RU1812794C

RU1812794C - Method for production of soldering fluxes

Info

Publication number: RU1812794C
Application number: SU4889225A
Authority: RU
Inventors: Наталья Николаевна Дмитренко; С.Б. Дементьев; Сергей Борисович Дементьев; Н.Н. Дмитренко; Даниил Андреевич Дудко; Д.А. Дудко; Ярослав Юрьевич Компан; Я.Ю. Компан; Юрий Абрамович Медников; Ю.А. Медников; Александр Юрьевич Чудновский; А.Ю. Чудновский; Эдуарл Васильевич Щербинин; Э.В. Щербинин
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: production of soldering fluxes. SUBSTANCE: method involves melting burden components by dipping three electrodes into flux bath for 20-50% of its depth, with each electrode being cyclically dipped till increase in current value reaches 35-45% When fluxes with higher electrical conductance are melted, higher cyclic current values in each electrode within predetermined range are used. Method allows formation of bank on furnace bottom to be eliminated and required uniform melt through the whole volume of bath to be provided by horizontal flows of melt at furnace bottom. EFFECT: reduced power consumption and usage of burden material, increased efficiency of melting and uniform quality of finished product, improved ecological process characteristics. 2 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления плавленых флюсов, преимущественно к электроплавке металлургических и сварочных флюсов. The invention relates to the field of manufacturing fused fluxes, mainly to electric smelting of metallurgical and welding fluxes.

Цель изобретения экономия электроэнергии и шихтовых материалов, повышение производительности плавки и химической однородности флюса. The purpose of the invention is the saving of electricity and charge materials, increasing the productivity of smelting and chemical uniformity of the flux.

Плавление компонентов шихты осуществляют с помощью трех электродов, питаемых трехфазным током и погруженных во флюсовый расплав на глубину не менее 20 50 от глубины ванны печи. При этом силу электрического тока в каждом электроде циклически увеличивают на 35 45 посредством последовательного их углубления в расплав печи при неизменном токе и погружении двух других электродов. Время выдержки электродов в смещенном положении определяется экспериментально. Melting of the charge components is carried out using three electrodes, fed by a three-phase current and immersed in a flux melt to a depth of not less than 20 50 from the depth of the furnace bath. In this case, the electric current in each electrode is cyclically increased by 35 45 by means of their successive deepening into the furnace melt with a constant current and immersion of the other two electrodes. The exposure time of the electrodes in a displaced position is determined experimentally.

Условием экономного расходования электроэнергии и исходных компонентов шихты, обеспечения высокой производительности плавки и однородного состава готовой продукции является обеспечение интенсивного перемешивания расплава по всему объему ванны, включая застойные ее участки. Такой гидродинамический режим плавки достигается за счет поля электромагнитных сил, направленных от углубленного электрода с повышенным электрическим током в нем к застойному участку ванны между двумя другими электродами. Эти силы при плавке высокопроводных флюсов типа АНФ при циклическом увеличении тока в электроде на 45 посредством его углубления в расплав на 20 от исходного его погружения по сравнению с исходным создают достаточно мощные потоки шлака, устраняющие застойные зоны, нерасплавленные насыпи шихты в них, что гарантирует полное достижение поставленной цели. A prerequisite for the economical use of electric energy and the initial components of the charge, for ensuring high smelting performance and a homogeneous composition of the finished product is to ensure intensive mixing of the melt throughout the entire volume of the bath, including its stagnant sections. Such a hydrodynamic melting mode is achieved due to the field of electromagnetic forces directed from the recessed electrode with increased electric current in it to the stagnant section of the bath between two other electrodes. These forces during the melting of high-conductivity fluxes of the ANF type with a cyclical increase in the current in the electrode by 45 by deepening it into the melt by 20 from its initial immersion compared to the original create sufficiently powerful slag flows that eliminate stagnant zones and unmelted charge mounds in them, which guarantees complete achievement of the goal.

Аналогичным образом при производстве тугоплавких оксидных флюсов, характеризующихся низкой электропроводимостью, типа АН-15М, АН-22, АН-47 и пр. тот же эффект, но в еще большей мере достигается при циклическом увеличении на 35 тока в каждом электроде посредством его углубления в расплав, но уже на глубину порядка 5,0 от исходной глубины его погружения и погружения двух других электродов. Similarly, in the production of refractory oxide fluxes characterized by low electrical conductivity, such as AN-15M, AN-22, AN-47, etc., the same effect, but to an even greater extent, is achieved by cyclically increasing by 35 currents in each electrode by deepening it in the melt, but already to a depth of about 5.0 from the initial depth of its immersion and immersion of the other two electrodes.

Продолжительность выдержки электродов в смещенном положении для каждого флюса и типа печи определяют экспериментально по оптимальным показателям энергии, производительности процесса, расхода шихты и однородности готовой продукции. Время существования струи расплава, бьющей от углубленного электрода в застойную зону между двумя другими электродами, должно обеспечить полное размывание и расплавление шихты в застойной зоне и равномерное распределение химических элементов флюса по всему объему расплава. The duration of exposure of the electrodes in an offset position for each flux and type of furnace is determined experimentally by the optimal indicators of energy, process performance, charge consumption and uniformity of the finished product. The lifetime of the melt jet, beating from a recessed electrode into the stagnant zone between two other electrodes, should ensure complete erosion and melting of the charge in the stagnant zone and a uniform distribution of flux chemical elements throughout the melt volume.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана схема плавления флюса; на фиг. 2 равномерное погружение электродов; на фиг. 3 неравномерное погружение электродов. In FIG. 1 shows a melting scheme for flux; in FIG. 2 uniform immersion of the electrodes; in FIG. 3 uneven immersion of the electrodes.

Электроды 1 погружают во флюсовый расплав 2. На поду печи 3 образуется насыпь шихты 4, а под флюсовым расплавом находится жидкий слой металлического осадка 5. The electrodes 1 are immersed in the flux melt 2. On the bottom of the furnace 3, an embankment of the charge 4 is formed, and under the flux melt there is a liquid layer of metal precipitate 5.

Питание электродов переменным электрическим током осуществляется от трехфазного печного трансформатора. К электродам подводят напряжение, и при погружении в расплав между ними начинает проходить электрический ток. В результате прохождения тока через ванну в ней выделяется джоулево тепло, которое и расплавляет загружаемую в печь шихту. Electrodes are supplied with alternating electric current from a three-phase furnace transformer. Voltage is applied to the electrodes, and when immersed in the melt, an electric current begins to flow between them. As a result of the passage of current through the bath, Joule heat is released in it, which melts the charge loaded into the furnace.

При равномерном погружении электродов 1 в расплав (фиг. 2) электромагнитным перемешиванием охвачены верхние его слои. В нижних слоях, у пода печи и др. застойных участках ванны (заштрихованы), движение расплава незначительное. Как следствие на поду печи образуется насыпь нерасплавленной шихты, имеет место перепад температур между различными зонами плавки. Поле электромагнитных сил в свою очередь порождает перепад гидродинамических давлений, которые и определяют направленное движение расплава от глубоко погруженного электрода в застойный участок ванны. При этом размываются остатки насыпи шихты, выравнивается температура ванны, химическая однородность расплава, повышается производительность плавки. When the electrodes 1 are uniformly immersed in the melt (Fig. 2), its upper layers are covered by electromagnetic stirring. In the lower layers, near the hearth of the furnace and other stagnant sections of the bath (shaded), the melt movement is insignificant. As a result, an embankment of an unmelted charge is formed on the hearth of the furnace; a temperature difference occurs between different melting zones. The field of electromagnetic forces, in turn, generates a differential pressure drop, which determines the directional movement of the melt from the deeply immersed electrode into the stagnant section of the bath. At the same time, the remains of the charge embankment are eroded, the bath temperature is leveled, the chemical uniformity of the melt is increased, and the smelting performance is increased.

Опустив 2-й, а затем 3-й электроды, можно "повернуть" изображенную на фиг. 3 картину соответственно на 120^о и 240^о.By omitting the 2nd and then the 3rd electrodes, you can “rotate” the one shown in FIG. 3 picture respectively on 120 ^about and 240 ^about .

Экспериментально определив время выдержки электродов в смещенном положении для каждого конкретного типа флюса и печи, в которой он выплавляется, можно полноценно перемешать расплав, обеспечив его однородное температурное поле, усреднение химического состава флюса и равномерное размывание насыпи на поду печи. Having experimentally determined the time of holding the electrodes in a displaced position for each specific type of flux and furnace in which it is smelted, it is possible to fully mix the melt, ensuring its uniform temperature field, averaging the chemical composition of the flux, and uniform erosion of the embankment on the furnace hearth.

Немаловажным является еще и тот факт, что при резкой смене условий, вызывающих электровихревое течение (ЭВТ) расплава, имеют место "броски" течения, при которых скорости потоков могут более чем в 1,5 раза превышать те, которые имеют место при установившемся течении. При этом направления потоков могут периодически изменяться на противоположные, хотя время, в течение которого происходят "броски", невелико, но и они вносят свой вклад в активизацию перемешивания ванны. Also important is the fact that during a sharp change in the conditions causing the electric vortex flow (EWT) of the melt, there are “throws” of the flow at which the flow rates can be more than 1.5 times higher than those that occur in a steady flow. In this case, the flow directions can periodically be reversed, although the time during which the “throws” occur is small, but they also contribute to the activation of the mixing of the bath.

П р и м е р 1. Плавка легкоплавкого высокопроводного флюса АНФ-6 по заявляемому способу. PRI me R 1. Smelting low-melting high-conductivity flux ANF-6 according to the present method.

Глубина ванны печи 960 мм, глубина исходного погружения электродов в расплав 200 мм, напряжение плавки 160 В, ток плавки 10 кА, максимальная глубина циклического погружения электродов 410 мм, максимальный циклический ток плавки 14,5 кА, экспериментально определенное время выдержки электродов в смещенном положении 9,2 мин. The depth of the furnace bath is 960 mm, the depth of the initial immersion of the electrodes in the melt is 200 mm, the melting voltage is 160 V, the melting current is 10 kA, the maximum depth of the cyclic immersion of the electrodes is 410 mm, the maximum cyclic melting current is 14.5 kA, the experimentally determined exposure time of the electrodes in the displaced position 9.2 minutes

Перед началом плавки подают электрическое напряжение на электроды. Электроды погружают в остаточный флюсовый расплав. Между ними начинает проходить электрический ток. В ванну подают флюсовую шихту. Циклически с интервалом в 9,2 мин электроды погружают на глубину 410 мм, соответствующую току в электроде 14,5 кА. Before starting melting, an electrical voltage is applied to the electrodes. The electrodes are immersed in the residual flux melt. Between them begins to pass an electric current. The flux mixture is fed into the bath. Cyclically with an interval of 9.2 minutes, the electrodes are immersed to a depth of 410 mm, corresponding to a current in the electrode of 14.5 kA.

Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что технико-экономические показатели плавки флюса АНФ-6 по известному и заявленному способам отличаются незначительно. Расход энергии снижается на 70 Но с ростом электросопротивления и тугоплавкости расплавов (оксидные флюсы) преимущества заявляемого способа заметно возрастают (табл. 2). From the data given in table. 1, it is seen that the technical and economic indicators of melting flux ANF-6 according to the known and claimed methods differ slightly. Energy consumption decreases by 70. But with an increase in the electrical resistance and refractoriness of melts (oxide fluxes), the advantages of the proposed method significantly increase (Table 2).

П р и м е р 2. Плавка тугоплавкого низкопроводного флюса АН-67 по заявляемому способу. PRI me R 2. Melting a refractory low-conductivity flux AN-67 according to the present method.

Глубина ванны печи 960 мм, глубина нижнего погружения электродов в расплав 480 мм, напряжение плавки 193 В, ток плавки 11 кА, максимальная глубина циклического погружения электродов 740 мм, максимальный циклический ток плавки 14,9 кА, экспериментально определенное время выдержки электродов в смещенном положении 10,7 мин. The depth of the furnace bath is 960 mm, the depth of the lower immersion of the electrodes in the melt is 480 mm, the melting voltage is 193 V, the melting current is 11 kA, the maximum depth of cyclic immersion of the electrodes is 740 mm, the maximum cyclic melting current is 14.9 kA, the experimentally determined exposure time of the electrodes in the displaced position 10.7 minutes

Перед началом плавки подают электрическое напряжение на электроды, которые погружают в остаточный флюсовый расплав ванны. Между ними начинает протекать электрический ток. После прогрева остаточного расплава в ванну загружают шихту. Циклически с интервалом 10,7 мин электроды погружают на глубину 740 мм, соответствующую току в электроде 14,9 кА. Before the start of melting, an electric voltage is applied to the electrodes, which are immersed in the residual flux melt of the bath. An electric current begins to flow between them. After warming up the residual melt, a charge is loaded into the bath. Cyclically with an interval of 10.7 minutes, the electrodes are immersed to a depth of 740 mm, corresponding to a current in the electrode of 14.9 kA.

В табл. 2 приведены технико-экономические показатели плавки оксидного тугоплавкого низкопроводного флюса АН-67 по известному и заявляемому способам. Из приведенных данных видно, что плавка по заявляемому способу позволяет сэкономить до 30 технологической электроэнергии и 17 флюорита, в 1,3 раза повысить производительность процесса и обеспечить однородный химический состав готовой продукции, оптимизируются экологические характеристики технологии плавки. In the table. 2 shows the technical and economic indicators of the melting of oxide refractory low-conductivity flux AN-67 according to the known and claimed methods. From the above data it can be seen that smelting according to the claimed method allows to save up to 30 technological electricity and 17 fluorite, 1.3 times to increase the productivity of the process and ensure a homogeneous chemical composition of the finished product, the environmental characteristics of the smelting technology are optimized.

Способ обладает следующими достоинствами:
снижается на 6 14 расход технологической электроэнергии;
повышается химическая однородность флюса;
за счет уменьшения угара расплава оксидных флюсов снижается на 17 расход шихтовых материалов;
производительность плавки оксидных флюсов возрастает в 1,3 раза;
улучшается гигиена труда рабочих-плавильщиков и экологические характеристики технологии.The method has the following advantages:
technological energy consumption is reduced by 6–14;
chemical uniformity of flux increases;
by reducing the loss of fusion of the oxide flux, the consumption of charge materials is reduced by 17;
smelting performance of oxide fluxes increases by 1.3 times;
The hygiene of the smelter workers and the environmental characteristics of the technology are improving.

Claims

METHOD FOR PRODUCING WELDING FLUXES in an electric furnace, including the melting of charge components using three electrodes fed by a three-phase electric current and immersed in a flux melt to a depth corresponding to not less than 20-50% of the furnace bath depth, while for the smelting of more electrically conductive fluxes, a lower immersion depth of the electrodes is chosen within the specified limits, after which the flux is drained and granulated, characterized in that, in order to save electricity and charge materials, increase the smelting performance and chemical homogeneity of the flux, the current strength in each electrode is cyclically increased by 35-45% by sequentially deepening them in the melt, while when melting more electrically conductive fluxes, large values of the cyclic current in each electrode are used within the specified limits.