Брикет для плавки алюминиевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08. 07 80 (21) 2952628/22-02 (51)NL. Кд. с присоединением заявки МС 22 С 1/06 . С 22 В 7/00

Гооуаороткнный коинтот

СССР оо делаи нзооретеннй н отхрытнй (23) ПриоритетОпубликовано З0 ° 06 82 51оллетень 1то24

Дата опубликования описания 30 .06 . 82 (53) У@К 669.715 (088. 8) с

Г.К.Калашников, М.В. Суслов, Ю.А.Каплуновский, В.И.Колотилов, В.И.Тимошкин и Г.К.Голодягий

t (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства (54) БРИКЕТ ДЛЯ ПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при плавке алюминиевых сплавов с применением в качестве составляющей шихты отходов механического производства - алюминиевой стружки

Отходы механического производства, как правило, подвергают переплаву и разливают в чушки, которые затем применяются в качестве составляющей шихты при производстве отливок.

Известен способ подготовки алюминиевой стружки к переплаву, согласно которому алюминиевую .стружку покрывают флюсом, а затем осуществляют ее сушку, пропуская газообразный теплоноситель через флюс. в направлении к стружке. При сушке происходит выжигание масла и эмульсии. Затем осуществляют переплав стружки с последующей разливкой в чушки (1 ), Известен способ переработки алю- миниевых сплавов, при котором исходный лом уплотняют, а затем ведут его переплав, подавая в предварительно нагретый до 800-1000 С нижний флюс.

Таким образом получают алюминиевые сплавы в чушках, которые затем и применяют при плавке сплавов для. производства отливок 1.21.

Недостатком такой технологии производства отливок является то, что предварительно обработанную стружку и лом переплавляют в чушки с целью

10 последующего вторичного переплава для производства отливок. При этом происходит значительный угар металла и имеет место высокий расход энергии на производство 1т годных отливок.

Известен брикет для плавки алюминиевых сплавов, включающий стружку сплава..Предварительно обезжиренную и измельченную стружку брикетируют, 20 используя энергию взрыва, создаваемую в рабочей камере брикет-установки за счет сгорания топлива ° Плотность брикета составляет 2,2-2,4х х10 кг/м .

9577

50.93

Брикеты применяются как шихтовый материал взамен алюминиевых сплавов в чушках. В брикетах используется стружка той же марки, что и выплавляемый сплав, поэтому химический состав выплавленного сплава находится в регламентируемых пределах для данной марки ° Плавка с использованием брикетов ведется под слоем флюса.

Использование брикетов из алюминиевой стружки в составе шихты при производстве отливок из алюминиевых сплавов позволяет увеличить извлечение металла за счет уменьшения угара стружки, который составил 2- (3).

Основной недостаток этой технологии производства брикетов и отливокнеобходимость предварительного обезжиривания стружки, а также то, что при ведении плавки с использованием брикетов не происходит эффективного рафинирования и дегазации жидкого металла, так как флюс подается на расплав и его воздействие ограничивается непосредственной зоной контакта с металлом, что снижает качество и механические свойства отливок.

Цель изобретения — снижение затрат на производство и повышение механических свойств сплавов систем алюминий-кремний и алюминий-кремнФй-медь.

Поставленная цель достигается тем,,что брикет для плавки алюминиевых сплавов, включающий стружку сплава, дополнительно содержит покровно-рафинирующий флюс и связующее при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Покровно рафинирующий флюс 5,0- /,0

С вязующее 1,0-6,0

Стружка сплава Остальное

В качестве связующего брикет может содержать побочный продукт производства кристаллического кремния, воду и щелочь, В брикете используется стружка сплавов на основе системы алюминийкремний и алюминий-кремний-медь..

Побочный продукт производства кристаллического кремния представляет собой тонкую, непористую, высококремнеземистую аморфную пыль общего химического состава,4:

Двуокись кремния 80-90

Углерод 3-10

Окись алюминия 1-4

Окись железа 1.5-1,6

Окись кальция 0.3-1.7

Связующее готовят следующим образом.

Щелочь (едкий натр) растворяют в расчетном количестве воды при комнатной температуре, Далее вводят побочный продукт производства кристаллического кремния и ведут его растворение, непрерывно помешивая, до получения однородного раствора при 80-90 С в течение 2-2,5 ч, обеспечивая технологически приемлемую вязкость 2530 спз. Готовое связующее представляет собой устойчивый коллоидный раствор, в котором частицы побочного продукта производства кристаллического кремния находятся в виде высокомолекулярных кремниевых кислот.

В составе брикета B качестве связующего может быть также использовано жидкое стекло марки В с модулем.

Н=2,61-3)0 (ГОСТ 8264-66)» разбавлен.ное водой непосредственно перед употреблением при соотношении 1:8.

Наличие в составе связующего щелочной среды способствует очищению стружки от примесей масла и эмульсии, которые отрицательно влияют на качество выплавляемого сплава, а также на увеличение загрязненности атмосферы.

Щелочная среда приводит к образованию

2,3-3,64 алюмината натрия, который способствует повышению прочности характеристик брикета, В качестве флюсового наполнителя в состав брикета введены хлорид натрия, 35 фторид натрия, хлорид бария и криолит, которые в композиции представляют собой покровно-рафинирующий флюс.

Хлорид натрия обладает низкой температурой плавления, высокой смачиваю ющей способностью, пассивен по отношению к алюминию и легирующим металлам.

Он создает защитную пленку на поверхности расплава и препятствует проникновению кислорода и водорода воздуха в расплав. фторид натрия и криолит сообщают флюсу рафинирующие свойства, т,е. способность растворять и адсорбировать окислы и удалять газы. Фторид натрия и криолит улучшают защитные свойства флюса, делая его пленку более плотной и непроницаемой, хорошо

-смачивают окись алюминия и способствуют ее удалению, Воздействие на расплав хлорида бария аналогично воздействию хлорида натрия. В то же время хлорид бария способствует дегазации благодаря пе-939577 реходу бария в расплав,его окислению и изменению структуры и свойств окисной пленки на поверхности металлической ванны за счет содержания окиси бария, Кроме того, хлорид бария придает флюсу модифицирующие свойства.

Нижний предел содержания связующего обусловлен механической прочностью брикета, верхний - изменением свойств защитной пленки флюса. t0

Состав брикета позволяет улучшить качество и повысить механические свой ства отливок. Это обеспечивается образованием защитного покрытия из смеси покровно-рафинирующего флюса и 13 связующего на стружке в микрообъемах брикета. При производстве брикета за счет содержания щелочной среды в составе покрытия происходит обезжиривание стружки. Таким образом не требу-, о ется предварительная обработка и ликвидируется вредное воздействие масла и эмульсии на расплав. Смесь флюса и связующего образует защитный слой, который изолирует стружку от соприкосновения с кислородом атмосферы и тем самым снижает угар металла и степень газонасыщенности расплавленной ванны, Кроме того, покрытие из флюса и связующего образует на стружке огнеупорный слой, который обеспечивает одновременное расплавление флюса и стружки. При этом происходит активное рафинирование и дегазация в объеме брикета и в расплаве в целом, чем и

35 обеспечивается повышение механических свой ст в о тли во к и улучшение его качества.

Изготовление брикетов осуществляется следующим образом.

В шаровой мельнице измельчают криолит, хлорид и фторид натрия, хлорид бария до фракции не более 2 мм, которые затем перемешивают с добавлением связующего в шнековом смесителе. При

43 перемеши вании компонентов происходит обволакивание флюса пленкой связующего, что создает на поверхности огнеупорное покрытие.

Полученную смесь вводят в предварительно дробленую до фракции не более 30 мм стружку сплавов на основе системы алюминий"кремний или алюминийкремний-медь и осуществляют их непрерывное перемешивание до получения однородной массы.

Полученную смесь брикетируют (прессуют) при давлении 600-950.9,8х

Х10 Па. Оптимальный размер брикета выбран из условий обеспечения максимальной прочности pf 100-120 мм и высотой 60-80 мм.

Сушку брикетов осуществляют при

18-30 С в течение 3-5 сут или при 80120 С в течение 45-60 мин. Предпочтительно осуществлять сушку брикетов при 18-30 С, так как при этом режиме в брикете происходит образование алюминия натрия, что способствует увеличению прочности брикета. Плотность брикета 2,3-2,4 10 кг/м .

Для получения брикетов используют составы смесей с различным содержанием компонентов (табл.1).

Испытания брикетов на сжатие осуществляют на установке фирмы »Георг

Фишер".

Значения прочности брикета удовлетворяют требованиям, предъявляемым к прочности брикетов в металлургии и выше этих значений в 1,5-4 раза, а значения плотности находятся в тех же пределах, что и у известного брикета из алюминиевой стружки (табл.2) °

По химическому составу брикет отвечает требованиям, предъявляемым к брикету как заменителю> алюминиевого сплава в чушках систем алюминий-кремний и алюминий-кремний-медь.

Опытные плавки сплава марки AK5N2 проведены в индукционной печи ИСТ=

=0,06. Футеровка - графитовый "тигель, вес садки 10 кг. Испытуемые брикеты укладывались в середину шихты и на расплав. После расплавления шихты образовавшийся шлак перемешивался с металлом и отстаивался в течение 12 мин. После скачивания шлака заливались пробы на химический анализ и механические испытания в песчаные формы.

В табл.2 приведены сравнительные данные механических характеристик брикетов.

Химический состав сплава, выплавленного с использованием в шихте бри-, кетов, находится в регламентируемых пределах для этой марки сплава (АК5И2) ° Применение при плавке брикетов позволяет повысить механические свойства выплавленных сплавов.

Наиболее высокие показатели по механическим характеристикам имеют сплавы, полученные с использованием в шихте брикетов состава 3.

Твердость сплава выше нормативной на 23-27ь, временное сопротивление на 33-543, а отнрсительное удлинение составляет 1,0-1,53.

7 .939577

Механические характеристики получены на образцах без термооб- ч работки.

Результаты испытаний показывают, то при плавке алюминиевых сплавов в электропечах и печах сопротивления в составе шихты можно заменить до 253 количества алюминиевого сплава в чушках на брикеты, что способствует снижению себестоимости выплавляемого металла.

Таблица 1

Состав брикета, 4

Компоненты предлагаемый известный

3 4 5

Стружка сплавов на основе системы Af-Ы-Си

100

93,5 94 95

84

1,5 1,2

1 ° 5

2,2

2.5

Хлорид натрия

101008

1,3

1 5

Фторид натрия

Хлорид бария

Криолит

1,0 1,0

1,5 1,0

1,0

1,5

1,5

2,0

2 5

Связующее (например, побочный продукт производства кристаллического кремния в сочетании с водой и щелочью) 1510.10

Т абли ца 2

Прочность Прочность на сжатие, на удар" кгс/см2

Плотность, кг/м

Состав

Из вестный

15-19

13 15

231

217

141

9 11

6-20

113

6-9

109.«««

Прочность на удар определяют по количеству сбрасыва««и««с .высоты 2 м на чугунную плиту до разрушения брикета.

Угар металла при переплаве предлагаемого состава брикета составляет 1,2-1,7Ф, . а известного брикета - 2-33.

2,2-2, 4-10

2,31 ° 10

2,3 10

2 39 10

2,4-10

2,38 10.9ЗЧ577 формула изобретения

Составитель О.Бадовский

Редактор И.Ковальчук Техред И.Гайду Корректор А.ференц.

Заказ 4603/41 Тираж 660 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

1. Брикет для плавки алюминиевых сплавов, включающий стружку сплава, отличающийся .тем, что, с целью снижения затрат на производство и повышения механических свойств сплавов систем алюьюний-кремний и алюминий-кремний-медь, брикет дополнительно содержит покровно-рафинирую- 10 щий флюс и связующее при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Покровнорафинирующий флюс 5,070 15

С вя зующее 1,0-6,0

Стружка сплава Остальное

2. Брикет no n.i, о т л и ч à е-. шийся тем, что в качестве связующего он содержит побочный продукт производства кристаллического кремния, воду и щелочь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Л 537119, кл. С 22 B 7/00, 1975

2. Авторское свидетельство СССР

N 571522, кл. С 22 В 7/00, 1974.

3. "Цветные металлы", 1976, М 1, с.68-71.