Практика и показатели выплавки бронз и латуней

Выплавку бронз из вторичного сырья осуществляют в отражательных печах па переходящей ванне (остается от предыдущей плавки или наплавляется специально). Масса металла в переходящей ванне обычно составляет 30-40 % от массы загружаемой шихты. Перед загрузкой шихты печь разогревают до температуры 1350-1450° С, после этого грузят легковесное сырье (стружку, выштамповку, сетку, оборотные материалы). Крупногабаритный лом и черновую бронзу подают в печь в последнюю очередь. Компонентами покровного флюса являются кальцинированная сода [60 % (по массе)] и плавиковый шпат (40%). Расход покровного флюса составляет 1,2-2,4% от массы шихты. Рафинирующие флюсы могут иметь следующий состав, % (по массе): 96-медная окалина и 4-песок или 30-натриевая селитра, 45 - медная окалина, 15 - песок.

Перемешивание сплава в печи производят с помощью завалочной машины. Образующийся шлак скачивают через загрузочное окно в шлаковницу-отстойник; в последней происходит частичное отстаивание увлеченного шлаком сплава. Для удаления вредных примесей (железа, алюминия, кремния, сурьмы) загружают рафинирующий флюс, состав и количество которого определяют наличием примеси и ее количеством. По завершении рафинирования в печь вводят легирующие добавки (олово, свинец и др.) и ванну тщательно перемешивают для получения однородного сплава. Температуру металла перед разливом поддерживают на уровне 1100-1150°С.

При плавке расход условного топлива составляет 210-250 кг на 1 т готовой продукции. Съем сплава в сутки с 1 м² площади пода печи равен 18-20 т. При плавлении шихты в печи поддерживают нейтральную или близкую к нейтральной атмосфере. Газы на выходе из печи содержат 0,6-2,0% 0₂ и 2-3% СО. Извлечение металлов в готовую продукцию составляет 93 - 94,5%, в оборотные материалы 3-4%, в шлаки переходит 1,5-2,5%. В шлаках от выплавки бронз содержание металлического сплава составляет 7-12%; содержание других компонентов характеризуется следующими данными, %: 22-28 Si0₂, 12-17 А1₂0з, 5-9 Са, 8-14 Na₂0, 4-8 Fe. Шлаки используют при выплавке вторичной черной меди и бронзы.

Для производства безоловянных бронз используют поворотные отражательные и индукционные печи. В отражательную печь с переходящей ванной для предохранения металла от окисления загружают сухой древесный уголь. Вместо древесного угля применяют криолит (1 - 2% от массы металла), плавиковый шпат кальцинированную соду. Расход флюсов составляет 2-4% от массы шихты. Затем загружают расчетное количество легирующих элементов (алюминия, железа, марганца). В последнюю очередь грузят бронзовые и медные отходы. После полного расплавления шихты и тщательного усреднения расплава снимают шлак. Готовый металл разливают в чушки при температуре 1100-1150°С.

Технология получения безоловянной бронзы в электрических печах аналогична описанной. Перед выпуском из индукционной печи в ковш безоловянную бронзу разогревают до температуры 1200-1250°С. В отражательных печах извлечение металлов в готовую продукцию составляет 93,5-94,5%, в оборотные продукты 4,0 - 4,5%. Эти же показатели для индукционных печей равны 95-96 и 3,0-3,5% соответственно. Удельный расход условного топлива составляет 300-320 кг/т сплава, для получения 1 т сплава в индукционных печах расходуют 350-380 кВт-ч электроэнергии.

Латуни различных марок (свинцовистые, кремнистые и др.) из вторичного сырья получают в основном в индукционных канальных печах. Плавку ведут на переходящей ванне (так называемом "болоте"), объем которой составляет 35-45% общего объема. Химический состав "болота" должен соответствовать марке выплавляемой латуни. Если состав предыдущей плавки резко отличается от состава последующей, то в этом случае "болото" расшихтовывают. Иногда печь промывают подготовительным сплавом. В первую очередь в печь загружают стружку вместе с флюсом. Марганец или кремний вводят в расплавленную ванну металла и после их полного усвоения загружают очередную порцию шихты. Съем шлака производят при выключенной электропечи. Перед разливом латуни разогревают до температуры 1000-1080°С. Готовый сплав направляют в электромиксер или на разливочный конвейер. Миксеры используют при литье сплавов в кристаллизаторы машин непрерывного или полунепрерывного действия.

При выплавке латуней в индукционных печах извлечение металлов в готовую продукцию составляет 92,9 - 95,3%, в оборотные материалы переходит 3,0-4,7%; расход электроэнергии изменяется в пределах315-370 кВт-ч/т сплава, суточная производительность печей равна 36-50 т. Шлаки от выплавки латуней из вторичного сырья содержат (в виде сплава и окислов), %: 15-30 Си, 30 - 50 Zn, 0,5-1,0 Pb, 2-13 Si0₂, 1,5-6,0 Na₂0, 0,5-3,5 Fe. Их выход в зависимости от характера и состава перерабатываемого сырья изменяется от 3 до 5% от массы шихты. При выплавке свинцовистых латуней шлаки получаются "полусухими", и содержание в них металлической фазы достигает 35-40%.

Исследования, выполненные в Уральском политехническом институте (УПИ), показали, что наиболее рациональна отдельная переработка шлаков от выплавки вторичных бронз и латуней электротермическим способом. Электроплавка шлаков (после предварительного выделения крупных корольков сплава) с добавкой 5 - 6% коксика и 8-10% извести от их массы позволяет получать отвальные шлаки с содержанием 0,3-0,4% Си, 2,0-3,5% Zn. При этом в сплав, пригодный для получения бронз или латуней, извлекают 93-95% Си; 80% РЬ; 85-90% Sn и 8-10% Zn. В возгоны переходит 82 - 86% всего цинка.