RU211562U1 - Брикет для легирования сплава на основе алюминия - Google Patents

Брикет для легирования сплава на основе алюминия Download PDF

Info

Publication number
RU211562U1
RU211562U1 RU2021127893U RU2021127893U RU211562U1 RU 211562 U1 RU211562 U1 RU 211562U1 RU 2021127893 U RU2021127893 U RU 2021127893U RU 2021127893 U RU2021127893 U RU 2021127893U RU 211562 U1 RU211562 U1 RU 211562U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
briquette
aluminum
zinc
particles
alloy
Prior art date
Application number
RU2021127893U
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Николаевич Логинов
Николай Александрович Бабайлов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU211562U1 publication Critical patent/RU211562U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии, а именно к брикетированию и подготовке материалов к сплавообразованию. Брикет для легирования сплавов на основе алюминия серии 7000 содержит содержит стружку сплава алюминия с цинком в качестве частиц алюминийсодержащего материала, а также частицы цинка массой (40-60)% от общей массы брикета. Частицы цинка представляют собой стружку цинка. Обеспечивается возможность погружения брикета в расплав с одновременной утилизацией отходов собственного производства. 1 табл., 5 пр.

Description

Заявляемый объект относится к области металлургии, а точнее к технологии брикетирования и приемам изготовления брикетов из легирующих компонентов, применяемых в процессах сплавообразования.
Из уровня техники известны устройства и приемы, применяемые для изготовления брикетов, в том числе для целей добавления в расплавы металлов и получения сплавов необходимого химического состава (патент РФ № 2093364. Валковый брикетировочный пресс / Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Бабайлов Н.А., Полянский Л.И. Заявка № 96103789/02. МПК В30В11/18. Опубл. 20.10.1997. БИ № 29, патент РФ № 2306226. Валковый пресс для брикетирования сыпучих материалов/ Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Полянский Л.И., Бабайлов Н.А., Исхаков Р.Ф. Заявка № 2006112384/02 от 13.04.06. МПК В30В 11/18. Опубл. 20.09.2007. БИ №2 6, патент РФ № 2100204. Способ брикетирования сыпучих материалов / Буркин С.П., Бабайлов Н.А., Сергеев Д.М. Заявка № 96119095/02(025551). МПК В30В11/00. Опубл. 27.12.1997. БИ № 36, патент US5049333. Briquet forming apparatus and method /Wolfe James G; Humphrey Michael. Опубл. 1991-09-17. Заявитель CLOROX CO [US], МПК B30B11/16. Заявка US19900583633 от 17.09.1990).
Из уровня техники известны также типы лигатур, применяемых для введения в расплав металла на стадии выплавки сплава и его разливки в заготовки. Это лигатуры, подготовленные путем сплавления отдельных металлов между собой, что достигается методом плавки (патент США № US3785807. Method for producing a master alloy for use in aluminum casting processes/ S. Backerud. МПК C22C1/03, C22C21/00. Приоритет 28.04.1970. Опубл. 15.01. 1974, патент Китая № CN104004931. Preparation method of ternary master alloy of aluminum, cerium and yttrium. / Yan Hong, Li Zhenghua. МПК C22C1/03, C22C21/00. Опубл. 21.03.2014, патент РФ № 2360027. Лигатура на основе алюминия для получения силуминов. / Ю.А. Щепочкина. Заявка № 2008103929/02 от 01.02.2008. МПК C22C 35/00, C22C 21/02. Опубл. 27.06.2009. Бюл. № 18). Недостатком лигатур такого типа является повышенный расход энергии на проведение процесса их выплавки и разливки. Другой тип лигатур представлен композиционным строением: например, более легкоплавкую составляющую помещают внутрь менее легкоплавкой, что уменьшает угары и улучшает экологическую обстановку литейного передела (а.с. СССР № 1600919. Способ непрерывного получения лигатуры в виде биметаллической проволоки с легкоплавкой серединой/ Мысик Р.К., Логинов Ю.Н., Скрыльников А.И., Крашенинников Ю.М., Руднев В.Н., Поручиков Ю.П., Давыдов В.В., Чухланцев С.Н. Заявка №4434312/31-02 от 01.06.1988. МПК В22D 11/06, 11/12. Опубл. 23.10.1990. Бюл. № 39).
Для этой группы лигатур характерны те же недостатки, что и для первой группы, поскольку каждую из составляющих приходится расплавлять, а в ряде случаев, и подвергать обработке давлением для придания необходимой формы.
Третий тип лигатур представляет собой механические смеси, часто порошковые, отдельных компонентов, их химическое соединение между собой и с основным металлом достигается на стадии нахождения лигатуры в объеме расплава основного металла. Ниже приведены примеры таких лигатур.
Из уровня техники известна лигатура в виде брикета, состоящего из порошков железа, алюминия и титана, применяемая для раскисления стали (патент РФ № 2241059. Способ приготовления лигатуры для раскисления стали / Г.И.Тимофеев, О.И.Чеберяк, Ф.М.Янбаев и др. Заявка № 2003105598/02 от 26.02.2003. МПК С22С 35/00, 1/04. Опубл. 27.11.2004). Как отмечено в статье (Чеберяк О.И., Сивков В.Л., Богданов О.В., Титов А.В. Особенности обработки литейных сплавов прессованными брикетами – псевдолигатурами. Технология металлов. 2010. № 12. С.26-28), применение брикетов, которые названы псевдолигатурами, поскольку они не получены методом плавления, позволяет решать задачи сплавообразования при меньших затратах на производственный процесс. В последнем источнике рассмотрены брикеты псевдолигатуры Al - Ti, предназначенные для легирования алюминиевых сплавов титаном, и псевдолигатуры Mg - FeSi, используемые для модифицирования чугуна. Недостатком этих лигатур является отсутствие в них цинка, т.е. того элемента, который нужен для легирования алюминиевых сплавов серии 7000.
В качестве прототипа выбран брикет, содержащий отдельные частицы легирующих элементов, включая частицы алюминийсодержащего материала (патент РФ № 2537414. Легирующий брикет для раскисления стали. /А.П.Лысенко, Р.И.Каледин. Заявка № 2013149963/02 от 08.11.2013. Опубл. 10.01.2015. Бюл. №1). По прототипу частицы алюминийсодержащего материала представляют собой алюминиевый лом неопределенного химического состава. Другие частицы легирующих элементов представляют собой никелевую и железную стружку. Алюминиевый лом неопределенного химического состава, может содержать кроме алюминия иные компоненты, например, кремний, магний или марганец. Они не являются опасными для проведения операции раскисления стали, поскольку наряду с алюминием являются раскислителями. Но в случае применения в технологии приготовления алюминиевых сплавов определенного химического состава они являются вредными добавками, которые не позволяют выдержать марочный состав сплава. Такое же вредное влияние оказывают дополнительные компоненты брикета, такие как никель и железо. Таким образом, недостатком объекта по прототипу является невозможность получения алюминиевого сплава типа дюралюминий.
Техническая задача, решаемая настоящим техническим предложением, состоит в возможности погружения брикета в расплав при выплавке сплавов типа дюралюминий с одновременной утилизацией отходов собственного производства.
Поставленная задача решается следующим образом.
Предлагается брикет для легирования сплавов на основе алюминия, содержащий отдельные частицы легирующих элементов, включая частицы алюминийсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве частиц алюминийсодержащего материала он содержит стружку сплава алюминия с цинком, и дополнительно частицы цинка массой (40-60)% от общей массы брикета.
Обоснование применения такого брикета при производстве алюминиевых сплавов состоит в следующем. Известно, что литые заготовки из алюминиевых сплавов, предназначенные для плоской прокатки, перед обработкой давлением подвергают фрезерованию для удаления дефектного поверхностного слоя, и часть заготовки тем самым переводится в стружку. Известно также, что литые заготовки, предназначенные для прессования, подвергают токарной обработке для достижения той же цели и с получением отходов того же вида. На соответствующих предприятиях эта часть отходов идентифицируются как отходы низшего качества, которые трудно переработать без дополнительных безвозвратных потерь металла. При переплаве стружка и изготовленные из нее брикеты, плавают по поверхности расплава, дополнительно окисляясь в условиях воздействия высокой температуры и создавая невосстанавливаемые в условиях плавки оксиды алюминия. Тем самым цветной металл переводится в состояние безвозвратных потерь. По данным книги (Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технологии их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение, 1984. 432 с.) угар алюминия при плавке рыхлой шихты может составлять (3…5)%, если шихта плавает по поверхности расплава.
Предлагается сформировать из стружки такой брикет, который погружался бы в расплав алюминиевого сплава и тем самым не подвергался окислению. Для этого брикет предложено утяжелять добавкой такого тяжелого металла как цинк. Цинк может быть добавлен в виде отдельных частиц, включая лом или порошок, но наиболее целесообразно использовать стружку цинка, поскольку одновременно решается задача утилизации возвратных отходов.
В технологии обработки цинка применяют те же приемы улучшения поверхности в двух вариантах: либо подергают строжке исходный слиток либо фрезеруют полосу после горячей прокатки. В том и другом случае образуется стружка с теми же проблемами ее утилизации.
Естественно, что добавлять цинк в качестве утяжелителя можно только в те алюминиевые сплавы, которые должны содержать этот легирующий элемент. К таким материалам относятся сплавы серии 7000. Так, в сплаве 7005 содержится (4,0…5,0)% цинка, в сплаве 7001 содержится (6,8…8,0)% цинка. Поэтому целесообразно легировать исходный расплав алюминия добавками отходов из сплавов серии 7000 в виде стружки, а также в качестве утяжелителя добавлять в брикет цинк в виде частиц, например, в виде стружки. Тем самым решается техническая задача применения брикета при выплавке алюминиевых сплавов с одновременной утилизацией отходов производства.
Для решения задачи необходимо добиться настолько высокой плотности брикета, при которой он погрузится в расплав полностью. Выполненные расчеты показали, что для этого частицы цинка должны иметь массу (40-60)% от массы стружки сплава алюминия с цинком. В данной формулировке учтено, что литые заготовки из чистого алюминия фрезеровке не подлежат из-за отсутствия ликвации, поэтому в производстве постоянно имеется стружка не алюминия, а сплавов алюминия. Поэтому целесообразно отбирать стружку именно сплавов алюминия с цинком (сейчас такая сортировка стружки применяется на обрабатывающих предприятиях) и именно ее возвращать в производственный процесс. Нижняя граница процентного содержания цинка регламентирована условием такого утяжеления брикета, при котором он погрузится в расплав, что защитит его от окисления. Верхняя граница процентного содержания цинка регламентирована условием максимального вовлечения стружки алюминиевого сплава в производственный процесс.
Изложенное техническое предложение иллюстрируется примерами, отображенными в таблице. Широко известно, что плотность алюминия в твердом состоянии равна 2,7 г/см3, но в состоянии расплава она ниже и составляет 2,35 г/см3 (А.с. СССР № 725788. Способ непрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов /Силаев П.Н., Напалков В.И., Юнышев В.К. Тарарышкин В.И., Малиновский Р.Р., Белько С.Ю. Заявка № 2624899 от 07.06. 1978. МПК B22D 11/00. Опубл. 05.04.1980), это учтено в расчетах.
Вариант 1. Относительную плотность брикета с применением стружки при условии сохранения его формы назначают не менее 60% (патент РФ № 2289634. Способ брикетирования шихтовых материалов/ Смирнов В. Г., Зобнин В. И., Карсаков В. В., Тетюев С.А. Заявка № 2005111486/02 от 18.04.2005, МПК C22B 1/24. Опубл. 20.12.2006. Бюл. № 35), при этом стараются не превышать значения относительной плотности 80%, поскольку это приводит к необходимости применять повышенные давления прессования, что вызывает увеличение энергозатрат и повышенный износ инструмента. В этих условиях реальная плотность, определенная известными методами, составляет (1,67…2,22) г/см3. Этот диапазон меньше значения плотности расплава 2,35 г/см3, поэтому произойдет всплывание брикета, он будет сохранять плавучесть в течение времени расплавления, взаимодействуя с атмосферой печи и окисляясь. Тем самым показано, что при отсутствии более тяжелого элемента положительный результат не достигается (таблица, строка 1).
Вариант 2. При содержании цинка 20% и относительной плотности брикета в тех же пределах его реальная плотность составляет (1,97…2,55) г/см3, потому что нижняя граница оказывается меньше критического значения 2,35 г/см3, На этом интервале возможно всплывание брикета, этот результат негативный (таблица, строка 2).
Вариант 3. При содержании цинка 40% диапазон плотности (2,40 ... 3,04) г/см3 оказывается выше критического значения и произойдет погружение брикета, что предохраняет его от окисления. Тем самым показано, что указанного количества цинка достаточно для достижения положительного результата.
Вариант 4. При содержании цинка 60% диапазон плотности (3,09 ... 3,76) г/см3, здесь достигается положительный результат, поясненный выше.
Вариант 5. При содержании цинка 80% диапазон плотности (4,31…4,92) г/см3 оказывается выше критического значения и произойдет погружение брикета. Однако на 20% снижено вовлечение в процесс стружки алюминиевого сплава, то есть снижен положительный эффект утилизации стружки, что не целесообразно, поэтому результат негативный.
Таблица
№ варианта Содержание цинка, мас. % Плотность брикета, г/см3 Результат
1 0 1,67…2,22 Негативный: всплывание брикета
2 20 1,97 ... 2,55 Негативный: всплывание брикета
3 40 2,40 ... 3,04 Позитивный: погружение брикета
4 60 3,09 ... 3,76 Позитивный: погружение брикета
5 80 4,31…4,92 Негативный: на 20% снижено вовлечение в процесс стружки алюминиевого сплава
Таким образом, здесь показано, что введение в брикет частиц цинка массой (40-60)% от массы брикета позволяет решить техническую задачу погружения брикета в расплав при выплавке алюминиевых сплавов серии 7000 с одновременной утилизацией отходов собственного производства.

Claims (2)

1. Брикет для легирования сплавов на основе алюминия серии 7000, содержащий частицы алюминийсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве частиц алюминийсодержащего материала он содержит стружку сплава алюминия с цинком и дополнительно частицы цинка массой 40-60 % от общей массы брикета.
2. Брикет для легирования сплавов на основе алюминия серии 7000 по п.1, отличающийся тем, что частицы цинка представляют собой стружку цинка.
RU2021127893U 2021-09-23 Брикет для легирования сплава на основе алюминия RU211562U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU211562U1 true RU211562U1 (ru) 2022-06-14

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063304C1 (ru) * 1994-06-10 1996-07-10 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН Способ брикетирования металлической стружки
US6149710A (en) * 1997-05-09 2000-11-21 Bostlan, S.A. Additive for adding one or more metals into aluminium alloys
RU2308493C2 (ru) * 2005-11-21 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Брикет для выплавки марганецсодержащего чугуна
RU2269586C9 (ru) * 2004-04-30 2016-10-27 Леонид Павлович Селезнев Способ приготовления лигатур и раскислителей

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063304C1 (ru) * 1994-06-10 1996-07-10 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН Способ брикетирования металлической стружки
US6149710A (en) * 1997-05-09 2000-11-21 Bostlan, S.A. Additive for adding one or more metals into aluminium alloys
RU2269586C9 (ru) * 2004-04-30 2016-10-27 Леонид Павлович Селезнев Способ приготовления лигатур и раскислителей
RU2308493C2 (ru) * 2005-11-21 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Брикет для выплавки марганецсодержащего чугуна

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1969051B (zh) 铜合金铸造用中间合金及其铸造方法
EP2835436B1 (en) Aluminum alloy sheet for electric cell case, having excellent moldability, heat dissipation, and weldability
CN109402446A (zh) 一种高端框架材料用铜带制备工艺
CA1156068A (en) Free machining steel with bismuth and manganese sulfide
CN105420555A (zh) 可阳极氧化的铸造铝合金及其制备方法
EP0027165B1 (en) Free machining steel with bismuth
CA1121187A (en) Bismuth-containing steel
WO1994019503A1 (fr) Piece mince moule en acier au carbone ordinaire contenant des quantites importantes de cuivre et d'etain, tole mince en acier et procede de fabrication
RU211562U1 (ru) Брикет для легирования сплава на основе алюминия
DE19504949C1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundgußteiles in einer Gießform
JPS5831062A (ja) 連続鋳造鋼ストランド
CN111500904A (zh) 中强超硬铝合金及其制造工艺
RU2244025C2 (ru) Спеченные агломераты и способ их изготовления
CN102418009B (zh) 一种可消解高硬度化合物的铝合金及其熔炼方法
KR950014423B1 (ko) 구리를 기재로 한 전자부품 구조용의 금속합금
RU2590441C1 (ru) Брикет для легирования алюминиевого сплава
JPH11323456A (ja) アルミニウム合金鋳塊の製造方法
EP0964069A1 (en) Strontium master alloy composition having a reduced solidus temperature and method of manufacturing the same
US1352322A (en) Metallic alloy and method of making same
US2209935A (en) Alloys and method of making the same
US2059557A (en) Copper-base alloys
US3810753A (en) Process for casting molten aluminum killed steel continuously and the solidified steel shapes thus produced
US2059555A (en) Alloys
US3993474A (en) Fluid mold casting slag
US1945260A (en) Composition of matter and process of treating molten metals