UA127367U

UA127367U - METHOD OF OBTAINING FOUNDRY ALUMINUM ALLOYS FROM WASTE

Info

Publication number: UA127367U
Application number: UAU201802329U
Authority: UA
Inventors: Юрій Валерійович Доценко; Вадим Юрійович Селівьорстов; Наталія Вікторівна Доценко; Тетяна Віталіївна Селівьорстова
Original assignee: Національна Металургійна Академія України
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-07-25

Abstract

Спосіб отримання ливарних алюмінієвих сплавів з відходів включає розплавлення основної шихти, легування, рафінування, модифікування та розливання розплаву. При цьому використовують дуплекс-процес: роторна піч - піч опору, при якому на першому етапі в роторній печі здійснюють завантаження та розплавлення до температури 800(950 °C основної шихти, що може складатися зі стружки та інших дрібнодисперсних відходів, крупногабаритного брухту, флюсу, алюмінійвмісного шлаку в будь-якому поєднанні, а на другому етапі отриманий в роторній печі рідкий метал при температурі 800(850 °C переміщується у піч опору, в якій проводять технологічні операції легування, рафінування та модифікування.A method of obtaining cast aluminum alloys from waste involves the melting of the primary charge, doping, refining, modifying and pouring the melt. They use the duplex process: rotary kiln - resistance furnace, in which the first stage in the rotary kiln is carried out loading and melting to a temperature of 800 (950 ° C main charge, which may consist of chips and other fine waste, large scrap, flux, aluminum-containing slag in any combination, and in the second step, the liquid metal obtained in the rotary kiln at 800 (850 ° C) is moved to a resistance furnace in which alloying, refining and modification operations are carried out.

Description

Корисна модель належить до ливарного виробництва та металургії кольорових металів, зокрема до технології отримання ливарних алюмінієвих сплавів.The useful model belongs to foundry production and metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the technology of obtaining cast aluminum alloys.

Відомий "Способ переплава стружки и других дисперсньїх отходов металлов и сплавов в среде твердожидкого металла" (патент Російської федерації Мо 2135613, С2287/00, С2289/10, опубл. в 1999 р.). Спосіб, згідно з прототипом, включає переплав стружки та відходів в середовищі твердорідкого металу. Середовище рідкого металу добре змочує стружку, захищає її від окислення та проводить тепло, що забезпечує швидке прогрівання та плавлення стружки.The well-known "Method of remelting shavings and other dispersed metal and alloy waste in a solid-liquid metal medium" (patent of the Russian Federation Mo 2135613, C2287/00, C2289/10, published in 1999). The method, according to the prototype, includes remelting of chips and waste in a solid-liquid metal environment. The liquid metal medium wets the chip well, protects it from oxidation and conducts heat, which ensures rapid heating and melting of the chip.

При цьому стружку та інші дисперсні відходи вводять в твердорідкий метал після попереднього прогріву відходів теплом рідкого металу в печі.At the same time, shavings and other dispersed waste are introduced into the solid-liquid metal after preliminary heating of the waste with the heat of the liquid metal in the furnace.

До недоліків способу переплаву відходів металів і сплавів належить наступне. Неможливо отримати якісний сплав заданого хімічного складу з причини неможливості ефективного проведення комплексу технологічних операцій, що включають процеси легування та рафінування. Також, процес переплаву передбачає використання як твердої шихти тільки стружки та інших дрібнодисперсних відходів, не передбачає використання шлаку та крупногабаритного брухту.The disadvantages of the method of remelting waste metals and alloys include the following. It is impossible to obtain a high-quality alloy of a given chemical composition due to the impossibility of effectively carrying out a complex of technological operations, which include alloying and refining processes. Also, the remelting process involves the use of only shavings and other finely dispersed waste as a solid charge, it does not involve the use of slag and large-sized scrap.

Відомий спосіб отримання алюмінієвого сплаву (Никитин В.И. Наследственность в литих сплавах. - Самара: СамгГТУ, 1995.-249 с, с.186), що полягає в перегріванні розплаву до 1080-1090 С, подальшому охолодженні шляхом вистоювання і заливки при температурі 700 "С, при якій працюють водоохолоджувані валки. Недоліком цього способу є вистоювання розплаву, яке призводить до насичення розплаву газами і неметалевими включеннями, а також збільшення часу ведення плавки.There is a known method of obtaining an aluminum alloy (Nikitin V.Y. Nasledstvennost v lytyh splavakh. - Samara: SamgGTU, 1995.-249 p., p.186), which consists in overheating the melt to 1080-1090 C, further cooling by standing and pouring at temperature of 700 "C, at which water-cooled rolls work. The disadvantage of this method is the standing of the melt, which leads to saturation of the melt with gases and non-metallic inclusions, as well as an increase in the time of melting.

Відомий "Способ получения литейньїх алюминиевьїх сплавов из вторичного сьірья" (патентThe well-known "Method of obtaining cast aluminum alloys from secondary sulfur" (patent

Російської федерації Мо 2351670, С22С1/02, опубл. в 2009 р.). Це технічне рішення прийняте за найближчий аналог (прототип), при якому проводять розплавлення шихтових матеріалів, перегрівання розплаву до 990-1000 "С, витримку розплаву при температурі перегрівання, охолодження розплаву попередньо підготовленою твердою металевою шихтою, рафінування та розливання розплаву. Завантаження попередньо підготовленої твердої металевої шихти роблять порційно. Перша порція вводиться при температурі перегрівання і становить 8-40 95 від маси основної шихти. Друга порція вводиться при температурі 860--870 "С і становить 4--6 95 відof the Russian Federation Mo 2351670, С22С1/02, publ. in 2009). This technical solution is adopted as the closest analogue (prototype), in which the melting of charge materials, overheating of the melt to 990-1000 "C, holding of the melt at the temperature of overheating, cooling of the melt with a previously prepared solid metal charge, refining and pouring of the melt are carried out. Loading of the previously prepared solid metal charge is made in portions. The first portion is introduced at the temperature of overheating and is 8-40 95 of the mass of the main charge. The second portion is introduced at a temperature of 860--870 "C and is 4--6 95 of

Зо маси основної шихти. Третя порція вводиться при температурі 750--760 "С і становить 4--6 95 від маси основної шихти.From the mass of the main charge. The third portion is introduced at a temperature of 750--760 "С and is 4--6 95 of the mass of the main charge.

Ознаками прототипу, що співпадають з істотними ознаками корисної моделі, що заявляється, є: розплавлення основної шихти, рафінування та розливання розплаву.Features of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed utility model, are: melting of the main charge, refining and pouring of the melt.

До недоліків способу можна віднести наступні. Перегрівання розплаву до 990-1000 С та витримка при температурі перегрівання призводить до насичення розплаву газами та неметалевими включеннями, підвищеного вигоряння легуючих елементів. Технологічна операція попередньої підготовки твердої металевої шихти потребує спеціального обладнання та не гарантує стабільного хімічного складу шихтової заготовки. Порційне завантаження шихтових матеріалів викликає підвищене вигоряння основних компонентів сплаву та потребує допоміжного устаткування. Сукупність усіх цих факторів значно ускладнює технологічний процес, призводить до підвищеної нестабільності окремих параметрів та негативним чином впливає на вихід придатного та, відповідно, економічну ефективність процесу.The disadvantages of the method include the following. Overheating of the melt to 990-1000 C and holding at the temperature of overheating leads to saturation of the melt with gases and non-metallic inclusions, increased burnout of alloying elements. The technological operation of preliminary preparation of a solid metal charge requires special equipment and does not guarantee a stable chemical composition of the charge preparation. Portion loading of charge materials causes increased burnout of the main components of the alloy and requires auxiliary equipment. The combination of all these factors significantly complicates the technological process, leads to increased instability of individual parameters and negatively affects the output of the suitable and, accordingly, the economic efficiency of the process.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб отримання ливарних алюмінієвих сплавів з відходів, що дозволяє виплавляти високоякісні алюмінієві сплави з використанням в шихті відходів алюмінієвих сплавів без необхідності їхньої спеціальної попередньої підготовки, без обмежень за хімічним складом та ступенем дисперсності, включаючи алюмінійвмісний шлак.The useful model is based on the task of improving the method of obtaining foundry aluminum alloys from waste, which allows smelting high-quality aluminum alloys using aluminum alloy waste in the charge without the need for their special preliminary preparation, without restrictions on the chemical composition and degree of dispersion, including aluminum-containing slag.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання ливарних алюмінієвих сплавів шляхом розплавлення основної шихти, легування, рафінування, модифікування та розливання розплаву, згідно з корисною моделлю, використовується дуплексо-процесу: роторна піч - піч опору, при якому на першому етапі в роторній печі здійснюють завантаження та розплавлення до температури 800-950 С основної шихти, що може складатися зі стружки та інших дрібнодисперсних відходів, крупногабаритного брухту, флюсу, алюмінійвмісного шлаку в будь- якому поєднанні, а на другому етапі отриманий в роторній печі рідкий метал при температурі 800-850 С переміщується у піч опору, в якій проводять технологічні операції легування, рафінування та модифікування.The task is solved by the fact that in the method of obtaining cast aluminum alloys by melting the main charge, alloying, refining, modifying and pouring the melt, according to a useful model, a duplex process is used: rotary furnace - resistance furnace, in which at the first stage in the rotary furnace carry out loading and melting to a temperature of 800-950 C of the main charge, which can consist of shavings and other finely dispersed waste, large-sized scrap, flux, aluminum-containing slag in any combination, and in the second stage, the liquid metal obtained in a rotary furnace at a temperature of 800- 850 C is moved to the resistance furnace, in which technological operations of alloying, refining and modification are carried out.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак корисної моделі й технічним результатом, що досягається, забезпечується наступним. Те, що використовується дуплекс- процес: роторна піч - піч опору, дає можливість на першому етапі переплаву в роторній печі бо отримати однорідний за хімічним складом та температурою об'єм рідкого металу з шихти, що може складатися зі стружки та інших дрібнодисперсних відходів, крупногабаритного брухту, алюмінійвмісного шлаку в будь-якому поєднанні (визначається технологічною інструкцією). При цьому є можливість в процесі плавки скачувати та наводити шлак, вводити рафінуючі флюси для підвищення виходу придатного рідкого металу. Максимальна температура розплаву протягом цього технологічного етапу становить 800-950 С. На другому етапі отриманий в роторній печі рідкий метал при температурі 800-850 "С переміщується у піч опору, в якій проводять технологічні операції легування, рафінування та модифікування. При цьому підвищується вихід придатного завдяки можливості скорочення часу на здійснення технологічних операцій легування, рафінування та модифікування, зменшення вигоряння основних компонентів сплаву, недопущення надмірного насичення розплаву газами та неметалевими включеннями, зручності реалізації вищенаведених технологічних операцій, що дозволяє в результаті отримати якісний сплав заданого хімічного складу та зробити спосіб більш економічно ефективним.The causal relationship between the set of essential features of a useful model and the achieved technical result is provided by the following. The fact that a duplex process is used: a rotary furnace - a resistance furnace makes it possible at the first stage of remelting in a rotary furnace to obtain a volume of liquid metal that is homogeneous in terms of chemical composition and temperature from a charge that can consist of chips and other finely dispersed waste, large-sized scrap, aluminum-containing slag in any combination (determined by the technological instructions). At the same time, there is an opportunity in the smelting process to pump and introduce slag, to introduce refining fluxes to increase the yield of suitable liquid metal. The maximum temperature of the melt during this technological stage is 800-950 C. At the second stage, the liquid metal obtained in the rotary furnace at a temperature of 800-850 "C is moved to the resistance furnace, in which the technological operations of alloying, refining and modification are carried out. At the same time, the yield of suitable due to the possibility of reducing the time required for the implementation of alloying, refining and modification technological operations, reducing the burnout of the main components of the alloy, preventing excessive saturation of the melt with gases and non-metallic inclusions, the ease of implementation of the above technological operations, which allows to obtain a high-quality alloy of a given chemical composition as a result and to make the method more economical effective

Приклад здійснення способу. Плавку стружки сплавів, що деформуються АМг4, АМг5, АМгб проводили в роторній печі РІП-000. Плавку вели під покровно-рафінуючим флюсом. Як флюс застосовували карналіт (МоСі2-КСЇ) в кількості 30 95 від маси завалки. Завантаження шихти проводили в порожню піч, розігріту до 750-800 "С при включеному пальнику в два прийоми. Піч нагрівали протягом 30-45 хвилин для осідання шихти, після чого завантажували решту шихти і флюси. Температуру розплаву доводили до 750-800 "С. Злив металу проводили в ківш, підігрітий до 600-700 С, а потім розплав зливали у піч опору Н4і3-0048, в якій доводили температуру до 750-800 "С, вводили лігатури А/І-5і, АІ-Мп, АІ-Ті з метою отримання сплавуAn example of the implementation of the method. Melting of chips of deformable alloys AMg4, AMg5, AMgb was carried out in a RIP-000 rotary furnace. Melting was carried out under a coating-refining flux. As a flux, carnalite (MoSi2-XII) was used in the amount of 30 95 from the weight of the backfill. The charge was loaded into an empty furnace heated to 750-800 "C with the burner on in two steps. The furnace was heated for 30-45 minutes to settle the charge, after which the rest of the charge and flux were loaded. The temperature of the melt was brought to 750-800 "C. The metal was poured into a ladle heated to 600-700 C, and then the melt was poured into the H4i3-0048 resistance furnace, in which the temperature was brought to 750-800 "C, ligatures A/I-5i, AI-Mp, AI-Ti were introduced in order to obtain an alloy

АК5МГЗ. Потім після розплавлення лігатури підвищували температуру розплаву до 740-760 "С, вводили магній і ретельно перемішували розплав. Рафінування розплаву здійснювали при температурі 740-750 "С гексахлоретаном (СгСів) в кількості 0,3-0,5 9о від маси рідкого металу.AK5MGZ. Then, after melting the ligature, the temperature of the melt was raised to 740-760 "C, magnesium was introduced and the melt was thoroughly mixed. The melt was refined at a temperature of 740-750 "C with hexachloroethane (SgSiv) in the amount of 0.3-0.5% by weight of the liquid metal.

Після закінчення рафінування з поверхні розплаву видаляли шлак та розливали розплав по формах.After finishing refining, slag was removed from the surface of the melt and the melt was poured into molds.

Спосіб дозволяє виплавляти високоякісні сплави з використанням в шихті відходів алюмінієвих сплавів та лігатур без необхідності їхньої спеціальної попередньої підготовки, без обмежень за хімічним складом та ступенем дисперсності, включаючи алюмінійвмісний шлак.The method makes it possible to smelt high-quality alloys using waste aluminum alloys and ligatures in the charge without the need for their special preliminary preparation, without restrictions on chemical composition and degree of dispersion, including aluminum-containing slag.

ЗоZo

Claims

UTILITY MODEL FORMULA A method of obtaining cast aluminum alloys from waste, which includes melting the main charge, alloying, refining, modifying and pouring the melt, which differs

With 5, the duplex process is used: a rotary furnace is a resistance furnace, in which, at the first stage, the main charge is loaded and melted to a temperature of 800-950 "C in the rotary furnace, which can consist of shavings and other finely dispersed waste, large-sized scrap, flux, aluminum-containing slag in any combination, and in the second stage, the liquid metal obtained in the rotary furnace at a temperature of 800-850 "C is moved to a resistance furnace, in which

40 carry out alloying, refining and modification technological operations.