Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных марганцем. Цель изобретения - улучшение качества поверхности и трещиноустойчивости сплава. Поставленная цель обеспечивается оптимальным сочетанием пластичности и эффективного интервала кристаллизации сплава, что достигается введением кремния в расплав лигатуры алюминий-марганец под слоем криолитоглиноземного расплава до соотношения кремния к марганцу, равного 1:(5-10). 2 табл,

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 1/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4814451/02

22) 19,02.90 (46) 07.03.92. Бюл. N 9 (71) Красноярский алюминиевый завод (72) Н,Н.Липаткин, В,П;Греков, fl;M.Касьянов и B.М.Никитин (53) 669.715.018(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 985109, кл. С 22 С 1/03, 1981. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ С

МАРГАНЦЕМ (57). Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных и реимущест вен но марганцем.

Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем на основе. твердых первичных металлов и твердых лигатур.

Недостатком известного способа является необходимость значительного перегрева алюминия и легирующих компонентов, что приводит к их потерям в виде угара до

15-20%.

Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с Марганцем путем введения жидкой лигатуры алюминий-марганец, 1приготовленной в алюминиевом электролизере.

Недостатком известного способа является получение сплавов с крупными включе„ Ы „„1717659 Al использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных марганцем. Цель иэобретения— улучшение качества поверхности и трещиноустойчивости сплава. Поставленная цель обеспечивается оптимальным сочетанием пластичности и эффективного интервала кристаллизации сплава, что достигается введением кремния в расплав лигатуры алюминий — марганец под слоем криолитоглиноэемного расплава до соотношения кремния к марганцу, равного 1:(5 — 10). 2 табл, ниями интерметаллидов, что отрицательно сказывается на их механических свойствах.

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий выдержку жидкой лигатуры алюминий-марганец с.6 — 8% марганца при 965 +. 10 С слоем криолитоглиноземного расплава, введение в лигатуру титана до его соотношения с марганцем

1:10, охлаждение лйгатуры и введение в сплав.

Недостатком известного способа яв.ляется низкое содержание кремния в лигатуре, получаемой в алюминиевом электролизере, что обуславливает горяче-ломкость и закальную .ликвацию алюминиевых сплавов. Это снижает качество отливаемых слитков, приводя к образова-. нию трещин и появлению на поверхности грубых лицвационных наплывов.

Целью изобретения является улучшение качества поверхности и трещиноустойчивости сплава, ю

1717659

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем, включающему выдержку жидкой лигатуры алюминий-марганец при 955-975 С под слоем криолитоглиноземного расплава, ее охлаждение и введение в расплав алюминия, в расплав лигатуры во время выдержки вводят кремний до его соотношения с марганцем 1;5 — 1:10 по массе.Введение в лигатуру кремния до его соотношения с марганцем в предлагаемом интервале обеспечивает приготовление алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем (например, АЦМ) с содержанием кремния s.ïðåäåëàõ 0,2-0,4% по массе, что обеспечивает оптимальное сочетание пластичности сплава (определяет склонность к горячеломкости) и эффективного интервала кристаллизации (определяет возможность йоявления ликвационных наплйвов), Это позволяет получать алюминиевые деформируемые сплавы с марганцем с высокой трещиноустойчивостью и качественной поверхностью, на которой отсутствуют ликвационные наплывы. Введение в лигатуру кремния до его соотношения с марганцем более 1:5 обуславливает получение сплавов с содержанием кремния более 0,4%, вследствие чего в результате сужения эффективного интервала кристаллизации резко возрастает относительное количество жидкой фазы в формирующемся кристаллическом каркасе при температуре начала линейной усадки. При этом образуется каркас из игольчатых и пластинчатых интерметаллидов, который усиливает склонность сплавов к появлению ликвационных наплывов.

Введение в лигатуру кремния до его соотношения с марганцем менее 1:10 обуславливает получение сплавов с содержанием кремния менее 0,2%, вследствие чего в результате расширения интервала хрупкость заметно падает запас пластичности в твердожидкостном состоянии, что.ухудшает сопротивляемость сплавов к образованию горячих усадочных трещин.

Введение кремния в лигатуру во время выдержки t;e под слоем криолитоглинозем.ного расплава благодаря высокой температуре расплава (955-975ОС) обеспечивает возможность достаточно полного перехода кремния в жидкую лигатуру беэ дополнительного перемешивания. Введение кремния в лигатуру в остальных случаях — в транспортировочный ковш (температура расплава 770-780 С) или миксер (температура расплава 710 - 5 C) — из-за низкой температуры обуславливает низкую скоро50

55 повысить пластичность (относительное удлинение) сплава в литом состоянии на 0,44,6% в сравнении с известным и обеспечить получение сплавов с содержанием кремния

0,22-0,36%. Это улучшает качество поверхности за счет уменьшения величины ликвационных наплывов с 5-7 мм до 2-4 мм и

2 размера неслитин,а также предотвращает образование трещин во время литья слитков. Отсутствие трещин снижает их отбраковку под деформацию, а улучшение сть растворения кремния и необходимость интенсификации процесса путем дополнительного перемешивания. В противном случае возможно осаждение части кремния на

5 стенках транспортировочного ковша или миксера, что может привести к получению сплавов с содержанием кремния до 0,2% (это обуславливает образование горячих усадочных трещин).

10 Способ осуществляется следующим образом.

В опытно-промышленных условиях готовят алюминиевый деформируемый сплав .с марганцем марки АМЦ по предлагаемому

15 способу, Жидкую лигатуру, содержащую 68% марганца, выдерживают под слоем криолитоглиноземного расплава (криолитовое отношение 2,7; содержание глинозема 4%) в алюминиевом электролизере на 150 кА

20 при 955-975ОС в течение 3-5 ч. Вводят в нее кремний до соотношения кремния к марганцу от 1.3 до 1-20, охлаждают лигатуру со скоростью 30-40ОC/мин до 770-780 С путем забора лигатуры из электролизера в

25 вакуумный ковш и перелива ее в транспортировочный ковш, выдерживают в нем в течение 5 — 10 мин. Затем лигатуру охлаждают со скоростью 80-100 С/мин до 710 5 Ñ путем: заливки ее в миксер с алюминием (содержание, 30 кремния 0,15%), имеющимтемпературу690. 700 С. Производят выдержку полученного сплава при этой температуре в течение 30 мин и отливают слитки. Расход лигатуры на

1 т готового сплава 170 кг, После приготовления сплава производят заливку проб в алюминиевый разьемный плоский кокиль для изготовления из них образцов для определения пластичности (относительного удлинения). После отливки слитков из них. вырезают темплеты для выявления наличия трещин, Качество поверхности слитков оценивают по глубине неслитин и площади ликвационных наплывов.

Полученные результаты представлены в табл.1..

Из табл.1 видно, что предлагаемый способ (варианты 2-6) при соотношении кремния к марганцу от 1:5 до 1:10 позволяет

Т а б л и ц а

Показатели по способу аранетры способа

1 1 1 предлагаемому известному

Содержание марганца в лигатуре, 3

8 7

7 6 . 7 температура выдержки лигатурыэос

965 955 965 965 9о5 975 965

965

Соотношение кремния и марганца в лигатуре

1-20 1"10 . 1:10 1:7

1:70

1:5 . l ã-.5 1 .3

0,18 О;22

Содержание кремния в сплаве, Ж . Относительное удли нение„в литом"состоявший, >

0,24

0,14

31,7 38,0 30,5

27,1 . 31,1..

Есть Нет

30,1

Наличие трещин в слитках

Нет Есть

Нет

Нет

Есть

Площадь ликвационных наплывов, мм

Глубина неслитин, мм

6-8 4-6

3-4 . 3-4

3-5 7-10

1 "2 4-6

5"7

3 1 э

4-6

Отсут". 1-2 ствует качества поверхности — количество отходов, образующихся при обработке поверхности;=

В опытно-промышленных условиях при . . приготовлении сплава AMLI, в расплав лигатуры алюминий-марганец вводят кремний 5 до его соотношения с марганцем 17: во время выдержки лигатуры с 7ф, марганца в электролизере под слоем криолитоглиноземного расплава при 965оС, при переливе. в транспортировочный ковш и при заливке 10 в миксер, Полученные результаты представлены в

- табл.2.

Из табл.2 видно, что улучшение качества поверхности достигается только при вве- 15 дении кремния в лигатуру во время выдержки ее в электролизере под слоем криолитоглиноземного расплава. 593 дополнительного перемешивания кремний. практически не растворяется, поэтому содер>кание его в сплавах не превышает 0,2 g, что вызывает снижение пластичности и сужение эффективного интервала кристаллизации. Это приводит к образованию горячих усадочных трещин и появлени1о неслитин.

Ф ор мул а изобретен ия

Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем, . включающий выдержку расплава лигатуры алюминий-марганец при 955-975оС под слоем криолитоглиноземного расплава; ее охлаждение и введение в расплав алюминия, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества поверхности и трещиноустойчивости сплава, в расплав лигатуры во время выдержки вводят кремний до его соотношения с марганцем 1:5-1:10 по массе.

0,Z9 а;36 0,38 0,52

1717659

Табл и а 2

Место ввода кремния в лигатуру

Параметры способа при заливке в миксер

0,18

0,16

0,29

28,6

29,3

Наличие трещин в слитках

Есть

Есть

Нет

8-10

8-11

2-4

4-6

Отсутствуют 5-

Глубина неслитин, мм

Составитель В.Никитин

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н,Гунько

Заказ 854 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Содержание кремния в сплаве, мас.4

Относительное удлинение в литом состоянии, 4

Площадь ликвационных наплывов, мм

Ъ в электролизер при переливе в под слой крио- транспортира-. лито-глинозем- вочный ковш ного расплава