Способ рафинирования алюминия и его сплавов

 

„„5U„„1766997 А1 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 В 9/02,21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ijd, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у ;! /;ц1Я ЩЯ, Изобретениеотносится кметаллургиии . незитовый шамот, легковесный шамот. аслитейному производству, в частности к раз- ботермосиликат. синтетическую безалюмиработке средств для очистки расплавовалю- ниевуа сладу и огнеупорный микалекс. миния и его сплавов от примесей..: Недостатками указанных способов явВ настоящее время для рафинирования ляются жесткость применяемых фильтруюалюминия и его сплавов используют различ- щих элементов, необходимость выполнения ные сйособы, позволяющие существенным специальных приспособлений для удержаобразом flGBblcvlTb качество расплава и ли- ния их в потоке расплава. сложность технотыхзаготовок, Однимиз распространенных .логии получения и подготовки фильтров к способов рафинирования расплава являет- . разливке, значительные габаритные размеся фильтрация через сетчатые и зернистые ры при увеличении активной поверхности фильтры, причем последние за счет обьем- фильтра, невозможность извлечения фильт,ной фильтрации более эффективны. - - ров из закристаллизованного металла или

Известны способы очистки жидкого йейоаьэование его в виде возврата, как комалюминия и его сплавов фильтрацией через понента айхты. различные огнеупорные материалы, напри- Наиболее близким к предлагаемому мер магнезит. пеношамот. пропитанный является способ очисткй жидких алюминиесульфидом натрия, корундовые гранулы, вых сплавов, где фильтрующий элемент(сетглинозем, конверторный шлак, алунд, маг- ку) предлагается изготавливать из

1 (21) 4877534/02 (22) 23.07.90 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Белорусский политехнический институт (72) М. И. Стриженков, Б. М. Немененок. . А.М; Галушко. В, M. Беседин. Л. П. Долгий, А. А. Сучков, М. И, Бондарь, А. С., Савиц»кий и А, Н, Крутилин (бб) Заявка Японии М 59-212164, êë. 8 22 О

21/04. 1984. . (54) CAGCOB РАФИНИРОВАНИЙ АЛК)МИНИЯ И,ЕГО СЙЛАВОФ (57) Исгй йФзой фй;:- литейное производство, вчастйостйфйработка.средств очистки расвйьвов алюмиййя и его cnnaeos от примесей. ЦВль ЙЗОб»ретения — пОвыше1! ие степенй рафинирования алюмийия и его уф4 Ъ» ЪЪЙЙС, ;.-,2 сплаюви утилизация отходов. образующихся naca проввдеиия операции рафинирования. Сущность: фильтрация алюминиевых расплааов через огнеуйбрный материал, в качестве которого иСпояьэуются алюминиевая проволока или длиниомерная алюминиевая стружка, заформованная в виде комка, с оксидным покрытием, обладающим высокой стойкостью к эрозии в алюминиевых расплавах, Покрытие наносится одним из известных способов оксидирования, например метОдом микрбдутовбгО оксидирования. Способ может найти применение в металлургических и цветно-литейных цехах для повышения качества литья при широком использовании низкосортных шихтовых материалов. 1 табл.

1766997

Целью изобретения является повышение степени рафинирования алюминия и его сплавов и утилизация отходов, образующихся riocne проведения операции рафинирован ия.

Поставленная" цель достйгается тем, что

20 рафиниравание осуществляют путем объем ной фильтрации через алюмйниевую прово лаку или длинномерную алюминиевую стружку. заформованную в виде комка, на

25 поверхность которой йанОСйтся оксидное йокрытие, состоящее .в" основном-из окси дов алюминйя и обладающее высокой стой- костью в основноМ из оксидбв алЮминия и обладаФщее високой стойкостью в алюми. ниевых расплаввх, Покрытие наносится одним из известйых способов оксйдирования, например методом микродугового оксидирования (МДО).

Повышение степени рафинирования расплава достигается не только за счет механического удержания крупных неметаллических и интерметаллических включений на оксидированной поверхности алюминиевой проволоки. Величийа активной повер30

40 хности при одном и том же обьеме фильтра определяется диаметром алюминиевой проволоки."из которой формируется фильтр.

Вследствие малой жесткости фильтрующий элемёнт по предлагаемому способу мбжет устанавливаться без трудоемкой подгонки габарйтных размеров в уже имеющиеся itoласти литейных форм, например лйтникОвые чаши, коллекторы; мест3 для установки иных фильтрующих элементов и т;и. Рафинирование алюминия.и его сплавбв с приме- 50 нением предлагаемого способа не приводит к изменению химического состава даже в случае растворения фильтра потоком расплава. Кроме того. обработанный фильтрующий элемент с остатками эакристаллизован нога металла может быть Использован для последующего переплава как возврат. В этом случае фильтр (алюминиевая проволока) с остатками металла растворяется в жидком металле, не вызывая существенного металлических прутков (например, чугунные). на поверхность которых нанесен слой более тугоплавкого материала (например, нитрида или карбида титана).

Данный способ выбирают за прототип, 5

К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость его изготовления, жесткость фильтрующего элемента, невозможность повторного йспользования закристаллизованного в сетке металла в ка- 10 честве возврата при последующих переплавах, возможность насыщения расплава материалом сетки, низкая эффективность рафинирования. изменения его химического состава. а продукты фильтрации и разрушенное покрытие шлакуются и в последствии удаляются с зеркала расплава.

Способ осуществляют следующим образом.

В тигель с отверстиями в днище или литниковую чашу литейной формы помещают фильтрующий элемент в виде алюминиевой проволоки с оксидным покрытием, заформованной в виде комка по размерам тигля или чаши. Покрытие на проволоку наносится предварительно или после изготовления фильтрующего элемента одним из известных методов оксидирования и состоит в основном из оксидов алюминия. Толщина покрытия определяется его механической прочностью при воздействии жидкого металла и должна составлять не менее 0,05 мм. Габаритные размеры формирующего элемента обуславливаются и местом его установки (литниковая чаша, коллектор и т.п,) и объемом разливаемого металла, а. его ячейки-технологическими параметрами литья. Так как основой фильтра остается пластичный материал — алюминйй. то изменение его габаритных размеров и размеров ячеек не вызывает трудностей и может быть осуществлено вручную. Расплавлейный металл проливается через фильтр при 710-740 С, В случае использования предлагаемого фильтрующего материала в элементах литниковых систем литейных форм, например в литниковой чаше, необходимо прогреть его до 250 — 400 С.

Для Опробования предлагаемого способа в лабораторных условиях были подготовлены фильтрующие элементы (обьемом около 40 смз) из алюминиевой проволоки диаметром 0,8 мм, оксидное покрытие наносилось на установке НМ-195, толщина покрытия составляла 0,12-0,2 мм. Качество рафинирования расплава оценивалось по уровню физико-механических и технологических свойств технически чистого алюминия марки А7 и сплава АК7, приготавливаемого из лома и отходов производства, Для сравнения указанные сплавы фильтровались через фильтр-сетку .с размером ячеек 1,2 х 1.2 мм, изготовленную из cTjilbHblx прутков диаметром 3 мм, на поверхйость которых нанесен слой нитрида титана.

Плавка сплавов проводилась в графитовом тигле в печи сопротйвления, механические свойства и электросопротивление как критерий оценки степени чистоты расплава оцейивались на литых стандартных образцах с диаметром рабочей части 12 мм, жидкотекучесть — на 0-образной пробе Не1766997 хензи-Самарина с калиброванным питате- подтверждается снижением электросопралем. тивелния и ростом плотности.

Фильтрующие элементы, прогретые до Полученные результаты позволяют ре250-300 С, устанавливались в литниковую комендовать предлагаемый способ для прочашу металлической формы. Температура 5 MblLUllGHHor использования. После такой формы поддерживалась в интервале 250- фильтрации алюминевые сплавы, получен300 С, температура заливки для алюминия ные из лома и отходов (вторичные сплавы), А7 составляла 750-770ОС, сплава АК7-710 — по сзоим показателя ают первич730 С. Для каждого варианта фильтрации ным литейным алюминиевым сплавам. Исбыло залито не менее 5 проб, В таблице 10 пользование вторичных алюминиевых представлены средние значения получен- сплавов взамен первичных с учетом разниных результатов rio оценке степени рафини- цы в их стоимости обеспечивает значительрования алюминиевых расплавов при ное снижение себестоимости литья, Кроме использовании известного и предлагаемого того; снижение удельного электросопротивспособов фильтрации.. 15 ления алюминия и его сплавов при испольОпыты показали(таблица). что сплавы, зовании и редлагаемого способа профильтрованные через алюминиевую фильтрации позволяет уменьшить сечение проволоку с аксидным покрытием, облада- кабелей, а значит. и стоимость материалов ют более высоким уровнем свойств, что сви- (алюминиевая катанка), идущих íà «х изгодетельствует о более эффективном 20 товление. рафинировании расплава. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Рафинирующая способность алюмини- 1, Способ рафинирования алюминия и евой проволоки с оксидным покрытием его сплавов, включающий расплавление и обусловлена не только механическим отде- . фильтрацию через огнеупорный материал, лен«ем крупных металлических и интерме- 25 отличающийся тем, что, с целью таллических включений, но и ". повышения степени рафинирования и возадсорбционной способностью оксидного можностй утилизации отходов, в качестве покрытия. Последнее позволяет отфильтро-: - огнеупорного материала используют алювать более мелкие включения оксидов алю- миниевую проволоку с оксидным покрытиминия и интерметаллических фаз, которые 30 ем, заформованную в фильтрующий находятся в расплаве в комплексе с раство-: элемент. ренным водородом. поэтому при использо- .:-. 2. Способ по и. 1. отличающийся вании предлагаемого фильтра достигается -" тем, что используют покрытие из оксидов одновременная дегазация расплава, что " "айбминия или на их основе,