SU1744132A1 - Способ получени лигатуры дл модифицировани силуминов - Google Patents

Abstract

Использование: в литейном производстве , в технологии обработки оксидного алю- миниево-кремниевого сплава. Сущность: расплавл ют алюминий под слоем криолита , ввод т в расплав лигатуру, содержащую 12 - 70% стронци , рафинируют расплав, после рафинировани  расплав разливают со скоростью охлаждени  5«10г - 10 К/с. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к технологии получени  лигатур на основе алюмини  дл  модифицировани  силуминов.

Алюминиево-кремниевые сплавы имеют грубые включени  эвтектического кремни  и перед заливкой в литейные формы подвергаютс  модифицированию с целью измельчени  включений эвтектического кремни  и повышени  механических свойств отливок. Одним из элементов-модификаторов  вл етс  стронций, который вводитс  в расплав силумина преимущественно в виде лигатур.

Известно несколько способов получени  стронцийсодержащих лигатур.

Известен способ, согласно которому стронцийсодержащую лигатуру готов т из смеси SrSi (15 - 55% Sr, 40 - 75% Si) с порошком алюмини  либо со смесью алюмини  и магни , или с порошками AI-Mg сплавами. Лигатуру ввод т в расплав в виде прессованных брикетов.

Такой способ получени  лигатуры трудоемок и требует наличи  прессового и дозирующего оборудовани , что затрудн ет

его использование в промышленных масштабах .

Известен способ, который предусматривает получение барий-стронций-кремний-алюминиевой лигатуры путем растворени  сплава Sr-Ba-SI (содержащего 25 - 40% Sr, 3,5 - 17% Ва и 40 - 60% Si) в алюминии или силумине при 1100°С.

Данный способ получени  лигатуры из- за высокой температуры процесса сопровождаетс  повышенным угаром стронци  и бари , а также интенсивным насыщением лигатуры газами. Это снижает ее качество и может быть причиной р да дефектов модифицируемых сплавов.

Получение лигатуры алюминий-стронций-титан-бор производитс  в индукционных печах путем присадки в жидкий алюминий металлического стронци  и сплава AI-Ti-B. Температура приготовлени  лигатуры должна быть в пределах 800 - 1100°С, что обеспечивает получение в структуре лигатуры мелких частиц фазы SrAU (20 - 100 мкм). Более низка  температура приготовлени  лигатуры приводит к укрупнению фазы SrAU до 50 - 300 мкм и.

fe

VI

N Јь

СлЗ Ю

следовательно, уменьшению ее модифицирующего действи .

Такой способ получени  лигатуры также сопровождаетс  угаром стронци  и насыщением ее газами, что отрицательно вли ет на качество модифицируемых сплавов,

Согласно известному способу лигатуру с содержанием 35 - 70% стронци  можно получить сплавлением исходных компонентов (алюмини  и стронци ) в вакууме или в инертной атмосфере в специальных реакторах . При такой концентрации стронци  в структуре лигатуры присутствуют крупные включени  алюминидов стронци  SrAU и SrAl2. Температура плавлени  их составл ет соответственно 1040 и 940°С. Это затрудн ет процесс растворени  лигатуры и ее усвоение при модифицировании.

Из научно-технической литературы известно , что стронцийсодержащие промышленные лигатуры отличаютс  повышенным газосодержанием и плохим усвоением из-за наличи  в структуре крупных алюминидов стронци  с высокой температурой плавлени .

С целью снижени  газонасыщенности лигатуры, содержащей 45% стронци , предлагаетс  производить ее переплав в вакууме с последующей кристаллизацией в вакууме. Это позвол ет снизить пористость в отливках при модифицировании, но усложн ет технологию модифицировани . Кроме того, данный способ получени  лигатуры не решает проблему ее плохой растворимости и может быть реализован только при наличии вакуумных плавильных печей, Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ, согласно которому получение лигатуры включает расплавление алюмини , ввод в расплав лигатуры AI - 30% Sr, охлаждение расплава до температуры 750 - 780°С и рафинирование.

Такой способ производства п типроцентной стронциевой лигатуры позвол ет получать относительно плотную лигатуру.

Однако данный способ также имеет р д недостатков:

происходит интенсивный угар стронци , так как расплав лигатуры не защищен флюсом;

в структуре лигатуры остаютс  крупные тугоплавкие алюминиды стронци  ЗгАЦ, которые потом плохо усваиваютс  расплавом силумина;

полученна  лигатура содержит много алюмини  и обладает достаточной прочностью и пластичностью, что затрудн ет ее дозирование;

из-за низких скоростей охлаждени  наблюдаетс  ликваци  лигатуры и ее повторное насыщение водородом при затвердевании .

Цель изобретени  - повышение механических свойств и снижение газосодержани 

силуминов, модифицированных стронцием. Поставленна  цель достигаетс  тем, что стронцийсодержаща  лигатура с концентрацией стронци  12 - 70% раствор етс  в жидком алюминии при температуре 850 0 900° С под слоем криолита (NaaAIFe) дл  получени  расплава, содержащего 10% стронци , рафинируетс  и разливаетс  со скоростью охлаждени  5«102 - 104 К/с, например , на вращающийс  валок медного во5 доохлаждэемого кристаллизатора дл  получени  лент толщиной 2-3 мм.

Проверку эффективности действи  полученной лигатуры провод т на сплаве АК12 пч. Дл  этого используют промышленную

0 лигатуру AI - 30% Sr, В печи сопротивлени  в графитошамотном тигле расплавл ют алюминий и перегревают до 850°С. Поверхность расплавленного алюмини  защищают слоем криолита из расчета 2% от массы рас5 плава и добавл ют промышленную лигатуру под слой криолита до получени  лигатуры AI - 10% Sr. После 30-минутной выдержки и тщательного перемешивани  расплава провод т рафинирование за счет ввода в рас0 плав в стальном колокольчике серы в количестве 0,05% от массы расплава. После 10-минутной выдержки и сн ти  шлака провод т разливку лигатуры на медный водоох- лаждземый валок кристаллизатора,

5 вращающийс  со скоростью 0,2 - 1 м/с (5 - 25 об/мин), что обеспечивает получение ленточной лигатуры толщиной 1-3 мм, охлажденной со скоростью 510 - 10 К/с. Скорость охлаждени  рассчитывают по из0 вестной методике в зависимости от скорости вращени  валка-кристаллизатора.

Эффективность действи  полученной лигатуры оценивают по уровню механических свойств плотности и газосодержанию.

5 Газосодержание расплава оценивают на установке ДарделлоТудченко по методу первого пузырька. Плотность определ ют методом гидростатического взвешивани , механические свойства оценивают по стан0 дартной методике на литых кокильных разрывных образцах. Дл  сравнени  сплав АК12пч модифицируют п типроцентной лигатурой , полученной по известному способу .

5 Результаты испытаний приведены в таблице.

Предлагаемый способ получени  лигатуры обеспечивает получение более высоких механических свойств и меньшего газосодержани  сплавов, что позвол ет

получать более качественное литье. В данном случае модифицирующее действие стронци  на включени  эвтектического кремни  не сопровождаетс  увеличением газосодержани  сплава, так как дл  модифицировани  используетс  плотна  лигатура , свободна  от газовых включений. Это обеспечивает получение более высокого уровн  механических свойств сплава АК12пч по сравнению с модифицированием кусковой лигатурой. Благодар  высокой скорости охлаждени  включени  ЗгАЦ в лигатуре наход тс  в мелкодисперсной форме и при вводе в расплав тонкие ленточки лигатуры быстро прогреваютс  и раствор ютс  независимо от используемого плавильного агрегата. Ленточна  форма модификатора позвол ет также легко его дозировать.

При увеличении скорости вращени  во- доохлаждаемого валка-кристаллизатора более 1 м/с (25 об/мин) скорость охлаждени  лигатуры достигает 104 К/с, а лигатурна  лента имеет толщину около 1 мм с развитой окисленной поверхностью. Использование такой лигатуры загр зн ет расплав окисны- ми пленками и обеспечивает более низкий уровень физико-механических свойств отливок . Снижение скорости вращени  валка- кристаллизатора до 0,2 м/с (5 об/мин) обеспечивает скорость охлаждени  лигатуры 5«102 К/с. Это приводит к укрупнению включений ЗгАЦ в лигатуре и утолщению ленты, что затрудн ет ее прогрев и растворение . Поэтому наиболее оптимальной  вл етс  скорость охлаждени  лигатуры 10 К/с, котора  достигаетс  при скорости вращени  валка-кристаллизатора 0.6 м/с (15

об/мин) и обеспечивает наиболее высокий уровень физико-механических свойств силуминов при модифицировании. При этом положительное вли ние на свойства силумина

оказывает также сама основа лигатуры, включени  которой  вл ютс  дополнительными центрами кристаллизации зерен а- твердого раствора кремни  в алюминии. Предлагаемый способ получени  лигатуры позвол ет расширить область применени  стронци  как модификатора, снизить металлоемкость отливок за счет стабильного получени  более высоких механических свойств, сократить расход лигатуры и может

быть реализован как в цветно-литейных цехах , так и металлургических комбинатах, выпускающих стронциевые кусковые лигатуры.

Формула и-з обретени 

Claims (2)

1. Способ получени  лигатуры дл  модифицировани  силуминов, преимущественно содержащей 10% стронци , включающий расплавление алюмини , введение в расплав лигатуры, содержащей 12 - 70% стронци , рафинирование расплава, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механических свойств и снижени  газосодержани  силуминов, плавку ведут под слоем криолита, а после рафинировани 

расплав разливают со скоростью охлаждени  5 10 - 10 К/с с получением лент толщиной 2-3 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что разливку осуществл ют на вращающийс  валок медного водоохлаждаемого кристаллизатора.

Величи) роб..в«| строил

МЛС.

к(предлагаешь, способ

Известный способ | снл

-::-;;г;гг;Г.«7Гс™ (л««.. J1 с

(ИЦ2Л «.«I) .к .Y------

7 ТКГ7«7Г7Г Я7ГмГг «:. v Ј.. л -ЬкМгй- №

$ К.

кг/ /fuOr

С.. «. Ммо;.

Ц1а |I кг/м

ей /

ЮОг

3

5

75

10

150 163

170 173 179

М 7,5 9,0 8,9 8,5

2,671 2.669 г. 667 2,661. 2.658

0,16 0,17 0,19 0,20 0,22

150

166

179 IS 186

.к .Y------

мГг «:. v Ј.. л -ЬкМгй- №

«. Ммо;.

I кг/м

.в

,6

.е

3,3

2,671 2.670 2,670 2,669

ей /

ЮОг

0,16 0,16 0,18 0,18

150 171 38 197

4.82.671

9,72.671

И,5Z,671

Н,22,671

2,668 -0,19 195 13,5 2,67

0,16 0,16 0.16 0,17 0,17

150 168 183 189

190

М

8Л

13,5

12,8

12,3

2,671 2,670 2|670 2,669 2,668

V,, en /UCi0 ,16 0,16 0,17 0,17 0,18