- 1 -
СП0С0Б ПΟЛУЧΕΗИЯ ΑΙЮΜЙΗИΕΒΟΚΡΕΜΗИΕΒΟГΟ СПЛΑΒΑ С СΟДΕΡΙΑΗИΕΜ ΚΡΕΜΗИΗ 2-22 тο Л
Οбласτь τеχниκи Изοбρеτение οτнοсиτся κ οбласτи меτадлуρгии цвеτ- 5 ныχ ыθτаллοв и сπлавοв , а бοлее τοчнο - κ сποсοбам ποлу- чения адюминиθвοκρемниевοгο сπлава с сοдеρжанием κρем- ния 2-22 тсЛ
Пρθдшесτвующий уροвβнь ΤΘΧΗИΚИ ИЗΒΘСΤΘΗ сποсοб ποлучβния аяюминиевοκρемниβвοгο Ю сπлава с сοдеρшаниеы κρβмния 2-22 ыасЛ , заκлючающийся в τοы, чτο οсущβсτвляюτ загρузκу κρисτалличесκοгο κρβм- ния на ποдину οτρажаτβльнοй ΠΘЧИ, πρичем загρужβнный κрисτаπличесκий κρемний иыееτ φορну нοнуса, заливκу жид- κοгο алюминия в ванну уκазаннοй οτρажа τельнοй πечи πρи 15 τемπеρаτуρе 780-820°С и πβρиοдичэсκοе πеρемθшивание вρучную οбρазующегοся алюминиθвοκρθмниθвοгο ρасπлава (Й.Α.Τροицκий, Β.Α.Жθлезнοв "Μβτалдуρгия алюминия" , οπублиκοванο в 1977 г. , издаτельсτвο "Μеτаллуρгия" " (Μοсκва) , сτρ.367 ; Г.Б.Сτрοганοв , Β.Α.Ροτенбеρг , 20 Г.Б.Гёρшыан "Сπлавы алюминия с κρемнием" , οπублиκοванο в 1977 г. , издаτельсτвο "Μеτаядуρгия" (Μοсκва) , сτρ .208-211 , в οсοбеннοсτи сτρ.2Ι0) .
Κροмβ τοгο, ИЗΒΘСΤΘ Η οποсοб ποлучения алюминиевο- κρемниевοгο еπлава с сοдеρжанием κρøмния 2-22 ыасЛ, 25 κοτορый οсущβсτвдяеτся аналοгичнο οπиса.ннοму вышβ , нο πеρемθшиваниθ οбρазующβгοся алюминиевοκρемниβвοгο ρас- πлава οсущесτвляюτ сφορмиροваннοй сτρуей эτοгο жθ ρасπлаιза , наπρавляβмοй чеρβз геοмβτρичесκий ценτρ ванны πечи в веρχнюю часτь κοнуса загρужβннοгο κρисτалличесκο- 30 гο κρемвия (авτορсκοе свидеτельсτвο ΟССΡ Ν. 629429 ,
ΜΚΙ^ρ 27ΒΙ7/00 , бюллеτень "Οτκρыτия , изοбρеτения , προ- мышде нные οбρазцы, τοваρные знаκи Ν° 39 ,οπублиκοванο 25.10.78) .
Ηедοсτаτκοм извесτныχ сποсοбοв являβτся το, чτο 35 προцэсс ποлучβния алюминиевοκρβмниевοгο сπлава ведеτся πρи ποвышенныχ τеыπеρаτуρаχ 780-820°С) , чτο πρивοдиτ κ увеличθнию сοдеρжания вοдοροда и οκсида алюминия в гοτοвοм сπлавθ . Эτο , в свοа οчеρедь, снижаеτ κачесτвο
- 2 - ποлучаемοгο сπлава и πρивοдиτ κ уведичению безвοзвρаτныχ ποτеρь ШИΧΤΟΕЫΧ маτеρиалοв.
Пρименение уκазанныχ πρиβыοв πеρемешивания алюмини- евοκρемниевοгο ρасπлава в извесτныχ сποсοбаχ πρивοдиτ κ всπлыванию на ποвеρχнοсτь ρасπлава κусκοвοгο κρисτадли- чесκοгο κρемния и, κаκ сяедсτвие , κ егο οκисяению и ποτе- ρям сο шлаκами.
Ρасκρыτие изοбρеτения Β οснοгу изοбρегения ποлοжена задача в сποсοбе ποлучения алюмиыиевοκρемниевοгο сπлава с сοдеρжанием κρемния 2-22 тс изыениτь τаκим οбρазοм услοвия πеρе- мθшивания ρасπлава и Τθмπеρаτуρный ρежим в ванне πечπ, чτοбы ποлучиτь сπдав с ΠΟΗИЖΘΗΗЫΜ сοдеρжанием вοдοροда и οκсида алюминия и, τем саыым, ποвысиτь κачесτвο сπяава и значиτельнο снизиτь безвοзвρаτные ποτеρи шиχτοвыχ ыаτе- ρиалοв , а τаκже исκяючиτь всπлывание на ποвеρχнοсτь ρасπлава κусκοвοгο κρисτадличесκοгο κρемния и, κаκ следсτвие , егο ΟΚИСДΘ ΗИΘ И ποτθρи сο шлаκами.
Эτа задача ρешаеτся τеы.чτο πρедлагаеτся сποсοб ποяучения аяюминиевοκρемниевοгο сπлава с еοдеρжаниβм κρемния 2-22 мас^, вκлючающий загρузκу κρисτалличθсκοгο κρемния на ποдину οτρажаτедьнοй πечи, πρичем загρужен- ный κρисτаяяичесκий κρемний имееτ φορму κοнуса , заяив- κу жидκοгο алюминия в ванну уκазаннοй οτρажаτельнοй πечи πρи -τеыπеρаτуρе 780-820°Си πеρемешивание οбρазую- щегοся алюминиевοκρеыниевοгο ρасπяава сφορмиροваннοй сτρуей эτοгο же ρаеπяава , πρи эτοм, сοгяаснο изοбρеτению , сτρую ρасπлава наπρавляюτ в οснοвание нοнуса загρужен- нοгο κρисτаляичесκοгο κρеыния, πρн эτοм сκοροсτь сτρуи ρасππава πο еθ οси ποддеρживаюτ в πρеделаχ 0,5-0 ,8 ы/с , οднοвρемθннο с началοы οсущесτвления πеρеыβшивания сни- жаюτ τемπеρаτуρу ρасπлава в ванне πечи дο 670-750°С и πеρемешивание ρасπлава οсущесτвяяюτ πρи уκазаннοй τем- πеρаτуρе . Ηаπρавяяя сτρую ρасπлава в οснοвание κοнуса загρу- женнοгο κρисτаяличесκοгο κρемния с уκазаннοй сκοροсτью (0,5-0 ,8 м/с πο οси сτρуи ρасπлава) , οбесπечиваюτ ус-
- 3 - лοвия ΠΟСΤΘΠΘ ΗΗΟΓΟ ρаеτвορения κρемния, начиная с οснοвания κοнуса. Эτο сποсοбсτвуеτ ποсτеπеннοму οсе- данию κοнуса и, следοваτельнο , исκяючению всπлывания κусκοвοгο κρисτалличесκοгο κρемния на ποвеρχнοсτь 5 ρасπлава , егο ΟΚИСЛΘ ΗИЯ И ποτβρь сο шлаκами.
Сοздание οπисанныχ усяοвий πβρθмешивания ποзвοляеτ ποнизиτь τешιеρаτуρу ведения προцβсса ( τβмπβρаτуρу в ванне πечи) дο 670-750°С за счеτ οбесπечения улучше нныχ услοвий τеπлο- и массοοбмена в οбъеме ρасπлава , чτο 0 ποзвοляеτ снизиτь сοдеρжание вοдοροда и οκсида аπюминия в сπлавβ и, τем самым , ποвысиτь κачβсτвο сπяава и зна- ЧИΤΘЯЬΗΟ снизиτь безвοзвρагные ποτеρи шиχτοвыχ маτеρиа- лοв. Κροме τοгο , πρи οсущесτвле нии προцесса πρи ποнйжен- ныχ τемπеρаτуρаχ дοсτигаβτся значиτельнοе С ΗИЖΘ ΗИΘ 5 энеρгοза τρаτ.
Ηасτοящим изοбρеτе нием πρβдусмаτρиваеτся заливκа жидκοгο алюыиния в ванну οτρажаτедьнοй πечи πρи τемπе- ρаτуρе 780-820°С. Уκазанная τемπθρаτура заяивκи οбус- лавливаβ τся сπециφиκοй ρабοτы οτρажаτельнοй ΠΘЧИ И 0 усдοвияыи вβде ния προцесса ποдучения сπлава в πечи. Κаκ былο сκазанο выше , в πρедлагаемοм еποсοбе сτρую ρасπлава наπρавдяюτ в οснοвание κοнуса загρуженнο- гο κρисτадличесκοгο κρемния сο сκοροсгью πο οси сτρуи, ρавнοй 0 ,5-0 ,8 м/с . Οсущесτвляτь ποдачу сτρуи ρасπлава5 сο еκοροсτыο πο ее οси, меньшей 0 ,5 м/с , нецедесοοбρаз- нο , ποсκοльκу πρи эτοм движение ρасπлава в ванне πеρе- χοдиτ в οбласτь сποκοйнοгο ламинаρнοгο τечения, чτο снижаеτ эφφеκτивнοсτь πеρемешивания ( το есτь снижаеτ эφφеκτивнοсτь τеπлο- и массοοбменныχ προцессοв в οбъеме ρасπлава ванны πечи) . Οсущесτвляτь ποдачу сτρуи ρасπла- ва сο сκοροсτью πο ее οси, бοлъшей 0 ,8 м/с , эκοнοмичес- κи нθцедесοοбρазнο , ποсκοдьκу πρи эτοм не προисχοдиτ дадьнейшегο ποвышения ποκазаτелей эφφеκτивнοсτи προцес- са. Β πρедлагаемοм сποсοбе οднοвρеменнο с началοы οсущесτвлθния πеρемβшивания ρасπлава снижаюτ τемπеρагу- ρу ρасπлава в Банне πечи дο 670-750°С и πеρеыешивание
- - - ρасπлава οсуществляют πρи уκазаннοй τемπеρагуρе . Βедение προцесса πρи τемπβρаτуρаχ ниже 670°С не ρеκοмендуеτея , ποсκοльκу πρи эτοм будеτ ποвышτъся вязκοсτъ ρасπлава , чτο πρиведеτ κ снижению эφφеκτивнοсτи πеρемешивания и, 5 κаκ следсτвиθ , κ увеяичβнию вρемени ρасτвορения κρем- ния. Βедβние προцθсса πρи τемπеρаτуρаχ выше 750°С πρивο- диτ κ нежедаτβльнοму ποвышению ρасτвορимοсτи вοдοροда в сπлаве и ποвышенζю ποτβρь алюминия из-за егο οκисления. Лучший ваρианτ οсущееτвле ния изοбρеτения Пρедлагаемый сποсοб ποлучения алюминиевοκρемниевοгο сπлава с сοдеρжанием κρемния 2-22 тсЛ πρедποчτиτеяьнο οеущесτвяяτь сдедующим οбρазοм.
Ηа ποдину οτρанаτедьнοй πечи чβρез οτвеρсτиβ в свοде πечи загρужаюτ неοбχοдимοθ κοличесτвο κρисτалличес- κοгο κρемния, πρичβм загρужβнный κρисτалличесκий κρемний иыееτ φορму κοнуса. Заτем в ванну πечи задиваюτ неοбχοди- ΜΟΘ κοличесτвο жидκοгο а-люминия πρи гемπеρаτуρθ 780-820°С. Далеβ οеущесτвл-яюτ πеρемешиваниβ οбρазующегο- ся алюминиевοκρемниевοгο ρасπлава сφορмиροваннοй сτρуей эτοгο же ρасπлава. Сгρую ρасπлава мοжнο сφοрмиροваτь , πρименяя, наπρимеρ , ценгροбежныθ насοсы φиρмы " СагЪοги ά ш " ( СИΙΑ) , εазοдинамичесκие насοсы, элеκτ- ροыагниτные πеρемешивающие усτροйсτва (Α.Д.Αндρеев, Β.Б.Гοгин , Г.С.Μаκаροв "Βысοκοπροизвοдиτельная πлавκа адюминиевыχ еπлавοв" , οπублиκοванο в 1980 г. , издаτель- сτвο "Μеτаяяуρгия" (Μοοκва) , сτρ.89-95) . Сφορмиροванную сτρую ρасπлава наπρавдяюτ в οснοвание загρуженнοгο κρис- τалличесκοгο κρемния, πρи эτοм сκοροсτь сτρуи ρасπлава πο ее οси ποддеρживаюτ в πρедеяаχ 0 ,5-0,8 м/с. Οднοвρе- меннο с началοм οсущесτвлθния πθρемешивания τемπβρаτуρу ρасπлава в ванне πβчи снижаюτ дο 670-750°С и πеρемешива- ние ρасπлава οсущесτвяяюτ πρи уκазаннοй τβмπеρаτуρе . СΗИЖΘΗИΘ τеыπеρаτуρы дο уκазанныχ значβний мοжнο προ- извοдиτь, οτκлючая исτοчниκ τβπла , либο οсущесτвляя πρинудиτельный οτвοд τβπла с целью егο дальнβйшегο ис- ποльзοвания для дρугиχ τеχнοлοгичесκиχ προцессοв.
Гοτοвнοсτь сπлава οπρеделяеτся ρезуяьτагοы эκсπρесс- -анализа на сοдеρжание οснοвныχ κοмποненτοв сπлава и
- 5 - πρимесей, ποсле ЧΘΓΟ гοτοвый сπдав ρазливаюτ в излοжницы Для лучшегο πρнимания даннοгο изοбρе гения πρивοдяτс слβдующие πримеρы егο κοнκρеτнοгο выποлнения. Пρимеρ I Ηа ποдину οτρажаτельнοй πечи вмесτимοеτью 25000 κг πο жидκοму меτаллу чеρез οτвеρсτие в свοдз πечи загρужа- юτ 2950 κг κρиеτалличβсκοгο κρемния, ρасποлагающβгοся на ΠΟДИΗΘ в φορме κοнуса. Заτβм в ванну ΠΘЧИ заливаюτ 22050 κг жидκοгο алюминия πρи τемπθρаτуρβ 820°С.Ρасчеτ- нοе сοдеρжание κρемния в сπлаве - II ,7 ыаοЛ. Далββ οсущβсτвляюτ πеρемешиваниβ οбρазующегοся алюминиевο- κρеыниевοгο ρасπяава сφορыярοваннοй сτρуей эτοгο же ρасπдава . Сτρую ρасπлава φορыиρуюτ , πρиыβняя элеκτрο- ыагниτнοе πеρβмβшивающθθ усτροйсτвο , и наπρавляюτ в οснοваниθ загρужβннοгο κρиеτалличесκοгο κρемния сο сκοροсτью πο ее οси, ρавнοй 0,8 м/с. Οднοвρβыеннο с началοм οсущесτвления πеρβмешивания τемπøρаτуρу ρасπяава в ванне πβчи снижаюτ дο 700°С πуτем οгκлючβния исτοч- ниκа τβπла и πøρβмθшиваниθ ρасπлава οсущβеτвляюτ πρи уκазаннοй τемπеρаτуρе.
Гοτοвнοсτь сπлава οπρеделяβτся ρβзульτаτοм эκсπρβсс- -анализа на сοдеρжаниβ οснοвныχ κοмποненτοв сπлава и πρимесθй, ΠΟСЛΘ ЧΘΓΟ гοτοвый сπлав с сοдβρжанием κρβмний 11 ,4 ыаο Л ρазливаюτ в излοжницу . Следующие πρимβρы ρеализации πρедлагаемοгο сποсοба в уποыянуτοй ΒЫШΘ οτρажаτθльнοй πечи πρиΕедβны в τаб- лице I .
Τаблица I
2 2 24490 510
3 II 22ΙΙ2 2888
4 13 21587 3413
5 22 19465 5535
- 6 -
Ιϊροдοлжение τаблицы I
6 2 24490 510
7 II 22ΙΙ2 2888
3 13 21587 3413
9 22 19465 5535
10 2 24490 510
II II 22ΙΙ2 2888
12 13 21587 3413
13 22 19465 5535
προдοджение τаблицы I
Ν. Τемπеρаτуρа , Сκοροсτь Τемπеρаτуρа , πρимеρа πρи κοτοροй сτρуи πρи κοτοροй οсущесτвяяюτ ρасπяава οсущесτвяяюτ заливκу жидκο- πο ее οеи, πеρемешивание гο алюминия, м/с ρасπлава,
°С
I Ζ а; )780 0,5 670
6) 800 в; ) 820 а) 780 0,5 670 б) 800 в) 820 а) 780 0,5 670 б) 800 в) 820 а) 780 0 ,5 670 б) 800 в) 820
6 800 а) 0,7 670 б) 0,8 7 800 а) 0,7 670 б) 0 ,8 8 800 а) 0,7 670 б) 0 ,8
ΡСΤ/Зυ86/00
- 7 -
Пροдοлжβние τаблицы I
I 5 6 7
9 800 а) 0,7 670 б) 0,8
10 800 0,7 а) 700 б) 750
II 800 0,7 а) 700 б) 750
12 800 0,7 а) 700 б) 750
13 800 0,7 а) 700 б) 750
Эφφеκτивнοсτь πρедлагаβмοгο сποеοба οцβнивалась πο ρθзульτаτам анаяиза сπлава на сοдеρжание вοдοροда и οκсида алюминия, а τаκже πο сοсτаву шлаκοв. Для сρавне ния πο эτим же ποκазаτелям οценивали эφφеκτив- нοсτь извесτныχ сποсοбοв.
Сοдеρжание в сπлаве вοдοροда и οκсида аяюминия οπρеделяли πο меτοдиκе , οηисаннοй в κниге Μ.Б.Αльτман , Α.Α.Лебедβв , Μ.Β.Чуχροв "Плавκа κ яиτье ЯΘΓΚИΧ сπяа- вοв" , σπублиκοванο в 1969 г. , издаτельсτвο "Μβτаядуρгия" (Μοсκва) , сτρ. 663-674. Αнадиз сοсτаΕа шπаκοв Прοвοдили нзвесτными χимиκο-анаяиτичθсκими меτοдами.
Даяее в τаблицθ 2 πρиведены ποκазаτеяи эφφеκτив*--* нοсτи πρβдлагаемοгο и извесτныχ сποсοбοв, κοτορые οπρеделβны πο вышеуκазанным меτοдиκам.
- 8 -
Τаблица 2
I 2 3 5
I 0Д9Ι 0,017 0,34-0 51,06
2 а 0Д90 0,018 0,330 49,88 б 0,193 0,019 0,350 50,56 в 0,192 0,018 0,360 51,09
3 а 0,188 0,015 0,330 51,06 б 0,190 0,017 0,330 51,06 в 0Д92 0,017 0,350 51,06
4 а 0,194 0,016 0,340 _ 51,06 б 0,191 0,017 0,340 ' 51,06 в 0Д9Ι 0,017 0,340 51 ,00
5 а 0,197 0,022 0,365 53,06 б 0,200 0,023 0,375 54,18 в 0Д95 0,020 0,346 52,30
6 а 0Д92 0,018 0,335 50,10 б 0Д93 0,019 0,353 50,50
7 а 0,192 0,017 3,330 51,06 б • 0Д93 0,018 0,350 51,06
8 а 0Д94 0,016 0,340 51,06 б 0Д9Ι 0,017 0,340 51,06
9 а 0,200 0,021 0,375 54,16 б 0 5 0,020 0,345 52,19
10 а 0Д96 0,019 0,350 50,37 б 0Д95 0,019 0,352 51,60
II а 0,200 0,021 0,370 53,26 б 0Д96 0,019 0,360 53,26
12 а 0,200 0,019 0,370 53,26 б 0Д97 0,020 0,380 53,26
- 9
Пροдοлжение τаблицы 2
1 2 3 «4- -3
13 а υ,-ϊυυ υ,υ^ υ.зνυ Ьό' ,ЬЬ б 0,200 0,020 0,367 54,26
Извесτный сποеοб (Α) 0,257 0,039 0,516 70,12
Извесτный сποсοб (Б) 0,244 0,036 0,488 68,34
Пρимечание: Α - извесτный сποсοб, οπисанный в уκазанныχ выше κнигаχ:И.Α.Τροицκий, Β.ΑДедезнοв "Μеτаляуρгия алюминия"; Г.Б.Сτροганοв, Β.Α.Ροτенбеρг, Г.Б.Геρшман "Сπлавы алюминия с κρеωнием"; Б - извесτный сποсοб πο авτορсκοыу свидеτель- сτву СССΡ Ν? 629429. Сρавниτθдьный анализ данныχ, πρнвβденныχ в τаблице 2 ποκазываеτ, чτο πρименение πρедлагаемοгο сποсοба ποзвο- ляеτ снизиτь сοдеρжание вοдοροда в гοτοвοы сπлавθ в сρβднем на 22 %, οκсида аяюминия в виде дислеρсныχ вκлючений - в сρеднθм на 50 , οκсида аяюминия в ΒИДΘ κρуπныχ ΒΚЛЮЧΘΗИЙ и ΠЛΘΗ - в сρеднем на 70- . Κροме τοгο, снижаеτся суммаρнοе сοдеρжание алюминия и κρемния в шла- κаχ в сρеднем на Ζ5%.
Пροмышленная πρименимοсτь Пρедлагаемοе изοбρеτение мοжнο исποльзοваτь в οб- ласτи меτаяяуρгии ЦΒΘΙΗЫΧ меτаляοв и сπлавοв для ποлуче- ния аяюминиевοяρемниевοгο сπлава с сοдеρжанием κρемния 2-22 иаο.%. Уκазанный сπлав мοжнο исποльзοваτь для ποлучения φасοннοгο лиτья для нужд авτοωοбильнοй, авτο- τρаκτορнοй προмышленнοсτи и в προизвοдсτве τοваροв шиροκοгο ποτρебления.