/00, опубл. 20.05.2000), который включает: предварительное заполнение мульд разливочной машины наполнителем, последующую заливку его жидким чугуном и воздействие на наполнитель силой, обеспечивающей преодоление Архимедовой силы. В качестве наполнителя используют твердые добавки, обладающие магнитными свойствами. Воздействие на твердые добавки осуществляют сразу после заливки чугуном знакопеременным, переменным или постоянным магнитным полем в течение 1-6 с напряженностью магнитного поля, обеспечивающего силу в пределах 0,01-50 Тл.
Недостатком способа является необходимость обеспечения постоянного или переменного магнитного поля, отсутствия возможности удаления из шихтовой заготовки остатков электролита по всему объему, образование большого количества фторсодержащих паров и науглероживание шихтовой заготовки. Раскрытие изобретения
Задачей предложенного изобретения является удаление электролита из отработанного инертного анода для повторного использования при изготовлении отливок и слитков.
Техническим результатом является решение поставленной задачи и получение шихтовой заготовки с минимальным содержанием в ней электролита.
Технический результат достигается тем, что способ получения шихтовой заготовки для изготовления отливок, содержащих медь, никель и железо, характеризуется тем, что в качестве исходной шихты используют отработанный в процессе электролитического получения алюминия инертный анод, имеющий состав, вес. %: медь 45-60, никель 10-25, железо - остальное, который засыпают глиноземом с обеспечением его взаимодействия с вытекающим электролитом во время термообработки, проводимой в интервале температур 950-1200°С и выдержкой в печи по меньшей мере 3 суток.
Способ характеризуется частными примерами реализации.
Способ предназначен для изготовления отливок методом центробежного литья или литья в песчаные формы.
Осуществляют дозирование глинозема при засыпке из условия обеспечения полного погружения в него упомянутого инертного анода.
Соотношение объема глинозема составляет в 3,4 раза больше по отношению к упомянутому инертному аноду.
Осуществление изобретения
В процессе электролитического получения алюминия с использованием инертных анодов происходит снижение содержания железа в них. Пустоты, образовавшиеся при растворении железа в процессе электролиза, заполняются электролитом, который во время плавки попадает в рабочее пространство плавильной печи, разрушая футеровку и загрязняя жидкий металл неметаллическими включениями, а воздушное пространство над печью наполняется большим количеством фторсодержащих паров.
5 Были исследованы образцы отработанных инертных анодов.
Наибольшее количество фторидов регистрируется в центральной пористой части образца, причем содержание фтора варьируется в очень широких пределах (от 5% до 33%), что объясняется наличием менее пористых участков в структуре оксидного слоя анодной решетки после ш электролитического испытания. Основными компонентами электролита являются фтор, натрий, калий. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Figure imgf000006_0001
Для нейтрализации вытапливающегося электролита, отработанный инертный анод засыпается глиноземом, который во время термообработки взаимодействует с вытекающим электролитом. Глинозем после термообработки может быть использован при электролитическом получении алюминия.
Термообработку отработанного инертного анода проводят в интервале температур 950°С - 1200°С и выдержкой в печи около 3 суток. Это оптимальные условия для термообработки отработанного инертного анода, полученные экспериментально, при которых достигается технический результат.
Нагрев менее 950°С не позволит перевести электролит в жидкое состояние, которое необходимо для удаления его из отработанного инертного анода, поддерживать температуру более 1200°С нет необходимости, так как к моменту нагрева печи до температуры 1200°С весь электролит удаляется из отработанного инертного анода.
Глинозем дозируют из условия обеспечения полного погружения в него отработанного инертного анода, экспериментально установлено, что для этого соотношение глинозема должно быть в 3,4 раза больше по отношению к отработанному инертному аноду. Такое соотношение обеспечивает равномерную подушку глинозема по всему периметру отработанного инертного анода, которая не позволяет вытапливающемуся электролиту взаимодействовать с емкостью где производится термообработка, тем самым разрушая её.
При опытно-промышленных испытаниях проводился эксперимент по уменьшению количества глинозема до 1-2 раз больше по отношению к отработанному инертному аноду, в результате которого произошло разрушение емкости, также при термообработке наблюдалось большое выделение газообразных соединений. Минимально достигнутое время обжига - 72 часа или 3 суток без учета охлаждения до комнатной температуры.
Выдержка в печи менее 3 суток нецелесообразна, так как за это время отливка не прогревается настолько, сколько необходимо для удаления электролита, а более 3 суток приведет к дополнительным затратам электроэнергии.
После проведения опытно-промышленных испытаний, образцы отработанных инертных анодов были переданы в НАЛ ЛЦ ООО «РУСАЛ ИТЦ» для исследования их структуры.
Исследования структуры представленных образцов проводились на оптическом стереомикроскопе OLYMPUS SZX16 (ОМ). Для построения графиков распределение содержания химических элементов по сечению предоставленных образцов отработанных инертных анодов проводился микрорентгеноспектральный анализ на электронном сканирующем микроскопе FEI Quanta FEG 650 (SEM) с энерго дисперсионным спектрометром X-MaxN SDD (EDS).
При структурном анализе выявлено, что образцы имеют слоистую структуру. На поверхности образцов наблюдается относительно плотный оксидный слой различной толщины, а основа представляет собой пористые и неоднородные остатки металла. Для построения графиков распределения химических элементов по сечению огарков использовался метод EDS- анализа.
Основной состав получаемой шихты, вес. %: медь 45-60, никель 10- 25, железо - остальное. Данный состав шихтовой заготовки позволяет вовлекать ее при изготовлении деталей методом литья с высоким содержанием меди и никеля. Распределение химических элементов по сечению образцов показано на графике распределения (фиг. 1).
Примеры конкретного выполнения
Пример 1. Лабораторные испытания. В качестве исходного материала для разработки методики переработки отработанных инертных анодов с содержанием железа более 70% был выбран отработанный инертный анод ЗкА после 70 дней электролиза.
С помощью рентген анализатора X - МЕТ3000ЕХ+(метод- FP) определили концентрацию основных легирующих элементов в отработанном инертном аноде, вес. %: медь - 70, никель - 19, железо - 11.
В корундовый тигель загружали отработанный инертный анод массой 2,6 кг и засыпали глиноземом массой 2 кг.
Режим термообработки: нагрев в печи Naberteherm H31\N до 1050°С, выдержка 3 часа, остывание с печью.
Порядка 20% - 30% глинозема взаимодействовало с электролитом.
После термообработки отработанный инертный анод чистый, без окалины, не требует дополнительной очистки в дробемете.
Масса отработанного инертного анода после термообработки составила 2,2 кг, разница в весе 0,4 кг.
Для определения количества циклов термообработок, загружаем повторно отработанный инертный анод в тигель и засыпаем глиноземом массой 2 кг. После проведения повторной термообработки масса отработанного инертного анода составила 2,2 кг. Следовательно, при данном режиме термообработки происходит полное удаление электролита.
Пример 2. Опытно - промышленные испытания.
В качестве исходного материала был выбран отработанный инертный анод после 150 дней электролиза.
Для обжига использовалась печь сопротивления мощностью 20 кВт со спиральными нагревателями из фехраля (фиг.2). Нагреватели расположены по периметру печи и на дне, 3 термопары ТХА помещались в корундовые чехлы и размещались по пространству печи для контроля инерционности печи в режиме реального времени. Чехлы с термопарами внутри емкости засыпались глиноземом вместе с отработанным инертным анодом до полного его скрытия, масса глинозема около 1000 кг.
Одна из термопар измеряла температуру непосредственно на нагревателях, вторая - возле края емкости (внешняя термопара), третья - 5 посредине отработанного инертного анода (внутренняя термопара).
После помещения внутрь печи отработанного инертного анода массой 330 кг, нагревали до температуры 950°С.
После термообработки глинозем, который прореагировал с электролитом, довольно легко отделяется от отработанного инертного ш анода в количестве -10% от массы образцов.
В качестве материала емкости для термообработки использовали сталь 20х23н18.
В образце после термообработки обнаружено минимальное содержание фтора, натрия и калия как компонентов электролита, что 15 позволяет говорить о практически полном очищении отработанного инертного анода. Результаты представлены в таблице 2. Данные локального химического состава собирались с участков, расположенных вдоль красных линий (фиг. 3).
Таблица 2.
Figure imgf000010_0001
20 Пример 3. Аналогично примеру 2, проводили испытания при температуре нагрева 1050°С, все остальные данные оставались неизменными. В образце после термообработки обнаружено минимальное содержание фтора, натрия и калия как компонентов электролита. Результаты представлены в таблице 3. График проведенного режима термообработки представлен на фиг. 4.
Таблица 3.
Figure imgf000011_0001
Пример 4. Аналогично проводили испытания при температуре нагрева 1200°С, все остальные данные оставались неизменными. Полученные результаты были аналогичными примерам 2, 3.
Отличия данного метода от всех аналогов заключаются в том что, речь идет о переработке электро лит-со держащих шихтовых материалов, а именно отработанных инертных анодов, которые могут быть вовлечены для дальнейшего переплава.
Способ позволяет удалять электролит из отработанного инертного анода для повторного использования при изготовлении отливок и слитков, без выделений газов в окружающую среду.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения птихтовой заготовки для изготовления отливок, содержащих медь, никель и железо, характеризующийся тем, что в качестве исходной шихты используют отработанный в процессе электролитического получения алюминия инертный анод, имеющий состав, вес. %: медь 45-60, никель 10-25, железо - остальное, который засыпают глиноземом с обеспечением его взаимодействия с вытекающим электролитом во время термообработки, проводимой в интервале температур 950-1200°С и выдержкой в печи по меньшей мере 3 суток.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он предназначен для изготовления отливок методом центробежного литья или литья в песчаные формы.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют дозирование глинозема при засыпке из условия обеспечения полного погружения в него упомянутого инертного анода.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение объема глинозема составляет в 3,4 раза больше по отношению к упомянутому инертному аноду.
PCT/RU2019/050001 2018-01-30 2019-01-10 Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья WO2019151905A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980007775.2A CN111566233B (zh) 2018-01-30 2019-01-10 用于生产铸造制品的炉料锭的制备方法
CA3085307A CA3085307C (en) 2018-01-30 2019-01-10 Method for preparing a charge ingot for production of products by casting
NO20200770A NO20200770A1 (en) 2018-01-30 2020-07-01 Method for preparing a charge ingot for producing articles by casting
US16/943,294 US20210008613A1 (en) 2018-01-30 2020-07-30 Method and Preparing a Charge Ingot for Producing Articles by Casting

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103548A RU2678628C1 (ru) 2018-01-30 2018-01-30 Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья
RU2018103548 2018-01-30

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/943,294 Continuation US20210008613A1 (en) 2018-01-30 2020-07-30 Method and Preparing a Charge Ingot for Producing Articles by Casting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019151905A1 true WO2019151905A1 (ru) 2019-08-08

Family

ID=65273578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050001 WO2019151905A1 (ru) 2018-01-30 2019-01-10 Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210008613A1 (ru)
CN (1) CN111566233B (ru)
CA (1) CA3085307C (ru)
NO (1) NO20200770A1 (ru)
RU (1) RU2678628C1 (ru)
WO (1) WO2019151905A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3501648B1 (de) 2017-12-19 2023-10-04 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives partikelfilter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807986A (en) * 1971-06-09 1974-04-30 Lukens Steel Co Combination iron and iron oxide briquette and method of using
GB1458228A (en) * 1972-12-29 1976-12-08 Schulten Baumer U Pig iron
RU2075516C1 (ru) * 1994-03-04 1997-03-20 Акционерное общество закрытого типа "Интермет-Сервис и К" Способ получения полуфабриката для металлургического передела
RU2090624C1 (ru) * 1995-09-28 1997-09-20 Вадим Евгеньевич Чернухин Материал для изготовления чушек для сталеплавильного передела, способ его получения, чушка для сталеплавильного передела, способ и машина для ее получения
RU2149190C1 (ru) * 1999-11-02 2000-05-20 Закрытое акционерное общество "Инжмет-Тулачермет" Способ получения шихтового материала для металлургического передела

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1529864A (en) * 1975-02-25 1978-10-25 Alcan Res & Dev Electrolytic production of aluminium
US5284562A (en) * 1992-04-17 1994-02-08 Electrochemical Technology Corp. Non-consumable anode and lining for aluminum electrolytic reduction cell
US6030518A (en) * 1997-06-26 2000-02-29 Aluminum Company Of America Reduced temperature aluminum production in an electrolytic cell having an inert anode
US7077945B2 (en) * 2002-03-01 2006-07-18 Northwest Aluminum Technologies Cu—Ni—Fe anode for use in aluminum producing electrolytic cell
US6866768B2 (en) * 2002-07-16 2005-03-15 Donald R Bradford Electrolytic cell for production of aluminum from alumina
US6830605B2 (en) * 2003-03-14 2004-12-14 World Resources Company Recovery of metal values from cermet
EP1478042A1 (de) * 2003-05-16 2004-11-17 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Anreicherung von Edelmetallen aus fluorhaltigen Brennstoffzellenkomponenten
CN104073704B (zh) * 2014-06-27 2016-06-22 中国铝业股份有限公司 一种Cu-Ni-Fe基合金惰性阳极材料及其热处理方法
CN104975308B (zh) * 2015-07-11 2017-11-07 云南云铝润鑫铝业有限公司 一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807986A (en) * 1971-06-09 1974-04-30 Lukens Steel Co Combination iron and iron oxide briquette and method of using
GB1458228A (en) * 1972-12-29 1976-12-08 Schulten Baumer U Pig iron
RU2075516C1 (ru) * 1994-03-04 1997-03-20 Акционерное общество закрытого типа "Интермет-Сервис и К" Способ получения полуфабриката для металлургического передела
RU2090624C1 (ru) * 1995-09-28 1997-09-20 Вадим Евгеньевич Чернухин Материал для изготовления чушек для сталеплавильного передела, способ его получения, чушка для сталеплавильного передела, способ и машина для ее получения
RU2149190C1 (ru) * 1999-11-02 2000-05-20 Закрытое акционерное общество "Инжмет-Тулачермет" Способ получения шихтового материала для металлургического передела

Also Published As

Publication number Publication date
NO20200770A1 (en) 2020-07-01
CA3085307A1 (en) 2019-08-08
CN111566233A (zh) 2020-08-21
US20210008613A1 (en) 2021-01-14
CN111566233B (zh) 2022-06-24
RU2678628C1 (ru) 2019-01-30
CA3085307C (en) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107523740A (zh) CuCrFeNiTi高熵合金材料及其制备方法
Hou et al. Effects of exposing duration on corrosion performance in weld joint of Ni-Mo-Cr alloy in FLiNaK molten salt
CN107227421B (zh) 镁锂合金及其制备方法
Nightingale et al. Corrosion of nickel ferrite refractory by Na3AlF6–AlF3–CaF2–Al2O3 bath
CN108531730A (zh) 一种提高高温合金中镧元素收得率的真空感应炉冶炼工艺
Panwar et al. Fabrication of aluminum 6061 red-mud composite using stir casting and micro structure observation
RU2678628C1 (ru) Способ подготовки шихтовой заготовки для получения изделий методом литья
CN105506318A (zh) 一种超硬铝合金的生产工艺
Banerjee et al. Investigating Cr dealloying and Li ingress in Ni-Mo-Cr alloys with different Mo/Cr ratio exposed to FLiNaK salt
RU2470081C1 (ru) Способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе
Cho et al. Corrosion behavior of Ni-based structural materials for electrolytic reduction in lithium molten salt
Tupaj et al. Usable properties of AlSi7Mg alloy after sodium or strontium modification
RU2360014C2 (ru) Вакуумная дуговая гарнисажная печь
Ma et al. Microstructure and mechanical properties of magnesium alloy AZ31B brazed joint using a Zn-Mg-Al filler metal
Gyarmati et al. The effect of fluxes on the melt quality of AlSi7MgCu Alloy
Tupaj et al. Improvement of Al-Si alloy fatigue strength by means of refining and modification
Iizuka et al. High-temperature distillation and consolidation of U–Zr cathode product from molten salt electrorefining of simulated metallic fuel
CN102328064A (zh) 镁铝复合牺牲阳极及其制备方法
Kvithyld et al. Development of a sampling device for furnace dross
Martin Light Metals 2018
Ciućka Influence of vibrations during crystallization on mechanical properties and porosity of EN AC-AlSi17 alloy
Pezda Modification of the EN AC-42000 aluminium alloy with use of multicomponent electrolysis of sodium salt
Hyjek et al. Mechanical properties and corrosion resistance of cast NiAl alloys with the addition of Ti
RU2731540C1 (ru) Способ получения хромовой бронзы
Das et al. Reduction of oxidative melt loss of aluminum and its alloys

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19747901

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3085307

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19747901

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1