RU2321649C1

RU2321649C1 - Method of preparing silumins

Info

Publication number: RU2321649C1
Application number: RU2006129078/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Афанасьев (RU); Владимир Константинович Афанасьев; Андрей Владимирович Горшенин (RU); Андрей Владимирович Горшенин; Марина Владимировна Попова (RU); Марина Владимировна Попова; ев Максим Владимирович Масл (RU); Максим Владимирович Масляев; ва Екатерина Викторовна Слюн (RU); Екатерина Викторовна Слюнява
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-04-10

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to preparation of alloys based aluminum and silicon: silumins. Charge silicon is preheated at 900-1000°C in water steam atmospheric for 5-15 h and then added to aluminum melt.

EFFECT: lowered linear expansion coefficient of silumins within the range 150 to 300°C.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для приготовления сплавов алюминия с кремнием - силуминов.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and can be used for the preparation of aluminum alloys with silicon - silumins.

Известен способ приготовления силуминов, включающий введение шихтового кремния в расплав алюминия, при этом кремний предварительно подвергают гальваническому наводороживанию в 20%-ном растворе серной кислоты (см. а.с. 527479, С22С 1/02, опубл. 05.09.1976, Бюл. №33).A known method of preparation of silumins, including the introduction of charge silicon into an aluminum melt, the silicon is previously subjected to galvanic hydrogenation in a 20% solution of sulfuric acid (see AS 527479, C22C 1/02, publ. 09/09/1976, Bull. No. 33).

Недостатком этого способа является получение высоких значений коэффициента линейного расширения во всем температурном диапазоне испытаний (20-450°С).The disadvantage of this method is to obtain high values of the coefficient of linear expansion in the entire temperature range of the tests (20-450 ° C).

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силуминов, включающий введение шихтового кремния в расплав алюминия, при этом кремний предварительно нагревают при температуре на 40-100°С ниже температуры солидуса, выдерживают при этой температуре в течение 4-10 часов и охлаждают в воде (см. а.с. 412269, кл. С22С 1/02, опубл. 25.01.1974, Бюл. №3).The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a method for producing silumins, including the introduction of charge silicon into the aluminum melt, while the silicon is preheated at a temperature of 40-100 ° C below the solidus temperature, kept at this temperature for 4-10 hours and cooled in water (see AS 412269, class C22C 1/02, publ. 01.25.1974, Bull. No. 3).

Известный способ обеспечивает снижение значений коэффициента линейного расширения (КЛР) силуминов, однако это снижение недостаточно для доэвтектических силуминов, из которых зачастую изготавливают поршни ДВС, в интервале 150-300°С, т.е. в рабочем интервале эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности автомобиля.The known method provides a decrease in the values of the linear expansion coefficient (CLC) of silumins, however, this decrease is not enough for pre-eutectic silumins, from which the internal combustion engine pistons are often made, in the range of 150-300 ° C, i.e. in the operating interval of operation of the pistons of internal combustion engines (ICE), in particular a car.

Это обусловлено следующим: при обработке по известному способу нагретый шихтовый кремний с высоких температур охлаждают в воду, вокруг него образуется атмосфера влажного водяного пара, являющегося основным поставщиком водорода в кремний. This is due to the following: when processed according to the known method, the heated charge silicon is cooled into water from high temperatures, an atmosphere of moist water vapor is formed around it, which is the main supplier of hydrogen to silicon.

Задачей изобретения является снижение значений коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С.The objective of the invention is to reduce the coefficient of linear expansion of silumins in the range of 150-300 ° C.

Поставленная задача решается следующим образом: в способе получения силуминов, включающем введение шихтового кремния в расплав алюминия, шихтовый кремний перед введением в расплав нагревают в атмосфере водяного пара при 900-1000°С в течение 5-15 часов. Нагрев и выдержка шихтового кремния при температуре 900-1000°С в атмосфере водяного пара означает, что водяной пар перегрет и является окислительной средой. В связи с этим, согласно механизму У.Эванса, уменьшается содержание водорода в кремнии, т.е. по сути, такой нагрев является дегазирующим. Поэтому получение силуминов с использованием шихтового кремния, обработанного по предлагаемому способу, наиболее существенно снижает КЛР в интервале 150-300°С, т.е. в рабочем интервале температур эксплуатации поршней ДВС.The problem is solved as follows: in a method for producing silumins, including the introduction of charge silicon into the aluminum melt, charge silicon is heated in the atmosphere of water vapor at 900-1000 ° C for 5-15 hours before being introduced into the melt. Heating and aging of charge silicon at a temperature of 900-1000 ° C in an atmosphere of water vapor means that water vapor is overheated and is an oxidizing medium. In this regard, according to the mechanism of W. Evans, the hydrogen content in silicon decreases, i.e. in fact, such heating is degassing. Therefore, the production of silumins using charge silicon processed by the proposed method most significantly reduces the CRC in the range of 150-300 ° C, i.e. in the operating temperature range of the operation of the internal combustion engine pistons.

Выбранный температурный (900-1000°С) и временной (5-15 часов) режимы обработки шихтового кремния являются оптимальными для решения поставленной задачи.The selected temperature (900-1000 ° С) and time (5-15 hours) processing conditions of charge silicon are optimal for solving the task.

Пример. Испытания проводили на сплавах на основе Al - 11% Si. Приготовление сплавов проводили в алезидовом тигле, кремний вводили при температуре 730-750°С и выдерживали до полного растворения, заливку сплавов проводили с температуры 720°С в земляную форму и алюминиевый кокиль, подогретый до 100-150°С. Сплавы готовили на шихтовом кремнии без предварительной обработки и обработанном по известному и предлагаемому способам. Из отливок готовили дилатометрические образцы. Измерения КЛР проводили на дилатометре системы Шевенар. Результаты измерений приведены в таблице.Example. The tests were carried out on alloys based on Al - 11% Si. The alloys were prepared in an alesid crucible, silicon was introduced at a temperature of 730–750 ° С and kept until complete dissolution, the alloys were poured from a temperature of 720 ° С into an earthen mold and an aluminum chill mold heated to 100–150 ° С. Alloys were prepared on charge silicon without preliminary treatment and processed according to the known and proposed methods. Dilatometric samples were prepared from castings. CLC measurements were carried out on a dilatometer of the Shevenar system. The measurement results are shown in the table.

Как видно из приведенных результатов, использование предлагаемого способа получения силуминов с предварительной обработкой шихтового кремния позволяет снизить значение КЛР в интервале 150-300°С в среднем на (0,85-4,42)·10^-6, град^-1, что весьма существенно для повышения эксплуатационной стойкости поршней ДВС.As can be seen from the above results, the use of the proposed method for producing silumins with preliminary processing of charge silicon allows to reduce the value of the CRC in the range of 150-300 ° C on average by (0.85-4.42) · 10 ^-6 , deg ^-1 , which is very significantly to increase the operational stability of the internal combustion engine pistons.

Claims

A method of producing silumins, including the introduction of charge silicon into an aluminum melt, characterized in that the charge silicon is heated in an atmosphere of water vapor at 900-1000 ° C for 5-15 hours before being introduced into the melt.