Способ приготовления алюминиево-кремниевых сплавов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку кремния на подину .печи, заливку расплава алюминия и перемешивание расплава преимущественно тангенциальными потоками, создаваемыми магнитогидродинамическим насосом канального типа, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности сплава и снижения потерь коьшонентов, при перемешивании расплава направление указанных потоков изменяют на противоположное с частотой смены направления указанных потоков, определяемой по формуле Wj -j-Et. п где п - частота смены направления потоков металла в канале -1 (Л насоса, ч VJ. - линейная скорость движения К потока металла в канале насоса, . FK - площадь поперечного сечения - канала насоса, м , Vp - объем расплава, м. 00 о СО ;о Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1180396 (sl)4 С 22 С 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где и.К

F —

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA (21) 3719771/22-02 (22) 02.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. N-" 35 (72) В.И.Шпаков, Э.А.Исидоров, В.И.Савинов, В.П.Киселев, В.А.Васильев, Ю.В.Чичалов, В.М.Никитин, В.Н.Смирнов, Г.Г.Кузьмин и В.И.Заливной (53) 669.715.018(088.8) (56) Хохлев В.М. Производство литейных алюминиево-кремниевых сплавов. — М.: Металлургия, 1980, с. 38-39.

Цветные металлы, 1983, 11 8, с. 86-87.

Цветные металлы, !984, У 1, с. 38. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку кремния на подину печи, заливку расплава алюминия и перемешивание расплава преимущественно тангенциальными потоками, создаваемыми магнитогидродинамическим насосом канального типа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения однородности сплава и снижения потерь компонентов, при перемешивании расплава направление указанных потоков изменяют на противоположное с частотой смены направления указанных потоков, определяемой по формуле

W F и = -"- — -

Vp частота смены направления потоков металла в канале насоса, ч "; линейная скорость движения потока металла в канале насоса, м ", площадь поперечного сечения канала насоса, м ; объем расплава, м .

1180396

Изобретение относится к металлур гни алюминиево-кремниевых сплавов и может быть использовано при приготовлении силумина.

Цель изобретения — повьппение 5 однородности алюминиево-кремйиевых сплавов и снижение потерь компонентов сплава.

При перемешивании расплава в замкнутом объеме тангенциальными потока- 10 ми одного направления с течением времени в различных точках этого объема создаются зоны, характер движения расплава в которых отличается от общего характера движения потока, 15 в связи с чем и скорость насьпцения алюминия кремнием в этих зонах будет иной. Поэтому для выравнивания химического состава сплава по всему объему необходимо изменять в каждой gp его точке направление вектора скорости на обратное.

Однако произвольный выбор частоты смены направления движения потока замедляет выравнивание химического 25 состава одновременно во всех точках объема расплава, поскольку при произвольно выбранной частоте смена всего объема расплава за время его движения через канал МГД-насоса в одном направлении может не произойти, следовательно, не будет обеспечено изменение направления вектора скорости потока во всех точках объема расплава. Расчеты показывают, что частота смены направления движения потока металла должна быть не менее

Wy Рк величины n = — — — . Выполнение

Vp этого условия обеспечивает при тан- 4р генциальном характере движения нотока смену всего объема расплава за время движения через канал в одном направлении, что ведет к ускорению выравнивания концентрации кремния по объему ванны, поэтому при разливке готового сплава колебания содержания кремния уменьшаются.

Перемешивание расплава с изменением направления движения потока с частотой, установленной по указанному соотношению, обеспечивает также снижение потерь металлов при приготовлении сплава. Это происходит изза повышения скорости растворения 55 кремния в объеме расплава, ведущего к уменьшению скорости перехода кремния в шлак.

Пример. Предлагаемый способ осуществляют в промьппленных условиях в миксере емкостью 15 т. Для создания преимущественно тангенциальных потоков расплава в миксере исполь1 зуют магнитогидродинамический насос с горизонтально расположенным кана-. лом.

Приготовление силумина ведут следующим образом.

На подину миксера загружают кремний в виде кусков из расчета приготовления сплава с содержанием крем" ния не более 11,5 мас.X. Затем заливают расчетное количество жидкого .алюминия. Перемешивание расплава осуществляют включением МГД-насоса. Поскольку .канал насоса расположен горизонтально, то включением МГД-насоса создают направленный поток металла, имеющий преимущественно тангенциальный характер движения в канале и миксере.

Частоту смены направления движения потока устанавливают равной

10 раз в час из соотношения и исходя из следующих данЯк Рк ных линейная скорость движения

Че потока в канале 0,3 м/с или

1080 м/ч, сечение канала 0,054 М, объем расплава в миксере 5,8 м .

Для оценки эффективности предлагаемого способа образовавшийся в процессе приготовления сплава шлак взвешивают и анализируют на содержание алюминия и кремния. Полученные результаты представлены в табл. 1, для сравнения даны результаты, достигнутые при использовании извест.ного способа.

Из приведенных данных следует, что при использовании предлагаемого способа потери алюминия со шлаком снижаются с 9,0 до 7,6 кг/т, а кремния с 4,9 до 2,6 кг/т.

При осуществлении известного и предлагаемого способов производят отбор проб для определения среднего содержания кремния по объему ванны расплава в девяти точках: по углам ванны, в середине каждой из сторон и в центре ванны. Полученные результаты представлены в табл. 2 °

Из приведенных данных следует, что при использовании предлагаемог способа существенно повьпиаетсп однородность химического состава

1180396

Таблица 1

Баланс металла известный предлагаемый

Загружено шихты, кг: алюминий

431081

82546 кремний

54425

10708 алюминий

900,6

113,7

894,5

116,0

426611

81814

10467 алюминий

52077 кремний

891, 2

108, 8

886,6

113, » кремний

Получено шлака, кг:

701

4307 алюминий

237

2328 кремний

7,6

9,0

2,6

4,9 кремний

3 сплава (среднеквадратическое отклонение концентрации кремния по всему объему ванны уменьшается в 3 ра."а), что обеспечивает повышение качества готового сплава.

При осуществлении предлагаемого способа изучают влияние частоты смены направления движения потока металла на однородность химического состава расплава, При этом в одном случае сплав готовят, устанавливая частоту предлагаемым способом, а в другом частоту выбирают произвольно. Продолжительность перемешивания расплава во всех случаях 60 мин.

Полученные результаты представлены в табл. 3.

Из приведенных данных следует, что расплав получается более однородным по химическому составу в слуНа 1 т готового сплава кремний, Получено готового сплава, кг:

На 1 т готового сплава: алюминий

На 1 т готового сплава: алюминий чае, если частота устанавливается из соотношения n =Mi Fy

10. р

Этот вывод подтверждастся и результатами химического состава чушек готового сплава.

Предлагаемый способ приготовления алюминиево-кремниевых сплавов имеет следующие технико-экономичес-!

О кие преимущества в сравнении с известным: обеспечивает уменьшение потерь металла, ускоряет растворение кремния, повышает скорость выЪ авнивания химического состава сплава, обеспечивает его равномерность в объеме всей ванны расплава.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа получают за счет снижения потерь алю2О миния и кремния со шлаком и уменьшения брака по химическому составу.

1180396

Таблица 2

Интервал колебания концентрации кремния,, мас.7

Среднее содержание кремния в расплаве, мас.X

Способ приготовления сплава

Среднеквадрати-, ческое отклонение концентрации кремния

Таблица 3

Частота смены направ- Среднее содержание ления движения потока, кремния в расплач- ве, мас.X

Интервал коле" Среднеквадратибания среднего ческое отклозначения, мас.X некие

13

Составитель В.Бадовский

ТехредЖ.Кастелевич Корректор А Зимокосов

Редактор Н.Гунько

Заказ 5855/23 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Го ударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Известный

Предлагаемый

11, 23

11,34

11,08

11,13

11,06

10,8-11, Ь

11,0-11, 6

10 7-11 3

10,8-11,3

10, 7-11, 3

0,0068

0,0022

О, 0029

0,0023

0,0034