Многослойный фильтр для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к рафинированию и модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов. Предложенный многослойный фильтр для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов состоит из двух слоев: слоя измельченного огнеупорного материала - магнезита и модифицирующего слоя, согласно изобретению на слое высотой 40-50 мм, состоящем из раздробленных кусков диаметром 7,5-10 мм сплава фтористых и хлористых солей натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид натрия (NaF) - 30-40, криолит (Na₃AlF₆) - 15-20, хлорид натрия (NaCl) - остальное, размещен слой высотой 25-30 мм из частиц огнеупорного материала диаметром 10-15 мм. Обеспечивается получение мелкодисперсной модифицированной структуры, очистка от неметаллических включений и интерметаллических фаз и увеличение физико-механических свойств. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к рафинированию и модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов.

Известен фильтр [Коротков В.Г. Рафинирование литейных алюминиевых сплавов. - М.: Машгиз, 1963, с. 107-109] для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, содержащий огнеупорный материал, например магнезит, и модифицирующий слой из переплавленного и раздробленного до размеров кусков 10-15 мм фтористого кальция (CaF₂), фтористого натрия (NaF) или фторцирконата калия (K₂ZrF₆).

Отмечаются хорошие рафинирующие и модифицирующие свойства. Однако дополнительное модифицирование сплава ведут за счет уменьшения высоты рафинирующих слоев или увеличения общей высоты фильтра, что приводит к снижению эффективности очистки сплава от неметаллических включений и необходимости повышения металлостатического напора над фильтром или увеличения начальной температуры фильтра и металла.

Задачей изобретения является улучшение рафинирующей способности фильтра и расширение технологических возможностей.

Техническим результатом применения предлагаемого многослойного фильтра является получение мелкодисперсной модифицированной структуры, очистка от неметаллических включений и интерметаллических фаз, повышение физико-механических свойств алюминиево-кремниевого сплава.

Этот технический результат достигается тем, что в предлагаемом многослойном фильтре для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиевого-кремниевых сплавов, состоящего из двух слоев: слоя измельченного огнеупорного материала - магнезита и модифицирующего слоя, согласно изобретению на слой высотой 40-50 мм, состоящий из раздробленных кусков диаметром 7,5-10 мм сплава фтористых и хлористых солей натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фторид натрия (NaF ) - 30-40 Криолит (Na₃AlF₆) - 15-20 Хлорид натрия (NaCl ) - Остальное размещают слой высотой 25-30 мм из частиц огнеупорного материала диаметром 10-15 мм.

Сплав фтористых и хлористых солей натрия, обладая более низкой температурой плавления (715^oС), чем составляющие его компоненты, оказывает флюсующее действие, размягчаясь при фильтровании алюминиевого сплава. Это обуславливает адгезионное взаимодействие его с неметаллическими включениями.

Применение в предлагаемом фильтре в качестве верхнего слоя измельченного огнеупора обеспечивает грубую очистку от крупных включений алюминиевого сплава. В качестве огнеупорного материала используют магнезит в виде измельченных кусков магнезитового кирпича.

Предложенный фильтр обеспечивает равномерное распределение структурных составляющих, получение мелкодисперсной модифицированной структуры, очистку сплавов от неметаллических включений и интерметаллических фаз, которые в комплексе обуславливают увеличение физико-механических свойств: предела прочности на разрыв с 22,4 до 28,1 кг/мм²; относительного удлинения с 2,2 до 5,4%.

Фильтр, состоящий из двух слоев, из которых нижний слой - сплав солей натрия с размером частиц 7,5-10 мм, верхний слой - измельченные куски магнезита размером 10-15 мм, помещают в фильтрующее устройство и нагревают до температуры 500-550^oС.

Через нагретый фильтр непрерывно пропускают расплав со скоростью 12-14 кг•см²/ч с температурой 730-750^oС. При этом происходит взаимодействие расплава и неметаллических включений с полутвердой поверхностью фильтра, которая сепарирует поток металла на элементарные струйки и очищает сплав от включений за счет высокой работы адгезии, а также модифицирует сплав натрием солей.

Преимущества предложенного фильтра иллюстрируются примерами применения.

Пример 1.

В фильтрующий блок помещают описанный фильтр и подогревают до температуры 500^oС. Алюминиевый сплав АК9ч в количестве 250 кг непрерывно пропускают через многослойный фильтр. Во время опыта отбирают пробы на металлографический и химический анализ, образцы на физико-механические свойства.

Пример 2.

Алюминиевый сплав, полученный из брикетов алюминиевый стружки в количестве 450 кг, пропускали через описанный фильтр со скоростью 6-8 кг•см²/ч.

Результаты приведены в таблице, из которой видно, что механические свойства отфильтрованных алюминиево-кремниевых сплавов по предлагаемому способу выше обработанных по известным способам. Количество включений в сплаве, пропущенном через предлагаемый фильтр, сокращается более чем в 2 раза. В результате обработки микроструктура сплавов АК9ч и переплава стружки становится модифицированной с равномерным распределением структурных элементов. При обработке через предлагаемый фильтр уменьшается содержание интерметаллидов, представленных в виде β-фазы (AlSiFe), как следствие, уменьшается содержание железа на 13-27%.

Формула изобретения

Многослойный фильтр для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, состоящий из двух слоев: слоя измельченного огнеупорного материала - магнезита и модифицирующего слоя, отличающийся тем, что на слое высотой 40-50 мм, состоящем из раздробленных кусков диаметром 7,5-10 мм сплава фтористых и хлористых солей натрия при следующем соотношении компонентов, маc.%: Фторид натрия (NaF) - 30-40 Криолит (Na₃AlF₆) - 15-20
Хлорид натрия (NaCl) - Остальное
размещен слой высотой 25-30 мм из частиц огнеупорного материала диаметром 10-15 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1