Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов

Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для рафинирования алюминиевых сплавов от примесей водорода и неметаллических включений.

Известен состав флюса для рафинирования алюминиевых сплавов от магния [1], содержащий хлористый натрий (15-25 вес.%), хлористый калий (15-25 вес.%), кремнефтористый натрий (10-25 вес.%), смесь криолита и фтористого алюминия (60-25 вес.%), каждый вводится на поверхность расплавленного металла.

Отмечено уменьшение количества магния в сплаве и удельный расход флюса на 1 кг магния.

Флюс имеет недостатки, в частности, длительное время обработки расплава из-за введения и расплавления каждого компонента в отдельности и высокую стоимость флюса из-за использования чистых материалов. Известен флюс для обработки алюминиевых сплавов [2].

Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов содержит хлорид натрия и хлорид калия, с целью обеспечения более полного удаления неметаллических включений из сплава он дополнительно содержит базальт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид натрия	30-35
Базальт	30-40
Хлорид калия	Остальное

Флюс имеет высокую стоимость из-за использования чистых материалов. Известно использование отходов производства при изготовлении флюса. Например, патентом РФ №2010882, C22C 1/06, C22B 9/10, опубл. 15.04.1994 - прототип - защищен флюс для алюминия и его сплавов, содержащий, мас.%: карналлит 60-85 и угольную пену 15-40 - отход производства, образующийся при электролизе алюминия. В прототипе ставится цель сокращения продолжительности плавки, расхода электроэнергии и флюса с сохранением рафинирующих свойств (флюс загружают на поверхность расплава при 780°C), уменьшение трудозатрат на чистку печи и снижение стоимости флюса.

Флюс имеет двухкомпонентный состав, и его приготовление в тигле при температуре 780°C в течение 2,5 часов связано с определенными расходами электроэнергии и времени. Карналлит - минерал, использование которого также связано с материальными затратами.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по созданию флюса для обработки алюминиевых сплавов из материалов невысокой стоимости, расширяющих сырьевую базу и ассортимент используемых материалов.

Техническим результатом является создание флюса для высокой очистки металла от неметаллических включений при высоких механических характеристиках получаемого сплава.

Этот технический результат достигается тем, что флюс для рафинирования алюминиевых сплавов на основе отхода производства в качестве отхода производства содержит шлам соляных закалочных ванн следующего состава, мас.%:

Железо металлическое, оксид	22,50-23,50
Хлорид натрия	9,50-10,50
Калий хлористый	9,50-10,50
Хлорид магния	9,00-10,00
Уголь древесный	9,50-10,50
Окись хрома	0,02-0,03
Вода	0,06-0,07
Окись марганца	0,08-0,09
Карбонат бария	Остальное

Отличием заявляемого изобретения является использование в составе флюса из чистых материалов шлама соляных закалочных ванн, который в своем составе содержит хлориды натрия, калия, магния и других компонентов, которые оказывают рафинирующее воздействие на алюминиевый расплав (федеральный классификационный каталог отхода 5150000000000).

Шлам соляных закалочных ванн является отходом производства и затраты на него, как материал, минимальны, даже с учетом его предварительной подготовки, кроме того, консистенция флюса позволяет использовать его в заливочной воронке, что повышает чистоту сплава

Флюс готовят следующим образом.

Шлам соляных закалочных ванн предварительно измельчают до размера гранул 7,5-10 мм (соответственно размеру ячеек фильтра, в который его будут засыпать для обрабатываемой массы расплава 200-500 кг) и сушат при температуре 200°C в течение 1-1,5 часов.

Флюс засыпают на 1/3 высоты в заливочные воронки, расположенные на форме, и при заливке расплавом происходит порционное рафинирование металла. В результате алюминиевый расплав, очищаясь от примесей и неметаллических включений, получается более пластичным и имеет высокие механические характеристики.

Пример

Для сравнения был изготовлен флюс предлагаемого состава и прототипа.

Оптимальная толщина слоя засыпки 20-40 мм с нагревом фильтрующего слоя до температуры 300-350°C, в течение 15 минут газовой горелкой.

Для лабораторных испытаний изготовлены образцы (4 шт.) из сплава АК5М2 ГОСТ 1583, заливались в песчано-глинистую форму по сырому при температуре сплава 750°C. Образцы №1, 2 изготовлены с использованием флюса прототипа на средних значениях: карналлит 70%, угольная пена 30% непосредственно в форму, образцы №3, 4 заливались в форму через зернистый фильтр на основе шлама соляных закалочных ванн. Дополнительно проведены испытания образцов сплава АК9ч, полученных с использованием предлагаемого флюса (образцы №5, 6 в таблице).

Из таблицы видно, что относительное удлинение возрастает в среднем на 3,2%; предел прочности увеличился на 4,9%; усилие разрушения увеличилось на 7%, что соответствует сплаву АК5М2 ГОСТ 1583. Дополнительные испытания механических свойств АК9ч не ниже ГОСТ 1583, что свидетельствует о высокой чистоте расплава от неметаллических включений.

Анализ аналогов показывает, что предлагаемое решение соответствует критерию «новизна», полученный технический результат, обеспечиваемый совокупностью существенных признаков, свидетельствует об изобретательском уровне, а проведенные в производственных условиях испытания подтверждают промышленную применимость.

Источники информации

1. Патент РФ 2368674, кл. C22B 9/10, опубл. 27.09.2009.

2. Авторское свидетельство СССР 1196400, кл. C22B 9/10, С 22 С 1/06, опубл. 07.12.1985.

3. Патент РФ №2010882, кл. C22C 1/06, C22B 9/10, опубл. 15.04.1994.

Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов на основе отходов производства, отличающийся тем, что в качестве отходов производства используют шлам соляных закалочных ванн, имеющий следующий состав, мас.%: оксид железа

металлического	22,50-23,50
хлорид натрия	9,50-10,50
хлористый калий	9,50-10,50
хлорид магния	9,00-10,00
уголь древесный	9,50-10,50
окись хрома	0,02-0,03
вода	0,06-0,07
окись марганца	0,08-0,09
карбонат бария	остальное