Брикет для плавки алюминиевых сплавов

Союз СоветскихСоциаиистичесиихРеспублик ВТОРС КОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное к авт. свид-вС 22 С 1/06 С 22 В 7/00 Гооудеротеанный коинтет СССР оо аелаи изобретений н отхрытнй(23) Приоритет публиковано 30 .06 . Дата опубликования Белл етен 53) УДК 669 7алашни ко в, М . В . Суслов, Колотилов, В.И.Тимошки 72) Авт етени сесоюэный проектно-технологический институт литейного производства 7) Заявите 54) БРИКЕТ ДЛЯ ПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Изобретение относится к литейному производству и может быть исполь.эовано при плавке алюминиевых сплавов с применением в качестве составляющей шихты отходов механического производства - алюминиевой стружкиОтходы механического производства,как правило, подвергают переплаву иразливают в чушки, которые затемприменяются в качестве составляющейшихты при производстве отливок.Известен способ подготовки алюминиевой стружки к переплаву, согласнокоторому алюминиевую .стружку покрывают флюсом, а затем осуществляют еесушку, пропуская газообразный теплоноситель через флюс. в направлении кстружке. При сушке происходит выжигание масла и эмульсии. Затем осуществляют переплав стружки с последующейразливкой в чушки (,1),Известен способ переработки алю-миниевых сплавов, при котором исходный лом уплотняют, а затем ведут его переплав, подавая в предварительно нагретый до 800-1000 оС нижний флюс.Таким образом получают алюминиевые сплавы в чушках, которые затем и применяют при плавке сплавов для. производства отливок 1.21.Недостатком такой технологии производства отливок является то, что предварительно обработанную стружку и лом переплавляют в чушки с целью последующего вторичного переплава для производства отливок. При этом происходит значительный угар металла и имеет место высокий расход энергии на производство 1 т годных отливок.Известен брикет для плавки алюминиевых сплавов, включающий стружку сплаваПредварительно обезжиренную и измельченную стружку брикетируют, используя энергию взрыва, создаваемую в рабочей камере брикет-установки за счет сгорания топливаПлотность брикета составляет 2,2-2,чхх 10 кг/м.9517 393Брикеты применяются как шихтовыйматериал взамен алюминиевых сплавовв цушках. В брикетах используетсястружка той же марки, что и выплавляемый сплав, поэтому химический сос.тав выплавленного сплава находится врегламентируемых пределах для данноймаркиПлавка с использованием брикетов ведется под слоем флюса.Использование брикетов из алюминиевой стружки в составе шихты припроизводстве отливок из алюминиевыхсплавов позволяет увеличить извлечение металла за счет уменьшения угарастружки, который составил 2- У. 3,1.Основной недостаток этой технологии производства брикетови отливокнеобходимость предварительного обезжиривания стружки, а также то, цтопри ведении плавки с использованием брикетов не происходит эффективного рафинирования и дегазации жидкого металла, так как флюс подаетсяна расплав и его воздействие ограничивается непосредственной зоной контакта с металлом, что снижает качество и механические свойства отливок.Цель изобретения - снижение затратна производство и повышение механицеских свойств сплавов систем алюминий-кремний и алюминий-кремнФй-медь.Поставленная цель достигается тем,,что брикет для плавки алюминиевыхсплавов, включающий стружку сплава,дополнительно содержит покровно-рафинирующий флюс и связующее при следующем соотношении компонентов, вес.4:Покровнорафинирующийфлюс 5,0- 7,0С вязующее 1,0-6,0Стружка сплава ОстальноеВ качестве связующего брикет может содержать побочный продукт производства кристаллического кремния, воду и щелочь,В брикете используется стружкасплавов на основе системы алюминийкремний и алюминий-кремний-медьПобочный продукт производствакристаллического кремния представляет собой тонкую, непористую, высококремнеземистую аморфную пыль общегохимического состава,Ф:Двуокись кремния 80-90Углерод 3-10Окись алюминия 1-4Окись железа 1.5-1,6Окись кальция 0,3-1,7 Связующее готовят следующим образом.Щелочь (едкий натр) растворяют врасчетном количестве воды при комнатной температуре, Далее вводят побочный продукт производства кристаллического кремния и ведут его растворение, непрерывно помешивая, до получения однородного раствора при 80-90 Св течение 2-2,5 ч, обеспечивая технологически приемлемую вязкость 2530 спз. Готовое связующее представляет собой устойчивый коллоидный раствор, в котором частицы побочного продукта производства кристаллическогокремния находятся в виде высокомолекулярных кремниевых кислот.В составе брикета в качестве связующего может быть также использовано жидкое стекло марки В с модулем,Н=2,61-3)0 (ГОСТ 8264-66) разбавлен,ное водой непосредственно перед употреблением при соотношении 1;8.Наличие в составе связующего щелочной среды способствует очищениюстружки от примесей масла и эмульсии,которые отрицательно влияют на кацест.во выплавляемого сплава, а также наувеличение загрязненности атмосферы.Щелочная среда приводит к образованию2,3-3,64 алюмината натрия, которыйспособствует повышению прочности характеристик брикета,В качестве флюсового наполнителя всостав брикета введены хлорид натрия,35фторид натрия, хлорид бария и криолит, которые в композиции представляют собой покровно-рафинирующий флюс.Хлорид натрия обладает низкой температурой плавления, высокой смачиваюющей способностью, пассивен по отношению к алюминию и легирующим металлам.Он создает защитную пленку на поверхности расплава и препятствует проникновению кислорода и водорода воздухав расплав.Фторид натрия и криолит сообщают флюсу рафинирующие свойства, т,е.способность растворять и адсорбировать окислы и удалять газы. Фториднатрия и криолит улучшают защитныесвойства флюса, делая его пленку более плотной и непроницаемой, хорошо смачивают окись алюминия и способствуют ее удалению,Воздействие на расплав хлорида бария аналогично воздействию хлорида натрия. В то же время хлорид бария способствует дегазации благодаря переходу бария в расплав,его окислению иизменению структуры и свойств окиснойпленки на поверхности металлическойванны за счет содержания окиси бария,Кроме того, хлорид бария придает флюсу модифицирующие свойства.Нижний предел содержания связующего обусловлен механической прочностьюбрикета, верхний - изменением свойствзащитной пленки флюса. 10Состав брикета позволяет улучшитькачество и повысить механические свойства отливок. Это обеспечивается образованием защитного покрытия из смеси покровно-рафинирующего флюса и 15связующего на стружке в микрообъемахбрикета. При производстве брикета засчет содержания щелочной среды в составе локрытия происходит обезжиривание стружки. Таким образом не требу-,0ется предварительная обработка и ликвидируется вредное воздействие маслаи эмульсии на расплав. Смесь флюса исвязующего образует защитный слой,который изолирует стружку от сопри- д 5косновения с кислородом атмосферы итем самым снижает угар металла и степень газонасыщенности расплавленнойванны, Кроме того, покрытие из Флюса и связующего образует на стружкеогнеупорный слой, который обеспечивает одновременное расплавление флюса истружки. При этом происходит активноерафинирование и дегазация в объемебрикета и в расплаве в целом, цем и35обеспеци вается повышение механическихсвой ст в о тли во к и улучшение его качества,Изготовление брикетов осуществляется следующим образом,8 шаровой мельнице измельчают криолит, хлорид и фторид натрия, хлоридбария до фракции не более 2 мм, которые затем перемешивают с добавлениемсвязующего в шнековом смесителе, При45перемешивании компонентов происходитобволакивание флюса пленкой связующего, цто создает на поверхности огнеупорное покрытие,Полуценную смесь вводят в предварительно дробленую до Фракции не более 30 мм стружку сплавов на основесистемы алюминий"кремний или алюминийкремний-медь и осуществляют их непрерывное перемешивание до получения однородной массы,Полуценную смесь брикетируют(прессуют) при давлении 600-950.9,8 хХ 10 Па, Оптимальный размер брикета выбран из условий обеспечения максимальной прочности ф 100-120 мм и высотой 60-80 мм.Сушку брикетов осуществляют при18-30 ОС в течение 3-5 сут или при 80120 С в течение Ь 5-60 мин. Предпочтительно осуществлять сушку брикетовпри 18-30 С, так как при этом режимев брикете происходит образование алюминия натрия, что способствует увеличению прочности брикета. Плотностьбрикета 2,3-2,1 10 кг/м,Для получения брикетов используютсоставы смесей с различным содержанием компонентов (табл.1).Испытания брикетов на сжатие осуществляют на установке фирмы ГеоргФишер",Значения прочности брикета удовлетворяют требованиям, предъявляемымк прочности брикетов в металлургиии выше этих значений в 1,5-1 раза, азначения плотности находятся в техже пределах, что и у известного брикета из алюминиевой стружки (табл.2)По химическому составу брикет отвечает требованиям, предъявляемым кбрикету как заменителю алюминиевогосплава в чушках систем алюминий-кремний и алюминий-кремний-медь.Опытные плавки сплава марки АК 5 И 2проведены в индукционной печи ИСТ==0,06. Футеровка - графитовый "тигель,вес садки 10 кг. Испытуемые брикетыукладывались в середину шихты и нарасплав. После расплавления шихты образовавшийся шлак перемешивался сметаллом и отстаивался в течение 12 мин. После скачивания шлака заливались пробы на химицеский анализ и механические испытания в песчаные формы,В табл.2 приведены сравнительныеданные механических характеристик брикетов.Химический состав сплава, выплавленного с использованием в шихте бри-,кетов, находится в регламентируемыхпределах для этой марки сплава(АК 582). Применение при плавке брикетов позволяет повысить механическиесвойства выплавленных сплавов,Наиболее высокие показатели помеханицеским характеристикам имеютсплавы, полученные с использованием вшихте брикетов состава 3.Твердость сплава выше нормативнойна 23-273, временное сопротивлениена 33-5 М, а отнрсительное удлинениесоставляет 1,0-1,53.7 .939577Механические характеристики по"лучены на образцах без термооб- чработки. Результаты испытаний показывают, то при плавке алюминиевых сплавов в электропечах и печах сопротивления в составе шихты можно заменить до 253 количества алюминиевого сплава в чушках на брикеты, что способствует снижению себестоимости выплавляемого металла. Таблица 1 Состав брикета, .4 Компоненты предлагаемый известный Стружка сплавов на основесистемы А т,- -Са 100 93,5 94 95 1,5 1,2 2,2 2 5 Хлорид натрия 1,0 1 0 0 8 Фторид натрияХлорид барияКриолит 1,0 1,0 1,5 1,0 1.,5 1,0 1,5 5 2,0 Связующее (например, побочный продукт производства кристаллического кремнияв сочетании с водой и щелочью) 15 10. 10 Т абли ца 2 Прочность Прочность на сжатие, на удар" кгс/см Плотность,кг/мСостав Известный 15-19 13-15 231 217 141 9-11 6-20 113 6-9 109 ф Прочность на удар определяют по количеству сбрасываний с .высоты 2 м на чугунную плиту до разрушения брикета,Угар металла при переплаве предлагаемого состава брикета составляет 1,2-1,7 Ф, . а известного брикета - 2-3. 2,2-2,4 10Ъ2,31 102,3 10239 102,4.102,38 10.9 ЗЧ 577 формула изобретения Составитель О.Бадовский Редактор И.Ковальчук Техред И,Гайду Корректор А.ференц.Заказ 4603/41 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Брикет для плавки алюминиевых сплавов, включающий стружку сплава, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения затрат на производство и повышения механических свойств сплавов систем алюьиний-кремний и алюминий-кремний-медь, брикет дополнительно содержит покровно-рафинирую О щий флюс и связующее при следующем соотношении компонентов, вес.4:Покровнорафинирующийфлюс 5,0-7,0 15 10Связующее 1,0-6,0Стружка сплава Остальное2, Брикет по и,1, о т л и ч а ю-.щ и й с я тем, что в качестве связующего он содержит побочный продуктпроизводства кристаллического кремния,воду и щелочь.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛ 537119, кл. С 22 В 7/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРМ 571522, кл. С 22 В 7/00, 1974.3. "Цветные металлы", 1976, М 1,с.68-71