Способ обработки заэвтектическихсилуминов

 

:ив

4,, )131 а Ф t Д

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Соцналистмческни

Республик iii687853

* ф l (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявленс 20.06.77 (21) 2499091/22-02 с присоединением заявки K (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.81 ° Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 09 01 81 (5!)М. Кл.

С 22 С 1/06

Веудерствеииый комитет

СССР по делам иаооретеиий и открытий (53) УДК 669,.713. .61(088.8) В. Б. Черногоренко, В. Г. Сапьян, Е; А. Марковский, M. Э. Поборцев, T. М. Альжанов, К. А. Лынчак, В. Я. Сергиенко и Е. С. Ишканов (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловецения AH Украинской CCP и Институт проблем литья

AH Украинской CCP (7) ) Заявители (54) СПОСОБ ОБРА БСТКИ ЗА ЭВТЕ КТИЧЕСКИХ

СИЛУМИНОВ

Изобретение относится к технологии обработки сплавов, в частности заэвтектических силуминов специальными рафинирующими и модифицирующими добавками и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок из указанных сплавов.

В настоящее время известен ряц способов обработки заэвтектических силуминов. В большинстве случаев обработка включает раздельное рафинирование и модифицирование сплавов.

Например, известен способ обработки заэвтектическик силуминов путем ввецения добавки на основе фосфора. Для модифицирования используется расцлавлен15 ная лигатура мець - фосфор, что вызывает необходимость наличия отдельного агрегата цля расплавления лигатуры (11.

Недостатком данного способа, как и

20 цругих известных, является необходимость послецующего за модифицированием рафинирования сплава солевыми флюсами, что снижает экономичность и

2 эффективность способа обработки силуминов.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса за счет оцновременного рафинирования и модифицирования сплава.

Это достигается гем, что в качестве добавки вводят 0,4-0,8 вес.Ъ от веса сплава откодов производства фосфора, соцержащик, вес.% фосфор 7-13; медь

45-70; 2,5-8,0 сумма фтора и хлора

2,5-8,0; сумма натрия, калия, кальция, кремния и кислорода остальное.

Применяемые отходы получаются следующим образом.

Отходящие газы производства элементарного фосфора пропускаются через водный раствор медно -о купороса. Фосфин

РН, частички фосфора и фторицы, находя-! щиеся в газах, улавливаются и образуется продукт, содержащий, вес.%: мець 4580; фосфор 7 — 10; сумма фтора и хлора 2,5-5,5; сумма натрия, калия, кальция кремния, кислорода остальное. В

3 6878 процессе получения элементарного фосфора образуются шламы, которые не находят применения. Бедные шпамы,,с„держащие до 30% желтого фосфора, обрабатываются раствором медного купороса и образуется в осадке продукт взаимодействия, состава, вес.%: медь 45-70; фосфор 8-13; сумма фтора и хлора 2,58,0; сумма натрия, калия, кальция, кремния и кислорода остальное. Эти отходы 10 фосфорного производства по стоимости в

4-5 раз дешевле, чем применяемая в настоящее время цля целей модифицирования лигатура медь - фосфор, содержащая фосфид меди, и в 10 раз дешевле,.чем чис- 15 тый фосфиц меди.

Сущность предлагаемого способа обработки заэвтектических силуминов заключается в,модифицировании первичного зерна кремния фосфором из отходов фосфор- 20 ного производства, в котором от находится в виде технического фосфида меди

Си5Р, и рафинировании фторидами кальция Ca F<, кремнефтористым натрием ипи калием N а 5 Рб, а также хлоридами, 25 которые тоже содержатся в отходах.

При этом протекают следующие реакции:

Си P+7At -"А6Р+ СоАВ И

Ъ

Зо

Ъ Сс(Е 2 At - 2 А 1 Е. + Ъ СС (2-) порошка. Состав добавки, вес.%: фосфор ,7,1; медь 70; сумма фтора и хлора

ФNa>5a F> +4At ACF>+ B MaF

+SiF t 35 ()

4 йц Ы С 8 + +4 АЕ 4 AL СЕ + 8 Но С 4

+Sj И4+ЗБ1 (4)

Образующийся по реакции (1) фосфид алюминия All является.центром кристал40 лизации первичных кристаллов кремния и структура сплава измельчается, т. е. модифицируется. Образующийся по реакциям (2-4) фтористый и хлористый алюминий в вице пузырьков проходит через объем

45 расплавленного силумина, вынося на поверхность металла водород и неметаллические включения, и таким образом рафинирует его. Одновременно с чисткой силумина пузырьки перемешивают металл

50 и. равномерно распределяют модификатор, увеличивая количество зародышей фосфида алюминия и, тем самым, увеличивая количество зерен первичного кремния.

С целью определения эффективности

Ъ 55 предла гаемого. способа модифицирования заэвтектических силуминов в лаборатор ных условиях были проведены опытные плавки на заэвтектическом силумине сос тава, вес.%: кремний 20,0; медь 1,5; никель 1,0; марганец 0,7; магний 0,3; алюминий остальное..

Плавки. проводили без рафинирования в электрической печи сопротивления типа

СШОЛ-2 емко тью тигля 5,0 кг. Параллель. но, в опытах по прототипу, вводили чистый фосфид меди С Р в тех же количествах.

После обработки сплава были отлиты стандартные образцы в кокиль, пробы на газовую пористость в форму из шамотного ультралегковеса, микроструктуру исследовали на образцах на разрыв после ь Ю их испытания.

Пример 1. В шамотографитовом тигле в печи типа СКОЛ-2 расплавляют

5 кг заэвтектического силумина. Расплав выдержив0ют при температуре

840210 С. Отбирают пробы расплава для о изучения структуры не модифицированного и не рафинированного силумина. Затем при помощи "колокольчика" в металл вводят 20 г (0,4 вес.%) модифицирующей и рафинирующей добавки, взятой в виде сухого порошка. Эта добавка из отходов фосфорного производства имеет состав, вес.%: фосфор 13,0; медь 50,1; сумма фтора и хлора 8,0; сумма натрия, калия, кальция, кремния, кислорода остальное. Лымовыделения не замечено.

Через 20 мин отбирают пробы и отливают стандартные образцы, а также друг ие отлички.

Пример 2. В шамогографитовом тигле расплавляют 5 кг заэвтектического силумина. Расплав выдерживают при температуре 840 С. Затем расплав опусо кают прессовки из модифицирующей и рафинирующей добавки весом 30 r (0,6 вес.%). Состав использованной добавки, вес.%: фосфор 11,2; медь 45,1; сумма фтора и хлора 5,5; сумма натрия калия, кальция, кремния, кислорода остальное. Дымовыделения не замечено.

Через 20 мин берут пробы и отливают стандартные образцы, а также другие отливки.

Пример 3. В шамотографитовом ти гле расплавляют 5 к г заэвтектического силумина. Расплав выдерживают при температуре 840 С. Затем при помощи

О колокольчика в расплав вводят 40 r (0,8 вес.%) модифицирующей и рафинирующей добавки, взятой в виде сухого

687853

0,4

16 0,7

18 0,7

20 0,7

115

0,6

116

0,8

116

0,5

0,4

110

0,6

15 05

110

0,5

0,8

110

2,5, сумма натрия, калия, кальцич, кремния и кислорода остальное. Дымовыделение не замечено. Через 20 мин отбирают пробы и отливают стандартные образцы. 5

Кроме этого производят плавки с добавками композиции модификатора-рафинатора менее 0,4 и «оолее 0,6 вес.%.

Введение в сплав композиции ниже

0,4 вес.% неэффективно из-аа недостаточ- 1 ного количества фосфора и рафинирующих добавок для получения хорошо модифицированной структуры и очистки силумина.

Увеличение количества цобавки в сплаве экономически и технологически нецеле- 15 сообразно, так как происходит перемодифицирование" и удорожание обработки расплавленного металла.

Пример 4. В шамотографитовом

1. По предлагаемому способу с введением добавки в количестве, вес.%

2. По прототипу с введением добавки в количестве, вес.%

Из llpHBBQBHHblK цанных видно, что после обработки заэвтектического силумина по предлагаемому способу прочность при растяжении увеличивается на 10-15%., газовая пористость снижается на 1-2

55 балла по шкале ВИАМ с сохранением модифицированной структуры. В связи с тем, что для обработки используется композиция, являющаяся отходом производства, 6 тигле расплавляют 5 кг силумина. Рсспла в в ыце ржи вают при тем пера тv ре о

840 С. Затем в расплав при помощи

"колокольчика вводят 30 г (0,6 вес.%) фосфица меди CU P марки "чистый"

МРТУ 6-09-3376-67 завода Красный химик". Содержание фосфора в фосфице меди 13 вес.%. Дымовыцеления не замечено. Через 20 мин берут пробы и отливают стандартные образцы. На образцах, полученных в этом примере, можно установить данные по прототипу. Такие же опыты провоцят и с добавкой 20 г (0,4 вес.%) и 40 г (0,8 вес.%) фосфида меди "чистого .

Результаты опытов по исследованию механических свойств и газовой пористости заэвтектического силумина приведены .в. таблице.

=тоимость процесса уменьшается в 4-5 раз по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ обработки заэвтектических силуминов путем ввецения модифицируюших и рафинирующих добавок на основе

2,5-8,0

Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

10 N. 349748, кл. С 22 С 21/04. 1968.

7 . „...687 ю фосфора и фторидов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, .с целью повышения эффективности и экономичности про,есса за счет одновременного модифицирования и рафинирования сплава, в качестве добав- 5 ки вводят .0,4-0,8 вес.7 от веса .сплава отходов производства фосфора, содержащих вес.%:

Фосфор 7-1 3

Медь 45-70

853

Сумма фтора и хлора

Сумма- натрия, калия, кальция, кремния и кислорода

Составитель Г. Титова

Редактор Л. Письман Техред Н.Ковалева Корректор М. Шароши

Заказ 10707/75 Тираж 692 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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