SU1740468A1 - Способ рафинировани сплавов - Google Patents

Способ рафинировани сплавов Download PDF

Info

Publication number
SU1740468A1
SU1740468A1 SU904854130A SU4854130A SU1740468A1 SU 1740468 A1 SU1740468 A1 SU 1740468A1 SU 904854130 A SU904854130 A SU 904854130A SU 4854130 A SU4854130 A SU 4854130A SU 1740468 A1 SU1740468 A1 SU 1740468A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
flux
refining
metal
inclusions
fluxes
Prior art date
Application number
SU904854130A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Семенович Кауфман
Вадим Владимирович Хлынов
Юрий Петрович Белый
Александр Львович Савичев
Сергей Викторович Клинов
Original Assignee
Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
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 Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова filed Critical Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority to SU904854130A priority Critical patent/SU1740468A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1740468A1 publication Critical patent/SU1740468A1/ru

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Использование: литейное производство , в частности к процессам рафинировани  цветных сплавов от неметаллических включений и газов. Сущность: разработка способа рафинировани  цветных сплавов легкоплавкими флюсами, отличающимис  высокой адгезионной активностью по отношению к взвешенным в металле включени м , но трудно удал емыми с поверхности металла. Дл  повышени  степени рафинировани  от неметаллических и газовых примесей и предупреждени  образовани  флюсовых включений в отливках предложен способ, в котором после диспергировани  флюса расплав перемешивают, выдерживают до всплыти  отработанного флюса, а затем на поверхность флюса нанос т хлориды щелочных металлов зернистостью 0,32.. 0,40 мм при соотношении к массе флюса 0,8...1,0. 1 табл.

Description

СО
с
Изобретение относитс  к области литейного производства, а именно к процессам рафинировани , которые примен ют дл  очистки металлических расплавов от инородных включении.
Известны способы рафинировани  расплавов легкоплавкими флюсами с пониженными значени ми межфазного нат жени  Оме-фл на границе между солевым и металлическим расплавами. Дл  обработки алюминиевых сплавов из системы NaCI-KCI-NaF рекомендован состав легкоплавкого флюса (Тпл 875 К) с содержанием индивидуальных солей, приближающимс  к эвтектическому, мае. %: натрий хлористый 62,5; калий хлористый 12,5; натрий фтористый 25,7. Этот флюс может быть диспергирован в металлическом расплаве в жидком или порошкообразном состо нии. В обоих случа х1 имеют
место трудности удалени  отработанного флюса с зеркала металла, обусловленные пониженным значением межфазного нат жени  (Стме-фл 310 мДж/м2) на границе с металлической фазой. Трудности удалени  таких флюсов заключаютс  в том, что на поверхности металла всегда наход тс  несн тые остатки расплавленной соли, которые могут попасть в литейную заготовку при заливке вместе с жидким металлом. Флюсовые включени  снижают механические свойства отливок и слитков, способствуют их коррозионному разрушению. Поэтому такие флюсы почти не примен ютс  в производственных услови х. В то же врем  известно, что солевые системы с пониженными значени м;/ межфазного нат жени  оме-фл отличаютс  от прочих лучшей способностью к извлечению оксидных включе 2
О
:О iOO
ний, взвешенных в жидком металле. В этой св зи применение таких систем в качестве флюсов дл  рафинировани  цветных сплавов было бы весьма рационально в том случае , если решить проблему предупреждени  попадани  остатков расплавленной соли в тело отливки или слитка при заливке металла в форму или изложницу. Дл  решени  этой проблемы необходима разработка способа полного удалени  остатков отработанного флюса с зеркала металла до начала заливки (перелива) последнего.
Известны способы удалени  жидкопод- вижных флюсов с зеркала расплавленного металла введением в состав солевых систем растворимых или нерастворимых веществ, называемых загустител ми. Однако последние , хот  и обеспечивают удаление шлака с зеркала металла, способствуют росту межфазного нат жени  флюса аме-фл и как следствие ухудшению условий извлечени  включений, взвешенных в металле, с помощью рафинирующей фазы.
Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ переплава отходов и стружки алюминиевых сплавов с помощью флюса, имеющего состав, мас.%: хлорид натри  50; хлорид кали  35; креолит натриевый 15. Солева  система в количестве 2-3% от массы шихты засыпаетс  на поверхность последней в виде порошка сразу после ее загрузки . Флюс предназначен дл  очистки расплава от газов и окислов и дл  его защиты от воздействи  атмосферы печи. Согласно способу межфазное нат жение флюса, используемого при рафинировании, составл ет Оме-фл 350-360 мДж/м2 при 1098 К. Это относительно низкое значение межфазного нат жени  сочетаетс  с хорошей отде- л емостью рассматриваемой солевой системы от поверхности металла, обусловленной образованием на этой поверхности в зкой корки отработанного флюса.
Указанные свойства флюса, используемого дл  рафинировани , характеризуют его удовлетворительную способность как к смачиванию оксидных включений, взвешенных в жидком металле, при достаточно высокой температуре обработки металлической ванны, так и к удалению образующейс  шлаковой корки с зеркала металла.
Недостатки способа св заны в основном с неудовлетворительными физико-химическими свойствами примен емой солевой системы, содержащей значительное количество криолита, необходимого дл  повышени  в зкости флюса. Достижение сравнительно низких значений межфазного нат жени  такого флюса (350-360 мДж/м2)
требует значительного перегрева флюса (1100 К), а следовательно, и металла при рафинировании, что увеличивает степень окислени  и газонасыщенности, а также
приводит к излишним затратам энергии.
В то же врем  известно, что температуру рафинировани  следует принимать в определенном интервале ее значений, при которых из жидкого металла наиболее пол0 ным образом удал ютс  газовые и неметаллические включени . Дл  жидких алюминиевых сплавов диапазон температур рафинировани  принимаетс  в пределах 990..,1000 К. При этих температурах значение межфаз5 ного нат жени  дл  флюса-прототипа составит 0ме-фл 570-600 мДж/м . Повышение межфазового нат жени , имеющее место при снижении температуры металлической ванны от Т 1100 К до температуры
0 рафинировани , должно вызывать ухудшение условий смачивани  оксидных включений флюсом и кинетические торможени  при их переходе в объем рафинирующей фазы.
5Высока  температура плавлени  флюса-прототипа (Тпл 973 К) и сравнительно высока  в зкость его при температуре рафинировани  должны затрудн ть процесс растекани  этого солевого расплава по
0 поверхности включений,
Необходимо отметить также высокое отношение фторидной добавки в прототипе к его хлоридной основе ( 0,18), что должно привести к быстрой утрате флюсом способ5 ности к смачиванию включений оксидов из- за блокировани  межфазной поверхности продуктами реакции, имеющей место между алюминием и фторидной частью флюса Целью изобретени   вл етс  разработ0 ка способа рафинировани  цветных расплавов , включающего их очистку от газовых и неметаллических включений с помощью легкоплавких флюсов, характеризующихс  высокой смачиваемостью инородных час5 тиц, взвешенных в жидком металле при температуре его обработки, и наиболее полное удаление образовавшегос  шлака с зеркала металла перед заливкой последнего в полость формы или кристаллизатора.
0 Дл  достижени  поставленной цели после диспергировани  хлоридно-фторидного легкоплавкого флюса его замешивают в объем металла, после чего осуществл ют выдержку до всплыти  капель рафинирующей
5 фазы с последующим введением на поверхность отработанного флюса хлоридов щелочных металлов (например, натри  или кали ) зернистостью 0,32-40,40 мм при соотношении к массе флюса 0,8-1,0, обеспечивающих полное удаление отработанного
флюса за счет его впитывани  в межзерен- ные промежутки поглощающей фазы и удалени  образовавшегос  шлака.
Из анализа представленных в таблице результатов испытаний следует, что наиболее высока  эффективность рафинировани  цветных сплавов от включений достигаетс  в случае применени  дл  этой цели способа рафинировани  легкоплавкими солевыми композици ми с пониженными значени ми межфазного нат жени  (см. составы 2, 3, 5 таблицы). Эффективность методов рафинировани  с помощью флюсов, в состав которого введен загуститель, заметно ниже (составы 1 - прототип; 4 - флюс дл  рафинировани  магниевых сплавов). Заметное снижение межфазного нат жени  наблюдаетс  при ограничении отношени  фторидной добавки и хлоридной основе флюса. Из таблицы видно, что составы флюсов, рекомендуемые дл  рафинировани  поданному способу, либо не содержат фторидов в своем составе (флюсы 3 и 5), либо их отношение к хлоридной основе флюса не превышает 0,12 (флюс 2).
При рафинировании дл  обеспечени  надежного удалени  отработанного флюса с зеркала металла рекомендуетс  применение поглощающей фазы - хлоридов натри  или кали  (см. флюсы 2, 3, 5). Из таблицы видно, что при использовании последней заметно снижаетс  содержание включений флюса в литых издели х.
Особое вли ние на эффективность рафинировани  оказывает зернистость (фракционный состав поглощающей фазы). Наиболее высока  эффективность рафинировани  наблюдаетс  при зернистости поглотител  0,32-0,4: при этом отмечаетс  наименьшее содержание включений флюса в отливках, наивысша  абсорбционна  емкость поглотител  по отработанному флюсу (колонка 10 таблицы), и наименьший расход поглощающей фазы (колонка 8 таблицы).
При оценке способности флюсов к извлечению из цветных расплавов неметаллических и газовых включений подготовлены легкоплавкие солевые системы (составы 2 и 3) с низкими значени ми межфазного нат жени  на границе с металлической фазой при отношении суммы фторидов и хлоридной основе флюса, не превышающем 0,12 Полноту удалени  легкоплавких флюсов с зеркала металла оценивали по результатам их впитывани  в межзеренные промежутки зернистых материалов, различающихс  фракционным составом, температурой плавлени  и растворимостью в солевом расплаве при различных отношени х массы материала к массе флюса. Одновременно с
испытуемыми приготовлены флюс-прототип (состав 1) и фторидно-хлоридный флюс дл  рафинировани  магниевого сплава без применени  поглотител  (состав 4). Эффективность способа рафинировани  с применением флюса 4 сопоставл лась с таковой дл  флюса 3, используемого также при обработке магниевого сплава, но с применением поглощающей фазы.
Эффективность рафинировани  отходов сплава ПОС Су 30-2 (флюс 5) оценивали только с применением поглотител , поскольку при низком межфазном нат жении его он полностью не удал етс  с зеркала
металла иным способом. Высокие требовани  к качеству расплавов дл  припо  не позвол ют примен ть дл  их отработки флюсы, содержащие в своем составе загустители Такие флюсы отличаютс , как правило , значительной величиной межфазного нат жени , Стме-фл, а следовательно, затрудненными услови ми при переходе включений из металла в объем рафинирующей фазы.
Межфазное нат жение флюсов Г7Ме-фл оценивали по результатам измерений с помощью метода максимального давлени  в капле металла, сформированной в среде жидкого флюса.
Фракционный состав зернистых материалов устанавливали на приборе 071 дл  определени  гранулометрического состава по стандартной методике.
Температуру плавлени  солевых систем
определ ли с помощью метода дифференциального термического анализа, растворимость зернистых материалов во флюсах оценивали по известным данным.
Полноту впитывани  легкоплавких флюсов в поры поглотител  оценивали предварительно по увеличению массы навески последнего, АР , помещенной в специальный патрон, приводимый в контакт с исследуемым солевым расплавом, наход щимс 
в корундизовом тигле, помещенном в электрической печи сопротивлени . Продолжительность впитывани  принимали в интервале 60-80 с. Как показали предварительные эксперименты, эта продолжительность оказалась достаточной дл  прогрева зерен поглотител , необходимого при впитывании солевого расплава р его межзеренные пространства. При увеличении продолжительности выдержки свыше 80 с во всех
случа х отмечали значительное растворение зерен поглотител  во флюсе и обратное стекание последнего в солевую ванну. Эффективность рафинировани  цветных сплавов по предлагаемому способу и прототипу
провер ли на опытных отливках из сплавов АЛ2, МЛ5 и отходов припо  ПОС Су 30-2 при литье в кокиль. Жидкий металл готовили в газовой печи ПБ2721, затем его переливали в раздаточный ковш. Предварительно приготовленные порошковые флюсы предлагаемых составов и прототипа в количестве 2% от массы расплава наносили на зеркало последнего в ковше, а затем порошки замешивали в объем расплава. Температура обработки была прин та дл  алюминиевых и магниевых сплавов 1023К. Отходы припо  предварительно перегревались до 773 К с целью надежного расслоени  металла и флюса. После замешивани  флюсов ковш с расплавом выдерживали в течение 10-12 мин дл  полного всплывани  капель расплавленной соли на зеркало металла . Флюс-прототип и флюс состава 4 снимали с зеркала в виде корки, хорошо отдел емой от металла. В остальных случа х на поверхность жидкого флюса наносили поглощающую фазу слоем 2-3 см и после выдержки в течение 60-80 с образовавшийс  шлак удал ли без затруднений с зеркала металла. Затем обработанный металл разливали в предварительно подогретые кокильные формы. В качестве поглощающей фазы примен ли хлориды натри  и кали . Эффективность рафинировани  ЭР флюсами различного состава определ ли по результатам просмотра металлографического шлифа в 40 пол х зрени . Оценку ЭР производили по соотношению:
ЭР
Vi
V
где Vi, V - объемна  дол , зан та  включени ми в нерафинированном Vi и рафинированном V металле.
Дополнительно, полноту впитывани  флюса в поры поглотител  оценивали по объемной доле флюсовых включений /фл, обнаруженных в образцах рафинированного металла. Результаты произведенных испытаний подтверждаютс  актом испытаний и микрофотографи ми характерных полей зрени  шлифов из сплава АЛ2, обработанных по способу с применением флюса состава 1 - прототип и по предложенному способу с применением флюса состава 2. Объемна 
дол , зан та  включени ми, во втором случае заметно снижаетс .
Использование предлагаемого изобретени  при рафинировании цветных сплавов
по сравнению с базовым (прототип), имеет следующие преимущества.
Обеспечиваетс  повышение эффективности рафинировани  металла за счет применени  флюсов с наиболее высокой
смачивающей способностью по отношению к неметаллическим включени м в расплаве. Снижаетс  содержание включений флюса в отливках за счет его наиболее полного удалени  после рафинировани  с зеркала металла . Экономическа  эффективность предлагаемого способа по сравнению с базовым состоит в следующем: достигаетс  повышение степени извлечени  неметаллических включений из цветных сплавов за
счет применени  флюсов с пониженным значением межфазного нат жени  и поглощающей фазы; снижаютс  затраты энергии и степень газонасыщенности металлического расплава за счет снижени  температуры
жидкой ванны при рафинировании, возможного в случае применени  легкоплавких флюсов; улучшаетс  обрабатываемость отливок за счет общего снижени  содержани  как неметаллических, так и флюсовых включений в отливках.
Экономический эффект от предлагаемого способа складываетс  в основном за счет увеличени  механических свойств и улучшени  обрабатываемости отливок вследствие
уменьшени  загр зненности сплавов включени ми и снижени  степени газонасыщенности жидкой металлической ванны при снижении температуры ее, возможном в случае применени  легкоплавких флюсов.

Claims (1)

  1. Формула изобретени 
    Способ рафинировани  сплавов, включающий расплавление металла, диспергирование хлоридно-фторидного флюса и выдержку расплава, отличающийс 
    тем, что, с целью повышени  степени рафинировани  от неметаллических и газовых примесей, после диспергировани  флюса провод т перемешивание расплава, а выдержку осуществл ют до всплыти  обработайного флюса с последующим введением на поверхность флюса хлоридов щелочных металлов зернистостью 0,32-0,40 мм при соотношении их масс 0,8-1,0.
    ел ел
    Примечание. Рафинирование производили при 773 К.
    -I
    -Ib
    о
    J
    о со
SU904854130A 1990-07-26 1990-07-26 Способ рафинировани сплавов SU1740468A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904854130A SU1740468A1 (ru) 1990-07-26 1990-07-26 Способ рафинировани сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904854130A SU1740468A1 (ru) 1990-07-26 1990-07-26 Способ рафинировани сплавов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1740468A1 true SU1740468A1 (ru) 1992-06-15

Family

ID=21529251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904854130A SU1740468A1 (ru) 1990-07-26 1990-07-26 Способ рафинировани сплавов

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1740468A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Цветное литье. Легкие сплавы. Под ред. И.Ф.Колобнева, М.: Машиностроение, 1966, с.38. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sigworth et al. Grain refinement of aluminum casting alloys
Taylor Metal-related castability effects in aluminium foundry alloys
US5143564A (en) Low porosity, fine grain sized strontium-treated magnesium alloy castings
Colás et al. Castings
Ludwig et al. Influence of oxide additions on the porosity development and mechanical properties of A356 aluminium alloy castings
US4917728A (en) Aluminium alloy treatment
Liu et al. Assessment of melt cleanliness in A356. 2 aluminium casting alloy using the porous disc filtration apparatus technique: Part I Inclusion measurements
JPS591650A (ja) 金属合金製造方法
Samuel et al. Effect of melt, solidification and heat-treatment processing parameters on the properties of Al-Si-Mg/SiC (p) composites
SU1740468A1 (ru) Способ рафинировани сплавов
LU508089B1 (en) 800 mpa ultrahigh-strength aluminum alloy round cast ingot and preparation method therefor
Fred Major Aluminum and aluminum alloy castings
CN106591640B (zh) 一种耐磨铝合金
US3993474A (en) Fluid mold casting slag
Khakzadshahandashti et al. Evaluation of Simultaneous Effect of Melt Filtration and Cooling Rate on Tensile Properties of A356 Cast Alloy.
Gallo Cleaner aluminum melts in foundries: A critical review and update
Tahiri et al. Effects of grain refining on columnar-to-equiaxed transition in aluminum alloys
Chen Optimization of mechanical properties in A356 via simulation and permanent mold test-bars
EP0067634B1 (en) Method of melting an alloy in an induction furnace
SU933774A1 (ru) Флюс дл обработки алюминиевых сплавов
SU1726546A1 (ru) Способ рафинировани алюминиевых сплавов от железа
SU1447908A1 (ru) Флюс дл обработки литейных алюминиево-кремниевых сплавов
SU1650747A1 (ru) Флюс дл обработки литейных алюминиевых сплавов
SU1027276A1 (ru) Флюс дл обработки цинковых сплавов
RU2094514C1 (ru) Способ модифицирования силуминов