Флюс для плавки магниевых сплавов

Флюс для плавки магниевых сплавов

Реферат

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов и может быть использовано в процессах плавки и рафинирования литейных магниевых сплавов.

Расплавленные магниевые сплавы в атмосфере воздуха сильно окисляются (горят) и загрязняются окислами - шлаками. Поэтому плавка магниевых сплавов ведется под слоем флюсов, основное назначение которых защищать металлический расплав от окисления и рафинировать сплав от неметаллических включений (окислов, шлаков, нитридов магния). Кроме этого с помощью флюсов возможно рафинирование магниевых сплавов от вредных металлических примесей (железо и др.). Процессы защиты от окисления и рафинирования магниевых сплавов играют решающую роль в получении качественных отливок, деталей.

Известен флюс марки ВИ-2 для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2	38,0-46,0
BaCl2	5,0-8,0
CaF2	3,0-5,0
CaCl2+NaCl	10,0
KCl	32,0-40,0

(М.Б.Альтман, А.А.Лебедев и др. Плавка и литье легких сплавов, М.: Металлургия, 1969, стр.332).

Известен также флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2	20,0-40,0
CaF2	2,0-10,0
KBF4	0,5-12,0
NaBr	10,0-30,0
KCl	Остальное

(Патент Россия №2217512)

Недостатками известных флюсов является повышенная токсичность из-за большого содержания в них фтористых солей, а также неспособность их рафинировать магниевые сплавы от металлических примесей.

Известен флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl2	20,0-30,0
KCl	70,0-80,0

(Патент США №5804138)

Недостатком флюса является то, что его использование для плавки магниевых сплавов вызывает флюсовую коррозию на фасонных отливках.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является флюс для плавки магниевых сплавов марки ФЛ5-3 следующего химического состава, мас.%:

MgCl2	26
BaCl2	9
CaF2	6-13
AlF3	6-13
KCl	20-40

(Магниевые сплавы II Справочник «Технология производства и свойства отливок и деформируемых полуфабрикатов» М.: Металлургия, 1978 г., стр.14).

Недостатком флюса-прототипа является повышенная токсичность из-за большого содержания в нем фторидов алюминия и кальция и неспособность его рафинировать магниевые сплавы от вредной примеси железа, которая снижает коррозионную стойкость магниевых сплавов и деталей из них.

Технической задачей изобретения является разработка флюса для плавки магниевых сплавов, рафинирующий их от шлаковых включений и примеси железа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен флюс для плавки магниевых сплавов, содержащий хлористый магний, хлористый барий, фтористый кальций, фтористый алюминий, хлористый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый натрий, хлористый кальций, углекислый марганец и/или фтористый марганец, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MgCl2	33,0-41,0
BaCl2	5,0-8,0
CaF2	1,0-2,0
AlF3	2,0-4,0
Сумма CaCl2 и NaCl	6,0-10,0
MnCO3 и/или MnF2	1,0-5,0
KCl	Остальное

Авторами установлено, что введение в флюс для плавки магниевых сплавов CaCl₂, NaCl, MnCO₃ и/или MnF₂ при заявленном содержании и соотношении других компонентов, повышает рафинирующую способность флюса от шлаковых включений и примеси железа.

Пример осуществления

Предлагаемый флюс опробовали на плавках литейных магниевых сплавов МЛ5, МЛ5пч (Mg-Al-Zn-Mn).

Пример №1. В тигельную печь перед загрузкой в нее шихты магниевого сплава присыпали 1% от веса шихты предлагаемый флюс (состав №1, таблица 1). После этого в тигель загружали твердую металлическую шихту указанных сплавов и расплавляли ее. В процессе загрузки твердой металлической шихты она присыпалась флюсом.

Рафинирование сплава предложенным флюсом проводили при температуре 710-730°С посредством перемешивания жидкого сплава и присыпания его поверхности флюсом. Расход флюса при этой операции составляет 1% от веса шихты. Затем проводили выстаивание сплава под флюсом при температуре 770-790°С и разливали его по литейным формам. Применение предлагаемого флюса составов №2-6 аналогично примеру №1.

Для оценки загрязненности сплава железом и шлаковыми включениями отливали плиты размером 16×120×200 в количестве 30 штук для каждого состава флюса (табл.1). По химическому анализу и изломам плит оценивалась их чистота по примеси железа и шлаковым включениям (табл.2).

Из данных таблицы 2 следует, что при использовании предлагаемого флюса, в сравнении с флюсом-прототипом чистота сплава МЛ5 по примеси железа увеличивается в 2,4-3,6 раза, а сплава МЛ5пч в 1,2-1,7 раза.

Использование предлагаемого флюса повысит надежность и ресурс эксплуатации изделий из магниевых сплавов.

Таблица 1Химический состав флюсов
№ п/п	MgCl2	BaCl2	CaF2	AlF3	MnCO3	MnF2	Сумма CaCl2 и NaCl	KCl
1	Предлагаемый флюс	33,0	5,0	1,0	4,0	5,0	-	6,0	Остальное
2	37,0	7,0	1,5	2,0	1,0	1,0	8,0	-//-
3	41,0	8,0	2,0	3,0	3,0	2,0	10,0	-//-
4	37,0	7,0	1,0	4,0	-	4,0	8,0	-//-
5	33,0	8,0	2,0	3,0	-	5,0	10,0	-//-
6	36,0	7,0	1,5	4,0	3,0	1,0	6,0	-//-
7 Прототип		26,0	9,0	10,0	11,0	-	-	-	30

Таблица 2
Применяемый состав флюса	Марка сплава	Содержание железа в сплаве	Кол-во исследованных деталей (плит), шт.	Кол-во деталей (плит)со шлаковыми включениями, шт.	% деталей (плит) со шлаковыми включениями, %.
1	МЛ5	0,009	30	2	6,6
2	0,007	30	1	3,3
3	0,006	30	0	0
4	0,006	30	0	0
5	0,007	30	2	6,6
6	0,007	30	0	0
Прототип	0,022	30	4	13,3
1	МЛ5пч	0,004	30	2	6,6
2	0,004	30	2	6,6
3	0,003	30	0	0
4	0,004	30	0	0
5	0,004	30	2	6,6
6	0,003	30	0	0
Прототип	0,006	30	5	16,7

Флюс для плавки магниевых сплавов, содержащий хлористый магний, хлористый барий, фтористый кальций, фтористый алюминий, хлористый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый натрий, хлористый кальций, углекислый марганец и/или фтористый марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MgCl2	33,0-41,0
BaCl2	5,0-8,0
CaF2	1,0-2,0
AlF3	2,0-4,0
CaCl2 и NaCl (в сумме)	6,0-10,0
MnCO3 и/или MnF2	1,0-5,0
KCl	Остальное