Способ получения доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих один или более элементов из группы тугоплавких и легкоплавких металлов. Цель изобретения - повышение степени усвоения легирующих элементов и улучшение качества сплава. Положительный эффект обеспечивается тем, что жидкий кремний вводят в расплав до получения эвтектического состава, причем совместно с тугоплавкими металлами, подаваемыми предварительно в жидкий кремний, расплав охлаждают до 620 - 680^oС и при этой температуре вводят легкоплавкие металлы, после чего в расплав вводят алюминий в жидком виде до получения сплава конечного состава. Степень усвоения легкоплавких металлов, например магния, повышается в среднем на 0,8 абс.% и тугоплавких металлов (марганца и меди) на 1,8 абс.%, за счет чего сокращаются их потери соответственно в 2,6 и 2 раза. За счет повышения однородности химического состава улучшается качество сплава. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих один или более элементов из группы тугоплавких и легкоплавких металлов.

Известен способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий выплавку заэвтектического силикоалюминия, сплавление его с алюминием и введение меди и/или никеля в заэвтектический силикоалюминий при 900-1400^оС в виде сплава с цинком [1] Недостатком данного способа является то, что для приготовления сплавов меди и/или никеля с цинком, используемых для введения их в силикоалюминий, требуются дополнительные затраты. Кроме того, использование данного способа ограничивается необходимостью присутствия в получаемом сплаве цинка в качестве легирующего элемента.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий расплавление алюминия, введение кремния в расплавленном виде с температурой 1600-1800^оС и разливку в изложницы (авт. св. N 1203917, кл. С 22 С, 1984).

Недостатком известного способа является недостаточно высокая степень усвоения тугоплавких металлов, что обусловлено низкой температурой расплава после введения жидкого кремния в количестве, необходимом для получения доэвтектического алюминиево-кремниевого сплава. Низкая степень усвоения легкоплавких металлов обусловлена, наоборот, повышенной температурой расплава, при которой возможно введение этих металлов в расплав доэвтектического состава. Качество сплава недостаточно высокое.

Целью изобретения является повышение степени усвоения легирующих элементов и улучшение качества сплава.

Цель достигается тем, что по способу получения доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих тугоплавкие и легкоплавкие металлы, включающему введение в расплав жидкого кремния, перемешивание расплава и разливку, жидкий кремний вводят в расплав до получения эвтектического состава, причем совместно с тугоплавкими металлами, подаваемыми предварительно в жидкий кремний, расплав охлаждают до 620-680^оС и при этой температуре вводят легкоплавкие металлы, после чего в расплав вводят алюминий в жидком виде до получения сплава конечного состава.

Введение жидкого кремния до получения расплава эвтектического состава, причем совместно с тугоплавкими металлами, подаваемыми предварительно в жидкий кремний, с последующим охлаждением расплава до 620-680^оС и введением при этой температуре легкоплавких металлов и далее алюминия в жидком виде до получения сплава конечного состава, обеспечивает повышение степени усвоения легирующих элементов и улучшение качества сплава.

Введение жидкого кремния в расплав до получения эвтектического состава обеспечивает повышение температуры расплава, при которой достигается повышение степени усвоения тугоплавких металлов, полное растворение которых завершается в алюминиево-кремниевом расплаве. Одновременно получение расплава эвтектического состава способствует получению сплава более однородного химического состава за счет равномерного распределения тугоплавких металлов во всем объеме расплава указанного состава, обладающего повышенной жидкотекучестью. Охлаждение расплава эвтектического состава до 620-680^оС, достижение которой обеспечивается именно при получении расплава эвтектического состава, позволяет создать благоприятные условия для введения легкоплавких металлов, например магния, цинка, в результате чего достигается повышение степени усвоения этих металлов. Введение алюминия в расплавленном виде после завершения процесса легирования расплава тугоплавкими и легкоплавкими металлами обеспечивает необходимую температуру разливки сплава конечного состава с одновременным повышением однородности химического состава получаемого сплава.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Охлаждение расплава эвтектического состава до температуры, превышающей 680^оС, при которой вводят легкоплавкие металлы, ведет к снижению степени усвоения последних, а охлаждение до температуры ниже 620^оС нецелесообразно из-за повышения температуры вводимого в расплав алюминия в жидком виде, что ведет к увеличению его потерь.

Реализация способа осуществляется при приготовлении доэвтектического алюминиево-кремниевого сплава, содержащего один или более компонентов из группы тугоплавких и легкоплавких металлов, а именно марки АК7М2. Для получения сплава используют жидкий кремний при выпуске его из рудовосстановительной печи типа РКО-25КрИ с температурой 1600-1800^оС. В качестве легирующих тугоплавких металлов используют марганец в виде кусков размерами 30-40 мм в поперечнике, медь в виде листовых катодов, а в качестве легкоплавких металлов магний в чушках. Для перемешивания и охлаждения расплава используют нейтральный газ, например азот.

П р и м е р 1. В литейный ковш, содержащий алюминий (при температуре 750^оС) в количестве 2575 кг (по расчету), по желобу вводят жидкий кремний из печи с температурой 1700^оС в количестве 368 кг, т.е. до получения расплава эвтектического состава. В истоке желоба в жидкий кремний предварительно вводят тугоплавкие металлы: марганец и медь в количестве 21 и 113 кг соответственно. Затем расплав охлаждают до 620^оС и при этой температуре вводят магний в количестве 21 кг, после чего в расплав вводят алюминий в жидком виде (при температуре 750^оС) в количестве 2240 кг. Получают 5000 кг сплава состава, мас. кремний 7; магний 0,4; марганец 0,4; медь 2,2 и алюминий остальное. Полученный сплав разливают в изложницы. Степень усвоения магния, марганца и меди составляет соответственно 96,0; 97,0 и 97,5% В примерах 2 и 3 сплав АК7М2 получают аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

П р и м е р 2. Температура расплава эвтектического состава после его охлаждения, при которой вводят легкоплавкие металлы (магний), 650^оС.

П р и м е р 3. Температура расплава эвтектического состава после его охлаждения, при которой вводят легкоплавкие металлы (магний), 680^оС.

В примерах 4 и 5 сплав получают аналогично примерам 1-3 за пределами заявленных интервалов.

Получают аналогичный сплав по известному способу (пример 6).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа получения доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих тугоплавкие и легкоплавкие металлы, обеспечивает повышение степени усвоения легкоплавких металлов (магния) в среднем на 8,8 абс. и тугоплавких металлов (марганец, медь) на 1,8 абс. За счет повышения однородности химического состава улучшается качество сплава.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОЭВТЕКТИЧЕСКИХ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ, содержащих тугоплавкие и легкоплавкие металлы, включающий введение и расплав алюминия, кремния, перемешивание и разливку, отличающийся тем, что используют жидкий кремний с введенными в него тугоплавкими металлами, кремний в расплав вводят в количестве, соответствующем эвтектическому составу, затем расплав охлаждают до 620 680^oС и при этой температуре вводят легкоплавкие металлы с последующим введением жидкого алюминия до получения сплава конечного состава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2