Способ получения силуминов

 

Использование: металлургия литейных алюминиевых сплавов, в частности производство силуминов. Способ включает циклическую обработку расплавленного алюминия путем введения присадки в виде шлака производства сплавов на основе алюминия, например силумина, в количестве 1-5% от массы расплава, продувки расплава водяным паром, введения кремнезема и выдержки расплава в течение 15-25 мин. Использование предлагаемого способа позволит увеличить скорость восстановления кремнезема на 15-20%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 22 С 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ @усщ

Ж ® а й-7т(4 уь - I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875063/02 (22) 16.10.90 (46) 30.10,92. Бюл. М 40 (75) В.M. Федотов и В.А. Долинский (56) Авторское свидетельство СССР

М 4813003, кл. С 22 С 1/02, 1990. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИНОВ (57) Использование:. металлургия литейных алюминиевых сплавов. в частности производство силуминов. Способ включает циклиИзобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении сплавов на основе алюминия, в частности, силуминов.

Известные способы получения сплавов на основе алюминия предусматривают растворение легирующих присадок (кремния, меди, магния и т.п.) в жидком алюминии. Для приготовления силуминов в качестве присадки применяют кристаллический кремний

Недостатками известных способов являются:

Применяется дорогостоящий кристаллический кремний.

Подгоговка шихтового кремния к плавке (дробление) сопровождается образованием кремнистой пыли. нерастворяющейся в алюминий, а отделение ее от шихтового кремния приводит к дополнительным расходам.

Наибогее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому резульгаг, является способ. согласно которому я расплавленный алюминий при

900- 1100 С оеоплт кремнезем в количестве

„„5Q „„1772198 А1 ческую обработку расплавленного алюминия путем введения присадки в виде шлака производства сплавов на основе алюминия, например силумина, в количестве 1-5 (, от массы расплава, продувки расплава водяным паром, введения кремнезема и выдержки расплава в течение 15-25 мин.

Использование предлагаемого способа позволит увеличить скорость восстановления кремнезема на 15 — 20$. 1 табл.

5 — 10 (, от массы расплава, продувают расплав водяным паром в течение 20-30 мин и цикл обработки повторяют.

Основным недостатком способа является низкая скорость процесса восстановления кремнезема.

Целью изобретения является интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе. включающем расплавление алюминия и циклическую обработку расплава путем продувки водяным паром и введения кремнезема, повторение цикла обработки, согласно изобретению, в расплав вводят присадку в виде шлака производства сплавов на основе алюминия, Кроме того, расплав продувают водяным паром после введения присадки в количестве

1 — 5% от массы расплава, причем присадка вводится в каждом цикле обработки.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Известно, что при обработке .кидкого алюминия водяным паром наблюдается насыщение расплава водородом, оораэующимся по реакции:

1772198 ва

2А< + 3HZO - А12О3+ 6Н (1)

При этом образующийсЯ воДород рас творяется в ал.оминии и частично моляризуется и удаляется в атмосферу, т.е. теряется активный восстановитель — водород, Уменьшая потери водорода в атмосферу, можно увеличить скорость процесса восстановления кремнезема за счет увеличения текущей концентрации водорода. Поскольку реакция (1) является гетерогенной и протекает на границе раздела расплав — водяной пар, то степень усвоения расплавом водорода может определяться. двумя основными факторами:

1. Диффузией водорода вглубь распла2, "Водородной eMKocTbio pacAnaaa, определяемой предельной концентрацией водорода, достигаемой в конкретных условиях проведения процесса (температура, состав и др.), Управление диффузией водорода путем повышения температуры (коэффициент диффузии водорода возрастает) или изменением состава расплава (легирование) не эффективно, Следовательно, уменьшение потерь водорода в основном надо решать путем повышения "водородной емкости" рагплавленного металла.

Одним из Возможных направлений увеличения текущего содержания Водорода в металлическом расплаве является введение оксидов, адсорбирующих водород, например, оксида алюминия, При этом компоненты такой присадки должны бь,ть мелкодисперсными и смачиваться расплавом. С другой стороны "водородная емкость" расплава в большой степени зависит от характера распределения мелкодисперсных оксидных частиц и, очевидно, максимальна при равномерном (однородном) их распределении в объеме расплава, Исходя из последнего положения, оксиды металлов предпочтительно вводить в расплав в виде лигатуры на основе металлов, растворяющихся s жидком алюминии, В качестве такой лигатуры можно использовать шлаки, образующиеся при получении сплавов на основе алюминия, Причем введение присадки после операции продувки водяным паром не достаточно эффективно, поскольку не в полной мере выполняется ее основная функция — адсорбция водорода на поверхности оксидов из-за отсутствия источника водорода.

Оптимальное количество присадки, вводимой в одном цикле обработки, составляет 1-5% от массы расплава. Введение присадки в количестве менее 1% от массы расплава не обеспечивает необходимогосо5

45 держания водорода в расплаве, что приводит к снижению скорости реакции восстановления кремнезема. Увеличение количества присадки более 5% сопровождается снижением скорости восстановительного процесса вследствие усиления процесса коагуляции частиц Ab03 и соответственного уменьшения их удельной поверхности, Введение присадки в каждом цикле обработки является оптимальным, Разовое введение присадки н обеспечивает необходимого содержания водорода в расплаве на последующих циклах обработки, что приводит к снижени<а скорости процесса, Способ осуществляется следующим образом. В расплавленный алюминий при температуре 780-820 С вводят шлак производства сплавов на основе алюминия в количестве 1 — 5% от массы расплава и продувают расплаВ Водяным паром 8 течение

3-5 мин, Затем в расплав вводят кремнезем в количестве 5-10, от массы расплава и выдерживают расплав в течение 15-25 мин и цикл обработки повторяют.

Способ проверен в лабораторных усло- виях, Пример 1. Получали силумин по предлагаемому способу, В агундовом ти<-ле рас<<лввлЯли алюминий А < (1000 г) и при

900 вводили 10 г шлака произволства силумина. Име<ощего. следующий сосТаа, мас,% .50 А<, 10 Si, 36 А<-,ОЭ. Затем расплав продували водяным паром в течение 4 мин и вводили 80 г кремнезема, а после выдержки расплава при температуре опыта в те-.åHèå 20 мин цикл обработки повторяли.

Общая длительность одного цикла обработки расплава составляла 30 мин. Было проведена 3 цикла обработки, после чего сливали металл и удаляли шлак, При этом контролировали. содержание кремния в силумине (CsI) и массу сплава (Pc). Скорость процесса восстановления (Я оценивали по уравнению.

V= —, г/мин

PSI

Т где Р < — масса кремния в силумине, определяемая произведением:

Csi Р, t — длительность процесса, мин (в данном случае 90 мин). Дополнительно рассчитывали удельный выход силумина по уравнению:

В = 100%, PAi где Рд — масса исходного алюминия, г, Полученные результаты приведены в таблице (опыт 1), 1772198

Составитель О.Голыжникова

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н.Кешеля

Редактор Б.Федотов

Заказ 3816 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Пример 2. Получали силумин по методике примера 1, при этом количество вводимой присадки составляло 30 г (опыт 2) и 50 r (опыт 3), Пример 3. Получали силумин по методике примера 1, Присадку вводили в количестве 5 г (ниже заявляемого предела, опыт 4} и 70 r (выше заявляемого предела, опыт 5).

Пример 4, Получали силумин по методике примера 1, но присадку в количестве 50 г вводили в одном (первом) цикле обработки (опыт 6).

П р и M е р 5. Г!Олучэли силумин по прототипу при 800 С, Количество кремнезема, вводимого в одном цикле обработки, состэвляло 80 r, а время продувки рэсплавэ водяным паром составляло 25 мин. Проведено 3 цикла обработки расплава при длительности процесса 90 мин.

Пример 6. Получали силумин по методике примера 1, но присэдку вводили после продувки расплава водяным паром (пример 8), Из представленных данных видно, что введение шлака производства силуминов позволяет увеличить скорость восстановления кремнезема на 15 — 207 :, при этом откло5 нение от заявляемых пределов приводит к снижению скорости восстановительного процесса (опыты 4 — 6 и 8), Следует отметить, что за счет интенсификации процесса достигается увеличение удельного выходэ силу10 мина нэ 15-207;.

Интенсификация процессэ, увеличение удельного выхода целевого сплава с использованием дешевой присадки позволяют снизить затраты на получение силумина по

15 принципиэльно новой технологии.

Формула изобретения

Способ получения силуминов, включающий рэсплавление алюминия, введение кремнезема, продувку водяным паром и по20 вторение цикла обработки, о т л и ч э ю ц и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, в расплав дополнительно вводят шлак производства силуминов в количестве

1 — 5О от массы расплава.