Способ получения силуминов

(я)5 С 2 ПИСАН Т ЗОБ К АВ НОВейныхпроизциклиа, продувают расение 20-30 мин и яет аявляемости и дспособ,остигае- огласно и и пюм честве езем в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 4813003, кл. С 22 С 1/02, 1990.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИ(57) Использование:. металлургия литалюминиевых сплавов. в частностиводство силуминов. Способ включает Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть испольэовао при получении сплавов на основе люминия, в частности, силуминов,Известные способы получения сплавов на основе алюминия предусматривают растворение легирующих присадок (кремния, меди, магния и т.п.) в жидком алюминии, Для приготовления силуминов в качестве присадки применяют кристаллический кремнийНедостатками известных способов являются:Применяется дорогостоящий кристаллический кремний,Подгоговка шихтового кремния к плавке (дробление) сопровождается образованием кремнистой пыли. нерастворяющейся в алюминий, а отделение ее от шихтового кремния приводит к дополнительным расходам,э ому спо- и Наиболее близким к собу по технической сущ мому резульгаг, является которому я р;л,: п ла олен н ь 900 1100"С олоплт хремн ческую обработку расплавленного алюминия путем введения присадки в виде шлака производства сплавов на основе алюминия, например силумина, в количестве 1-5 (, от массы расплава, продувки расплава водяным паром, введения кремнезема и выдержки расплава в течение 15-25 мин. Использование предлагаемого способа позволит увеличить скорость восстановления кремнезема на 15 - 20. 1 табл. 5 - 10 от массы распл плав водяным паром в цикл обработки повторяют.Основным недостатком способа является низкая скорость процесса восстановления к емнезема. рЦелью изобретения явл ся интенсификация процесса.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе. включающем расплавление алюминия и циклическую обработку расплава путем продувки водяным паром и введения кремнезема, повторение цикла обработки, согласно изобретению, в расплав вводят присадку в виде шлака производства сплавов на основе алюминия, Кроме того, расплав продувают водяным паром после введения присадки в количестве 1 - 5% от массы расплава, причем присадка вводится в каждом цикле обработки.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.Известно, что при обработке .кидкого алюминия водяным паром наблюдается насыщение расплава водородом, оораэующимся по реакции:ва 2 А 1 + 3 И 20 -+ А 12 ОЭ+ 6 И (1) Пои этОм Образующийся водород растворяется в ал,сминии и частично моляризуется и удаляется в атмосферу, т.е. теряется активный восстановитель - водород, Уменьшая потери водорода в атмосферу, можно увеличить скорость процесса восстановления кремнезема за счет увеличения текущей концентрации водорода, Поскольку реакция (1) является гетерогенной и протекает на границе раздела расплав - водяной пар, то степень усвоения расплавом водорода может определяться. двумя основными фак- ТОРВМИ,1. Диффузией водорода вглубь распла 2, "Водородной емкостью" расплава, определяемой предельной концентрацией водорода, достигаемой в конкретных условиях проведения процесса (температуса, состав и др.),Управление диффузией водорода путем повышения температуры (коэффициент диффузии водорода возрастает) или изменением состава расплава (легирование) не эффективно, Следовательно, уменьшение потерь водорода. в основном надо решать путем повышения "водородной емкости" рагплавленного металла,Одним из возможных направлений увеличения текущего содержания водорода в металлическом расплаве является введение оксидов, адсорбирующих водород, например, оксида алюминия, При этом компоненты такой присадки должны быть мелкодисперсными и смачиваться расплавом. С другой стороны "водородная емкость" расплава в большой степени зависит от характера распределения мелкодисперсных оксидных частиц и, очевидно, максимальна при равномерном (однородном) их распределении в объеме расплава, Исходя из последнего положения, оксиды металлов предпочтительно вводить в расплав в виде лигатуры на основе металлов, растворяющихся в жидком алюминии, В качестве такой лигатуры можно использовать шлаки, образующиеся при получении сплавов на основе алюминия, Причем введение присадки после операции продувки водяным паром не достаточно эффективно, поскольку не в полной мере выполняется ее основная функция - адсорбция водорода на поверхности оксидов из-за отсутствия источника водорода,Оптимальное количество присадки, вводимой в одном цикле обработки, составляет 1-5% от массы расплава. Введение присадки в количестве менее 1 % от массы расплава не обеспечивает необходимогосс 5 10 20 25 30 35 40 45 держания водорода в расплаве, что приводит к снижению скорости реакции восстановления кремнезема. Увеличение количества присадки более 54 сопровождается снижением скорости восстановительного процесса вследствие усиления процесса коагуляции частиц АЬОз л соответственного уменьшения их удельной поверхности,Введение присадки в каждом цикле обработки является оптимальным, Разовое введение присадки н; обеспечивает необходимого содержания водорода в расплаве на последующих циклах обработки, что приводит к сниженис скорости процесса,Способ осуществляется следующим образом. В расплавленный алюминий при температуре 780-820 С вводят шлак производства сплавов на основе алюминия в количестве 1 - 5% от массы расплава и продувают расплав водяным паром в течение 3-5 мин, Затем в расплав вводят кремнезем в количестве 5-10% от массы расплава и выдерживают расплав в течение 15-25 мин и цикл обработки повторяют.Способ проверен в лабораторных усло- виях,П р и м е р 1, Получали силумин пс предлагаемому способу, В алундовом ти-ле расплавляли алюминий А /, 000 ) и при 800"С вводили 1 О г шлака производства силумина, имесщегс. следующий состав, мас,%: 50 А 1, 10 5, 36 ААЛОЭ. Затем расплав продували водяным паром в течение 4 мин и вводили 80 г кремнезема, а после выдержки расплава при температуре опыта в течение 20 мин цикл обработки повторяли. Общая длительность одного цикла обработки расплава составляла 30 мин, Было проведено 3 цикла обработки, после чего сливали металл и удаляли шлак, При этом контролировали; содержание кремния в силумине (См) и массу сплава (Рс). Скорость процесса восстановления Я оценивали по уравне/= - , г/минРзтгде Рм - масса кремния в силумине, определяемая произведением;Ся Рс, т - длительность процесса, мин(в данном случае 90 мин). Дополнительнорассчитывали удельный выход силумина поуравнению:В =100/,Рдгде Рд - масса исходного алюминия, г,Полученные результаты приведены втаблице (опыт 1),1772198 Составитель О.ГолыжниковаТехред М,Моргентал Корректор Н.Кешеля Редактор Б,федотов Заказ 3816 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 П р и м е р 2. Получали силумин по методике примера 1, при этом количество вводимой присадки составляло 30 г (опыт 2) и 50 г (опыт 3),П р и м е р 3. Получали силумин по методике примера 1, Присадку вводили в количестве 5 г (ниже заявляемого предела, опыт 4) и 70 г (выше заявляемого предела, опыт 5),П р и м е р 4, Получали силумин по методике примера 1, но присадку в количестве 50 г вводили в одном (первом) цикле обработки (опыт 6).П р и м е р 5, ГОлучали силумин по прототипу при 800 С, Количество кремнезема, вводимого в одном цикле обработки, составляло 80 г, а время продувки расплава водяным паром составляло 25 мин. Проведено 3 цикла обработки расплава при длительности процесса 90 мин,П р и м е р 6, Получали силумин по методике примера 1, но присадку вводили после продувки расплава водяным паром (пример 8),Из представленных данных видно, чтовведение шлака производства силуминовпозволяет увеличить скорость восстановления кремнезема на 15 - 207:, при этом откло 5 нение от заявляемых пределов приводит кснижению скорости восстановительногопроцесса (опыты 4 - 6 и 8), Следует отметить,что за счет интенсификации процесса достигается увеличение удельного выхода силу 10 мина на 15-20;4,Интенсификация процесса, увеличениеудельного выхода целевого сплава с.использованием дешевой присадки позволяютснизить затраты на получение силумина по15 принципиально новой технологии,Формула изобретенияСпособ получения силуминов, включающий расплавление алюминия, введениекремнезема, продувку водяным паром и по 20 вторение цикла обработки, о т л и ч а юц и й с я тем, что, с целью интенсификациипроцесса, в расплав дополнительно вводятшлак производства силуминов в количестве1-5 О от массы расплава.