RU2269586C1 - Способ приготовления лигатур и раскислителей - Google Patents
Способ приготовления лигатур и раскислителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269586C1 RU2269586C1 RU2004113377/02A RU2004113377A RU2269586C1 RU 2269586 C1 RU2269586 C1 RU 2269586C1 RU 2004113377/02 A RU2004113377/02 A RU 2004113377/02A RU 2004113377 A RU2004113377 A RU 2004113377A RU 2269586 C1 RU2269586 C1 RU 2269586C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- melt
- filler
- active
- preform
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработкам в области технологии приготовления лигатур в виде композитов на тугоплавкой основе для цветных сплавов и раскислителей для сталей. Способ включает объединение твердого наполнителя с расплавом активного металлического связующего. При этом из материала наполнителя, который выбирают из группы, включающей железо, никель, титан, кремний, бор, марганец, сначала формируют пористую заготовку заданной геометрической формы с технологическим суммарным объемом пор, затем нагревают ее до температуры, соответствующей температуре ликвидуса активного связующего, причем нагрев ведут в газовой инертной среде, после чего для объединения наполнителя со связующим нагретую заготовку пропитывают расплавом этого связующего путем принудительной инфильтрации расплава в поры заготовки под давлением, преимущественно, методом жидкой штамповки. Изобретение позволяет дополнительно удешевить продукты металлургии, получаемые с помощью лигатур и раскислителей, за счет повышения эффективного содержания активных составляющих и более полного их усвоения, что снижает расход дефицитных и дорогостоящих материалов. 7 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к металлургии, точнее к разработкам в области технологии приготовления лигатур для цветных сплавов и раскислителей для сталей.
Известны способы приготовления лигатур сплавлением составляющих; их брикетированием со связующим или без него; с использованием экзотермической реакции - эти способы неэкологичны, зачастую сложны, а значит, и дорогостоящие; либо не обеспечивают необходимой эффективности усвоения легирующих составляющих. К тому же они не могут обеспечить получения в производственных условиях достаточно высокого уровня содержания легирующих составляющих и почти все, как правило, обуславливают многокомпонентность состава лигатур, что также негативно отражается на их качестве, экономичности и эффективности.
Более перспективны способы приготовления лигатур и раскислителей в виде композитов, например, путем нанесения металлической оболочки на твердые частицы наполнителя (патенты России 2163646 С 22 С 35/00, 2118378 С 21 С 7/00, 2208656 С 22 С 33/00) или путем жидкофазного совмещения погружением частиц твердого наполнителя в расплав металлического связующего (заявка РСТ 92/01821 С 22 С 1/10, патент России 2192495 С 22 С 35/00).
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ получения раскислителя для сталей в виде композита на тугоплавкой основе по патенту России 2192495, согласно которому материал твердого наполнителя (дробь, высечку или стружку из сплава на основе железа) замешивают в расплав активного металлического связующего (алюминия), после чего полученный состав разливают в изложницы и дают затвердеть.
К недостаткам такого способа следует отнести узкую специализацию процесса, т.к. он пригоден только тогда, когда наполнитель имеет превосходящий удельный вес. Таким способом, например, нельзя получить алюминийкремниевую лигатуру, тем более с высоким содержанием кремния из-за его малого удельного веса. Способ относительно сложен и продолжителен из-за поэтапно порционного ввода наполнителя в расплав и необходимости соответствующего перемешивания расплава; по этой же причине в нем ограничен диапазон варьирования соотношений наполнителя и активного связующего, т.к. на определенном этапе снижается текучесть расплава, необходимая для разлива его в изложницы, либо требуется его запланированный перегрев - а это может спровоцировать усиление физико-химической реакции совмещаемых составляющих, например появление интерметаллидов, наличие которых снижает скорость высвобождения связующего и степень его активности, к тому же резко повышает стоимость процесса, т.к. повышает износ используемых оснастки и оборудования.
Задача изобретения - расширить область использования композитов; создать единую гибкую универсальную и при этом упрощенную технологию, которая обеспечит возможность получения широкого диапазона разнообразных по составу и служебным характеристикам как раскислителей для стали, так и лигатур для цветных сплавов, содержащих в основе тугоплавкие металлы Fe, Ti, Ni, Mn или неметаллы Si, В, и связующее из металлов Al, Mg, Cu, Pb, Zh, Su, причем с возможностью повышенного содержания активных в той или иной рецептуре составляющих.
Технический результат заключается в достижении поставленной задачи, следовательно, в удешевлении лигатур и раскислителей, поскольку предлагаемый способ обеспечивает возможность их промышленного серийного производства и прост в исполнении; а также в дополнительном удешевлении получаемого с их помощью продукта металлургии за счет повышения эффективного содержания активных составлющих и более полного их усвоения, что снижает расход дефицитных и дорогостоящих материалов.
Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления лигатур и раскислителей в виде композитов на тугоплавкой основе объединением твердого наполнителя с расплавом активного связующего, в отличие от аналогов, из материала наполнителя, который выбирают из группы, включающей Fe, Ti, Ni, Mn, Si, В, сначала формируют пористую заготовку заданной геометрической формы с технологическим суммарным объемом пор, затем нагревают ее до температуры, соответствующей температуре ликвидуса материала активного связующего, причем нагрев ведут в среде инертного газа, после чего для объединения наполнителя с активным связующим нагретую заготовку пропитывают расплавом этого связующего путем принудительной инфильтрации расплава в поры заготовки под давлением, преимущественно, методом жидкой штамповки, для чего нагретую заготовку помещают в матрицу открытого штампа, сверху подают мерный слой расплава и сразу же прикладывают давление пуансоном штампа, которое поддерживают до полного затвердевания расплава. В качестве активного связующего используют металлы - алюминий, магний, медь или сплавы на их основе.
В частных случаях исполнения дополнительные отличия способа заключаются в том, что
- подачу мерного слоя расплава ведут в присутствии инертного газа;
- формирование пористой заготовки осуществляют с помощью промежуточного пассивного связующего, например жидкого стекла, и при этом технологический объем пор обеспечивают соотношением объемов наполнителя и пассивного связующего;
- формирование пористой заготовки осуществляют прессованием материала наполнителя.
Проанализированный авторами уровень состояния техники, определенный по результатам проведенного патентного поиска, не выявил аналогов, содержащих совокупность существенных признаков, присущую предлагаемому техническому решению, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критериям изобретения "новизна" и "существенность отличий". Соответствие критерию "промышленная применимость" подтверждается приведенными ниже примерами конкретного исполнения способа.
Реализуется предлагаемый способ следующим образом.
Материал твердого наполнителя, являющийся основой для приготовления раскислителя или лигатуры с требуемыми служебными свойствами, выбирают из группы, включающей Fe, Ti, Ni, Mn, Si, В и используют в виде порошка, гранул, стружки или в другой какой-либо технологически целесообразной форме с размером фракций до 25 мм.
Материал активного связующего, также в зависимости от служебных свойств изготавливаемого изделия, выбирают из группы металлов, содержащей Al, Mg, Cu, Pb, Zn, Su, используя их в чистом виде или в виде сплавов на основе любого из них.
Из материала наполнителя формируют пористую заготовку в виде любой целесообразной геометрической объемной фигуры, например шайбы или таблетки.
Заготовку можно формировать любым известным образом, наиболее оптимально брикетирование материала наполнителя прессованием или с помощью промежуточного пассивного связующего, в качестве которого может быть использовано жидкое стекло.
На стадии формирования заготовки обеспечивают определенный технологический суммарный объем ее пор (V1), задавая таким образом соответствующий объем активного связующего в готовом изделии, соответственно и его массу, и долевое участие в рецептуре. Если заготовку формируют брикетированием материала наполнителя с пассивным связующим (жидким стеклом), то объем пор V1 обеспечивают соотношением исходных объемов наполнителя и жидкого стекла - в этом случае материал наполнителя смешивают с жидким стеклом в заданном соотношении, полученную смесь формируют и подсушивают до состояния сохранения формы, иногда совмещая эту операцию с нагревом заготовки под пропитку. При формировании заготовки прессованием объем V1 обеспечивают достигаемой при прессовании степенью плотности заготовки.
Готовую пористую заготовку нагревают в печи в среде инертного газа (аргона или азота) до температуры, соответствующей температуре ликвидуса металла, выбранного в качестве активного связующего.
Затем нагретую заготовку переносят в матрицу открытого штампа, сверху подают мерный слой расплава активного связующего и сразу же прикладывают давление, воздействуя на расплав сверху пуансоном штампа, которое поддерживают до окончательного затвердевания расплава. Величину давления задают в зависимости от объема композита и определяют эмпирически опытным путем.
Способ допускает использование и других методов принудительной пропитки, например литьем под давлением.
Под действием давления происходит принудительная инфильтрация расплава в поры заготовки до полного их заполнения, одновременно часть расплава заполняет технологические зазоры между полостью матрицы и стенками заготовки, образуя оболочку по контуру заготовки. Замыкает контур оболочка, образующаяся на верхней поверхности заготовки под пуансоном.
Объем подаваемого мерного слоя расплава V2 задают из технологических соображений в зависимости от суммарного объема пор V1, с учетом объема зазоров между полостью матрицы и стенками заготовки V3, и толщины пленки, образующейся под пуансоном, т.е. другими словами объем мерного слоя расплава должен обеспечить полное заполнение пор заготовки и толщину контурной оболочки в пределах 1-3 мм.
Подачу мерного слоя расплава ведут в присутствии инертного газа (аргона, азота) либо без него. При этом газ подают в матрицу до и/или во время подачи расплава.
По окончании времени выдержки давления его снимают и полученный композит удаляют из штампа. После чего цикл может быть повторен.
Для облегчения удаления изделия из штампа используют известные технологические и/или конструктивные средства.
Для повышения эффективности инфильтрации расплава под давлением без увеличения параметров последнего и чтобы предотвратить неравномерность корпусной оболочки, превышающую допускаемую, на расплав воздействуют через башмак, закрепленный снизу на пуансоне.
В результате получают композитный брикет раскислителя или лигатуры объемной формы с контурной каркасной твердой оболочкой из активного связующего и с обеспечением равномерного и организованного распределения активного связующего в пространстве, замкнутом геометрической формой наполнителя, - это позволяет достичь простыми средствами стандартной твердости брикета и рациональной его плотности, соответственно, пластичности, способствующей незамедлительному освобождению активного связующего из пор и своевременному его эффективному участию в металлургическом процессе.
Способ прост, универсален, производителен, т.к. обеспечивает короткий цикл изготовления, не требует сложного специального оборудования для его осуществления, соответствует современному требованию гибкости производства, позволяет с незначительными капитальными вложениями наладить серийное или мелкосерийное производство в рамках мелкого и среднего бизнеса.
Короткий цикл получения композита без использования относительно высоких температур позволяет свести к минимуму физико-химическое взаимодействие наполнителя и связующего и тем самым повысить скорость и полноту освобождения связующего, степень участия активного составляющего, а возможность получения композита при невысоких температурах допускает использование в качестве активного связующего дешевых вторичных алюминиевых, магниевых, медных, свинцовых, цинковых или на основе олова сплавов.
Использование жидкого стекла в качестве пассивного связующего обеспечивает простоту, дешевизну и точность получения технологического суммарного объема пор V1, который является определяющим точности получения заданного соотношения составляющих, следовательно, точности получения служебных свойств изделия.
Получение композита методом принудительной инфильтрации расплава в поры предварительно сформированной заготовки обеспечивает приготовление качественных лигатур и раскислителей с высоким содержанием тугоплавкой основы (до 70%), что особенно важно при приготовлении лигатур с кремнием, железом, никелем, титаном, и при приготовлении раскислителей с алюминием, кремнием.
Конкретные примеры исполнения способа
ПРИМЕР 1. Приготовление раскислителя Al-Fe в форме цилиндрического брикета диаметром 100 мм, высотой 50 мм, общим весом 8 кг, с соотношением составляющих 50/50.
Для приготовления раскислителя с химическим составом по запросу потребителя использовали первичный алюминий марки АО (ГОСТ 11069-74) или алюминий вторичный марки АВ 86, АВ 92 (ГОСТ 295-73). В качестве твердого наполнителя использовали чугунную или стальную дробь (ГОСТ 11964-81), или стальную/чугунную стружку, или стальную высечку с размером частиц в пределах 0,2-15 мм.
Пористую заготовку сформировали путем смешивания заранее подготовленной смеси твердого наполнителя (4 кг) с жидким стеклом и последующим прессованием на специальном стенде до размеров по диаметру 98 мм и по высоте 50 мм. После чего провели сушку заготовки на воздухе в течение 8-10 часов и затем нагрели ее в нагревательной печи до температуры 500°С при подаче азота с температуры 300°С.
Нагретую заготовку поместили в предварительно подогретую до 500°С матрицу, имеющую цилиндрическую рабочую полость диаметром 100 мм. Одновременно в матрицу начали подачу азота. Сверху мерным ковшом произвели заливку расплава объемом, обеспечивающим соотношение алюминия и железа в равных частях. Произвели прессование расплава и выдержку его под давлением 160 т с в течение 1 минуты. После прессования и выдержки готовый брикет извлекли из матрицы.
Были проведены испытания раскислителей с соотношением алюминий/железо от 20/80 до 70/30, которые показали что наиболее целесообразным соотношением с точки зрения как изготовителя, так и исходя из запросов потребителя, является соотношение от 40/60 до 60/40. Однако приготовление раскислителей с соотношением 30/70 и 70/30 не вызвало никаких трудностей и предложенный способ обеспечивает приготовление брикетов с равномерным распределением составляющих и необходимой плотностью и при таких соотношениях.
ПРИМЕР 2. Приготовление лигатуры Al-Si в форме цилиндра диаметром 100 мм и высотой 50 мм, общий вес брикета 3,925 кг, содержание кремния 50%.
Из кристаллического кремния (весом 2 кг) с размером частиц до 10 мм сформировали с использованием жидкого стекла пористую заготовку диаметром 98 мм и высотой 50 мм. Заготовку подсушили и нагрели до температуры 500°С в атмосфере азота. Нагретую заготовку поместили в матрицу (диаметр рабочей полости 100 мм) с одновременной подачей азота, залили мерным объемом расплава алюминия и произвели прессование усилием 200 т с. Выдержали расплав под давлением в течение 1 минуты, после чего сняли давление и извлекли брикет.
Исследование макро- и микроструктуры полученных брикетов показало равномерное распределение частиц кремния и хорошее заполнение пор заготовки алюминием. При использовании брикетов для приготовления алюминиевых сплавов они погружаются под поверхностный слой расплава, предотвращая угар кремния и повышая его втворение в расплав.
Известными способами введение в расплав 50% элементарного кремния не удается или требует трудоемких операций перемешивания или плавки в индукционных печах с большими затратами электроэнергии и повышенными потерями от алюминия.
Claims (8)
1. Способ приготовления лигатур и раскислителей в виде композитов на тугоплавкой основе, включающий объединение твердого наполнителя с расплавом активного металлического связующего, отличающийся тем, что из материала наполнителя, который выбирают из группы, включающей железо, никель, титан, кремний, бор, марганец, сначала формируют пористую заготовку заданной геометрической формы с технологическим суммарным объемом пор, затем нагревают ее до температуры, соответствующей температуре ликвидуса активного связующего, причем нагрев ведут в газовой инертной среде, после чего для объединения наполнителя со связующим нагретую заготовку пропитывают расплавом этого связующего путем принудительной инфильтрации расплава в поры заготовки под давлением, преимущественно, методом жидкой штамповки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагретую заготовку помещают в матрицу открытого штампа, сверху подают мерный слой расплава и сразу же прикладывают давление пуансоном штампа, которое поддерживают до полного затвердевания расплава.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что подачу мерного слоя расплава ведут в присутствии инертного газа.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активного связующего используют алюминий, магний, медь, свинец, цинк, олово или сплавы на их основе.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования пористой заготовки материал наполнителя брикетируют с помощью промежуточного пассивного связующего.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве пассивного связующего используют жидкое стекло.
7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что технологический объем пор заготовки обеспечивают соотношением объемов наполнителя и пассивного связующего.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования пористой заготовки материал наполнителя брикетируют прессованием.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113377/02A RU2269586C9 (ru) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Способ приготовления лигатур и раскислителей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113377/02A RU2269586C9 (ru) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Способ приготовления лигатур и раскислителей |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004113377A RU2004113377A (ru) | 2005-10-27 |
RU2269586C1 true RU2269586C1 (ru) | 2006-02-10 |
RU2269586C9 RU2269586C9 (ru) | 2016-10-27 |
Family
ID=35863586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004113377/02A RU2269586C9 (ru) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Способ приготовления лигатур и раскислителей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269586C9 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539528C1 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
WO2016077685A1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Maxim Seleznev | A method for the manufacture of an efficient steel deoxidizer aluminum matrix composite material |
RU2635490C1 (ru) * | 2016-06-30 | 2017-11-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения лигатуры на медно-никелевой основе |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2507242A1 (de) * | 1975-02-20 | 1976-09-02 | Gammal Tarek Prof Dr Ing El | Mit reaktionsstoffen beschichtete poroese koerper |
DE2609836A1 (de) * | 1976-03-10 | 1977-09-15 | Klimanek Geb Lonny Margot | Verfahren zur herstellung von desoxydationsprodukten |
RU2163646C1 (ru) * | 1999-12-15 | 2001-02-27 | Исаев Геннадий Александрович | Способ получения лигатуры |
RU2192495C2 (ru) * | 2000-06-22 | 2002-11-10 | Тен Эдис Борисович | Раскислитель |
RU2208656C2 (ru) * | 2001-05-23 | 2003-07-20 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ получения лигатуры |
-
2004
- 2004-04-30 RU RU2004113377/02A patent/RU2269586C9/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539528C1 (ru) * | 2013-07-04 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ изготовления композиционных материалов |
WO2016077685A1 (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Maxim Seleznev | A method for the manufacture of an efficient steel deoxidizer aluminum matrix composite material |
RU2673252C1 (ru) * | 2014-11-14 | 2018-11-23 | Максим Селезнев | Способ производства композиционного материала с алюминиевой матрицей - раскислителя стали |
RU2635490C1 (ru) * | 2016-06-30 | 2017-11-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения лигатуры на медно-никелевой основе |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004113377A (ru) | 2005-10-27 |
RU2269586C9 (ru) | 2016-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100406159C (zh) | 一种使Mg-Al-Zn基铸造镁合金获得高强度高韧性的方法 | |
CN103866154A (zh) | 一种复合材料中微纳米颗粒增强相的弥散分布方法 | |
MX2007012881A (es) | Metodo para agregar boro a aleaciones metalicas. | |
CN103691909A (zh) | 一种铝/镁固液复合铸造成型方法 | |
CN102057074A (zh) | A1基合金溅射靶材的制造方法 | |
CN104357715A (zh) | 汽车变速器泵体专用铝合金及其制备方法 | |
CN103691910A (zh) | 一种铝包镁复合板材制备方法 | |
JP2001342478A (ja) | 金型潤滑用潤滑剤および高密度鉄基粉末成形体の製造方法 | |
CA2356253C (en) | A die lubricant comprising a higher-melting and a lower-melting lubricants | |
CZ245295A3 (en) | Magnesium alloys containing beryllium and process for producing thereof | |
RU2269586C1 (ru) | Способ приготовления лигатур и раскислителей | |
CN107130137A (zh) | 一种环保硅黄铜水龙头的低压铸造工艺 | |
US1950356A (en) | Method of making improved cutting and forming tools and wearresisting surfaces | |
JP2008179854A (ja) | 黒鉛球状化剤及びその製造方法 | |
CN102418009B (zh) | 一种可消解高硬度化合物的铝合金及其熔炼方法 | |
WO2013175988A1 (ja) | ボロン含有アルミニウム板材の製造方法 | |
Bazhin et al. | Specificity of the titanium-powder alloying tablets usage in aluminium alloys | |
JP2001181701A (ja) | 高強度高密度鉄基焼結体の製造方法 | |
EP0877658A1 (fr) | Masse d'alliage metallique pour formage a l'etat semi-solide | |
JP4507348B2 (ja) | 高密度鉄基粉末成形体および高密度鉄基焼結体の製造方法 | |
US5193605A (en) | Techniques for preparation of ingot metallurgical discontinuous composites | |
JP4326796B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄及びcv黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
RU2636212C1 (ru) | Способ получения титановой лигатуры для алюминиевых сплавов | |
US20060260778A1 (en) | Method for adding boron to metal alloys | |
RU2262415C1 (ru) | Способ получения легированного сплава железа из отходов производства |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120501 |
|
TH4A | Reissue of patent specification |