Способ получения плавленных материалов Советский патент 1977 года по МПК C04B35/653 

.1

Изобретение относится к технике получения плавленых материалов повышенной чио тоты, конкретно к технике получения плавленых огнеупоров, например бакора, применяемых в качестве футеровки печей для получения высококачественных оптических, электровакуумных я рруткх. стекш, и может быть применено в промышленности строительных

материалов, в металлургической и других отраслях промышленности, где используется Q плазменный нагрев и осуществляется контакт

.токоведущей плазмы с расплавляемым про.дуктом.

Известен способ разжижения кремнезема is :путем погружения графитовых , электродов в расплав и науглероживанием расплава, что не позволяет применять такой огнеупор для таких целей flj ,

Известен также способ улучшения огне- 20 упорных электроплавленных материалов, со- : держащих минеральные окислы, заключающий,ся в том, что плавление ведут в эпектродуговой печи с графитовыми электродами открь той дугой при постоянном индукционном пере-5

2.

мешивании с осуществлением рекомбинации ионов углерода ,

При плавке открытой электрической ау гой перенос материала электрода в расплав производится разными способами: ионным переносом в дуге} плазменными струями} продуктами эрозии, образующимися в месте привязки дуги к электроду за счет динамического воздействия дуги на электрод; за счет рагара футеровки печи и смешивания ее с расплавляемым материалом; попаданием в.расплав гранул графита, образующихся на боковой поверхности электрода вследствие неравномерного выгорания (окисления) электрода.

Таким образом, выполнение этих условий недостаточно для получения чистого плавл&Roro материала.

Цель предлагаемого изобретения - повыиданиё качества плавленых матераапов

Поставленная цепь достигается тем, что в известном способе пойачу шихты осуществл5оот в процессе опавпения в горячие аоюл расплава с одновременным отводом продукт тов эрозии, а рекомбинацию коков утпероав осхшвствпяют над расплавом, причем тша ление ведут при величина падения напряжения tia дуге В н сипе тока 2ООSOOOA. Для предотвращения окисления гра(|Й1ТОВые ехтроды предварительно пропа1ывают бороси ликатными растворами,Быполняют в них слвозные полости. Диаметр пол ости в тел© электрода выполняют с учетом обеспечения отвода продуктов эрозии без закупорки или уменьшения сечекия полости и мехайической прочности электрода на стыках. Экспериментально определено «оптимальное отношение OfjOe 2:5, где ТЭц - наружный диаметр апектрода и Екутреннийв Затем боковую поsepxHocTb электродов покрывают высокотемпературньгм защитным покрытием йз материала идентичногс расплавляемому,После этого электроды устанавливают в электродойержатели и опускают в плавильное пространство печи, По жиг дуги осуществляют ВЧ раэрндом, либо закорачивают (замыкают) агаектроды электропроводным материалом идентичным распла ляемому, например А- . Перенсю матер I ana электрода (углерода) в расплав с боковой поверхности адектрода за счет ионного переноса в дуге и плазменньтми струями преДотвраи1ают путем созданин условия для рекомбинации ионов углерода над расгш вом. Зто достигается яаменением условной длины дуги а зависимости от рабочего тока Под условной длиной дуги имеется в виду росстояние от рабочего торца ачектрода до рЁЮплава Скорость должна быть такой чтобы он на пути от рабочего торца эпектро да успел рекомбннировать и совдиш1ться кко лородом окружающей среды, Образовавшиеся таким образом летучие СО и СО уносят углерод из 1лавильв ого. .S- пространства через газоход в атмосферу.) результате экспериментов на лабораторной опытно-промыишеииой и промьилленной установках определена оптимальная величина со отношения параметров 3 gj | Pg , где За - рабочий ток; Pg - условиЬя длина дуги, находяща яся в пределах 5-50 А/мм и обеспечивающая рекомбинацию 95% ионов углерода к 5% ионов углерода, который попадает в расплав н с ионным переносом выводится за счет и дукшюинш о перемешивания pacsinaaa Однако увеличение длины приводит к неустойчивому режиму горения дуги. Для обеспечения стабильности горения пов шают напряжение, Зксперимептально ко тех жо установках была определено опти.,альна оопичина cooTUDiuoiiHH гшрпьютрОБ (падение папряжения ил одто условная длина дуги) pnniinn 1-5 B/N1N Продукты эрозии макрочастицы углероа, образующиеся в месте привязки дуги к лектроду за счет электродинамического возействия дуги на электрод, падают в распав под действием собственной силы тяжести. тводят продукты эрозии через предварительгHD выпс«ненкую С1№озную полость в теле электрода,. Дуга имеет привязку на пове|)хности внутренней пойости перпендикулярно к ней. Продукты эрозии, выделяющиеся- в зоне привязки дуги скоростным потоком, обусловленным разностью температур на горячем и xonoj ном торцах электрода, эжектором отводят за 1ределы плавильного пространства иулавлиают. Разгар футеровки печи происходит вслед-j ствие вытеснения дуги, а, следовательно,и горячей зоны расплава в стенке тигля за счет пондермоторных электромагнитных сил, Зто приводит к тому, что загрязняется материалом футеровки расплавленный продукт и прсоорают стенки тигля. Для устранения этих недостатков горячие зоны расплава смещают к центру пени путем уменьшения диаметра распада электродов, а шихту подают в плавильное пространство постоянно небольшими порциями в процессе плав-кн непосредственно в горячие зоны расплава между стенкой тигля и электродом, I. . , .: , Способ получения плавленого бакорсшшо огнеупора осуществляется на модели электрет дуговой печи лабсфатории плазменных.процеосов КазПТИ по описанной технолш ии. На боковую поверхность полых графитированных электродов наружным диаметром, рав№ым 50мм, внутренним диаметром - 1О мм и отнощени м aapyjijioro диаметра к внутреннему,равным 2,5, предварительно наносят методом плазменного напыления защитный слой из тугоплавких оялслов и идентичных составу бакора толщиной 0,5 мм. Плавку ведут в режиме открытЫ дуги с параметрами, где ея рабочий ток дуги 2ОО А} и - падение напряжения на дуге 1ОО В, Обеспечивают рекомбинацию ионов угл&рода в парамйтрах, где t длина дуги ЗО мм; - соотношение параметров 6,6А/мм} соотношение параметров «3,3 В/ММ} D - диаметр распада электродов 1ОО мм. В vfpuuecce шшвки шихту подают равномерно 5 кг/час в горячие aotibi зеркала раонлава (между каждым i-j трех электродов и стенкой печи). Расплав подвергают постоян558ному перемешиванию индуктором, расположенным под ванной печью. Плавку ведут в течение 50 мин, затем прекращают подачу шихты, 10 минут перегревают расплав и за тем выпускают его в форму с прибылью. Температура расплава под электродом составляет 310О°С. Температура в полости электрода вблизи рабочего торца несколько выше за счет концентрации энергии в Ъятне дуги. Продукты эрозии отводят из места их образования конвективным потоком, образованным за счет разности температур горячего (рабочего) и холодного (выходящего в атмосферу) торцов электрода. Полости в ад1ектродах после каждой плавки прочищают, В результате экспериментальных плавок папучены образцы белого бакора весом ,до 3 килограммов. Экономический эффект от применения б© лето бакера в стекловаренной промышленное fи по расчетам Саратовского филиала ГИС Составит 1980 тысяч рублей в год. Формула изобретения 1, Способ получения плавленых материа лов, преимущественно огнеупора, путем пен 4 дачи шихты в электродуговую печь и плавления ее открытой дугой с одновременным осуществлением рекомбинации ионов углерода, при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что, с целью повышения их качества, подачу шихты осущест&лнют в процессе плавления в горячие зоны расплава с одновременным отводом продуктов эрозии, а рекомбинацию ионов углерода осуществляют над; расплавом, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, плавление ведут при величине Падения напряжения на дуге 100-430 В и риле тока 2ОО-5ООО А. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США N 3689679, 65-21, 1972. 2.Патент Франции Na 12О8577, С О4 В, i960. Приоритет по п. установлен от 17.12.74 на основании даты -подачи дополнительных материалов по заявке hfe 1935235/29-33.