Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время з стране проводится экономическая реформа, направленная на развитие рыночных отношения и экономических факторов стимулирования промышленного производства. Одна из возникающих при этом задач заключается в рациональном использовании всех видов ресурсов и сырья, в том числе лома и отходов цветных металлов.
Постоянное воспроизводство и накопление вторичного металлического сырья, с одной стороны, и одновременное снижение объемов производства н повышение себестоимости первичных металлов- с другой, обуславливают решение промышленностью одной из важнейших задач - повышение эффективности использования вторичных ресурсов цветных металлов. Использование этих ресурсов, кроме того, позволяет потребителю снизить себестоимость продукции и капиталовложения в производство.
Анализ работы промышленных предприятий страны показывает, что в настоящее Еремя отмечается некоторое снижение доли производства меди и медных сплавов из лома и отходоз. Этот показатель находится на уровне около 39 %, з то время как в высокоразвитых странах характерна тенденция увеличения данного показателя, который составляет: США - 47,8 %, Германия - 54,7 %.
Особенно актуальна проблема лрімеиения вторичных ресурсов цветных металлов в литейном производстве, использующем в качестве исходной металлошихты в основном вторичные сплавы в чушках, производимые предприятиями Вторцвзтмета на основе лома и отходов. Так, доля металлошихты в виде чушковых оронз составляет 87 %, а оловянных бронз в чушках - 81,7 % от общего объема производства литейных сплавов.
Благодаря исключительно благоприятному сочетанию эксплуатаци-
онных и теплофизических свойств (высокой коррозионной стойкости и антифрикционных свойств изделий, работающих в условиях истирания, повышенного давления и воздействия агрессивных сред, а также высокой тепло- и электропроводности и др.) оловянные бронзы широко используются в качестве конструкционных материалов в машино- и судостроении. При этом основная масса литейных оловянных бронз (ГОСТ 613-79) производится из чушек этих сплавов (ГОСТ 614-73). Вместе с тем, существует элитная группа оловянных бронз с высоким содержанием олова (БрОЮЦ2, Бр08Ц4, БрОЮСЮ и БрОІОФІ), которые традиционно выплавляют на предприятиях машиностроительных отраслей из чистых металлов и применяют в тех случаях, когда другие сплавы не обеспечивают небходимой коррозионной стойкости в сочетании с повышенными антифрикционными характеристиками. Себестоимость этих сплавов очень высока. В этой связи представляется весьма актуальной и обоснованной разработка технологии производства чушек высокооловянных бронз на основе лома и отходов медных и .оловянных сплавов (ГОСТ 1639-78).
Диссертация выполнялась в соответствии с планом Общесоюзной научно-технической программы 0.09.06 "Разработать и освоить новые технологические процессы и оборудование для производства металлопродукции из цветных металлов и сплавов и эффективного использования ее в народном хозяйстве" и постановлением ГКНТ СССР от 30.11. 1935 г. № 555.
Целью работы является решение сложной научно-технической задачи, направленной на разработку эффективной и надежной технологии плавки высокословянных бронз на основе лома медных сплавов для выпуска фасонных отливок с высокими механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, не уступающими по аналогичным показателям сплавам,выплавляемым на основе первичных металлов промышленной чистоты.
I т
- b -
Научная но ви.чна.
Предложен новый концептуплытыД подход к разработке композиций металлошихты для получения чушковых высокооловянных бронз на основе лома медных сплавов. Разработаны металлургические и физико-химические основы плавки лома при производстве высокооловянных бронз и чушках. На основе проведенных исследований разработан науч-но-обоснованный порядок введения компонентов металлошихты яри плавке, что обеспечивает повышенный выход годного для бронз: БрО 10112 до 95,7 %, Вр0аЦ4 до 93,1 %, БрОЮСЮ до. 94,5 %, БрОЮМ до 9-1,8 %.
Исследованы механические, технологические и эксплуатационные свойства опытных сплавов бронз в чушках з зависимости от различных литейных технологических факторов: температуры заливки, толщины отливки, теплоаккомулирующеЯ спосооности формы. Подтверждена высокая изотропность высокооловянных бронз. Впервые получены количественные характеристики изотропности бронз БрОЮСЮ и БрОЮ51. Исследованы критерии влияния технологических факторов на механические свойства литых высокооловянных бронз.
Впервые изучены практические последствия влияния прогрессивно накапливающихся в последние годы з ломе медных сплавов примесей кальция и натрия на структуру и свойства чушковых оловянных бронз. Научен механизм влияния примосой натрия и кальция в количестве от ),005 до 0,1 % на свойства ЙрОнз. Содержаний кальция в оловянных бронзах до 0,1 % не оказывает отрицательного влияния на качество шлавов и литейные свойства бронз. Содержание натрия з бронзах свы-іе 0,05 % отрицательно влияет на механические свойства и жидкотеку-іесть сплавов. Полученные граничные концентрационные содержания 'Тих примесей рекомендуются а 1\?СТ как максимально допустимые для ,анной группы литейных сплавоз.
Практическая ценность.
С целью повышения квалитета вторичных чушковых низкооловянных бронз рекомендован переход на выпуск сплавов различной сортности в зависимости от содержания легирующих элементов (олова и цинка).
Результаты работы обосновывают номенклатуру чушковых оловянных бронз для обеспечения производства отливок ответственного назначения из высокооловянных бронз согласно ГОСТ 613-79 и позволяют значительно снизить затраты на исходные шихтовые материалы.
Решается проблема рационального использования ценного высоко-оловянного лома медных сплавов непосредственно для выпуска высокооловянных бронз.
В работе предложены технологические рекомендации изготовления фасонных отливок на основе сплавов литейных оловянных бронз; составлен паспорт чушковых сплавов высокооловянных бронз БрОЮЦ2, БрОІОСІО и БрОНШ; установлены критерии оценки качества чушковых и литейных оловянных бронз в зависимости от содержания легирующих элементов и примесей.
Ожидаемый экономический эффект за счет снижения расходов на шихтовые материалы составит от 500 до 2000 руб. за тонну сплава (по ценам 1991 г.).
Апробация работы.
Результаты проведенной работы доложены на Всесоюзной научно-технической конференции (г. Артемовск, 1989 г.), на научно-технических конферэнциях МВМИ (г. Москва, 1938 г., 1989 г.).
Публикации.
По томе диссертации имеется 5 публикаций, в т.ч. одно авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 80 иллюстраций, 10 таблиц; работа состоит из введения, се-
ми глав, общих выводов, списка литературы из 91 наименования и пяти приложений. Общий объем работы 248 страниц.