[go: up one dir, main page]

RU2199599C2 - Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов - Google Patents

Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2199599C2
RU2199599C2 RU2001114606/02A RU2001114606A RU2199599C2 RU 2199599 C2 RU2199599 C2 RU 2199599C2 RU 2001114606/02 A RU2001114606/02 A RU 2001114606/02A RU 2001114606 A RU2001114606 A RU 2001114606A RU 2199599 C2 RU2199599 C2 RU 2199599C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
refractory
refractory material
amount
sodium chloride
cryolite
Prior art date
Application number
RU2001114606/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001114606A (ru
Inventor
И.О. Леушин
А.Г. Мухин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования Нижегородский государственный технический университет
Priority to RU2001114606/02A priority Critical patent/RU2199599C2/ru
Publication of RU2001114606A publication Critical patent/RU2001114606A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2199599C2 publication Critical patent/RU2199599C2/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к рафинированию и модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов фильтрацией. В предложенном способе приготовления фильтрующего слоя, включающем нанесение на огнеупорный материал флюсового покрытия, содержащего хлорид калия, хлорид натрия и криолит, офлюсование, согласно изобретению к измельченному огнеупору при перемешивании добавляют жидкое стекло плотностью 1,25-1,35 г/см3 в количестве 15-20% от массы огнеупора, а затем наносят флюсовое покрытие в количестве 15-20% от массы огнеупора, в состав которого вводят фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид калия 43-45%, фторид натрия 12-18%, криолит 5-8%, хлорид натрия - остальное, после чего к полученной смеси добавляют насыщенный водный раствор хлорида натрия в количестве 4-8% от массы огнеупора, затем осуществляют сушку в течение 6-8 ч при температуре окружающей среды и 2-3 ч при температуре 350-400oС. Обеспечивается распределение структурных составляющих, получение мелкодисперсной модифицированной структуры и очистка от примесей. 1 табл.

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к рафинированию и модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов фильтрацией.
Известен фильтр [В.Г. Королев. Рафинирование алюминиевых сплавов. - М.: Машгиз, 1963, с. 107-109] для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов, содержащий огнеупорный материал, например магнезит, и модифицирующий слой из переплавленного и раздробленного до размеров кусков 10-15 мм фтористого кальция (CaF2), фтористого натрия (NaF) или фторцирконата калия (K2ZrF6).
Отмечаются хорошие рафинирующие свойства. Однако дополнительное модифицирование сплава ведут за счет уменьшения высоты рафинирующих слоев или увеличения общей высоты фильтра, что приводит к снижению эффективности очистки сплава от неметаллических включений и необходимости повышения металлостатического напора над фильтром или увеличения начальной температуры фильтра и металла.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является фильтрующий материал [А.П. Гудченко. Исследование рафинирования и дегазации алюминиевых сплавов при фильтрации. - МАТИ, 1963, с. 8-9], представляющий зерна огнеупорного материала, например шамот, с нанесенным на поверхность флюсовым покрытием (35% хлорид натрия + 42% хлорид калия + 23% криолит), предназначенный для очистки алюминиевых сплавов от неметаллических включений посредством адгезионного взаимодействия компонентов флюса с расплавом. Офлюсовывание зерен огнеупора во флюсе производят путем проваривания частиц в течение 1-1,5 ч при температурах 600-750oС.
Отмечаются хорошие рафинирующие и дегазирующие свойства. Однако в процессе приготовления фильтрующего слоя во время продолжительной выдержки при температурах 600-750oС для образования на поверхности зерен огнеупорного материала прочного флюсового покрытия происходит испарение составляющих флюса вследствие их низкой упругости паров (упругость паров хлоридов на 1-2 порядка выше, чем упругость пара фторидов [Курдюмов А.В. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1980, 196 с.]. Это приводит к изменению химического состава и смещению состава расплава солей от эвтектической точки и, следовательно, к изменению температуры плавления флюсовой составляющей и снижению адгезионной активности фильтра.
В условиях фильтрования алюминиевых сплавов это требует более высокой температуры системы металл-фильтр для возникновения физико-химического взаимодействия, что приведет к неоправданному насыщению расплава неметаллическими включениями и растворенным водородом, а также снижению эффективности фильтрационного рафинирования.
Задачей изобретения является улучшение рафинирующей способности фильтра и расширение технологических возможностей.
Техническим результатом применения предлагаемого способа приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов является повышение эффективности очистки алюминиево-кремниевых сплавов от неметаллических включений, получение равномерной модифицированной структуры, увеличение физико-механических свойств сплавов.
Этот технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов, включающем нанесение на огнеупорный материал флюсового покрытия, содержащего хлорид калия, хлорид натрия и криолит, офлюсовование, согласно изобретению к измельченному огнеупору при перемешивании добавляют жидкое стекло плотностью 1,25-1,35 г/см3 в количестве 15-20% от массы огнеупора, а затем наносят флюсовое покрытие в количестве 15-20% от массы огнеупора, в состав которого вводят фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорид калия (КСl) - 43-45
Фторид натрия (NaF) - 12-18
Криолит (Na3 AlF6) - 5-8
Хлорид натрия (NaCl) - Остальное
К полученной смеси добавляют насыщенный водный раствор хлорида натрия в количестве 4-8 мас.% огнеупора, после чего осуществляют сушку в течение 6-8 ч при температуре окружающей среды и 2-3 ч при температуре 350-400oС.
Предлагаемый состав фтористых и хлористых солей натрия, обладающий более низкой температурой плавления (620oС), чем составляющие его компоненты, оказывает флюсующее действие, размягчаясь при фильтровании алюминиевого сплава. Это обуславливает адгезионное взаимодействие его с неметаллическими включениями. Использование компонентов флюсовой составляющей в указанных пределах обеспечивает получение модифицированной структуры алюминиево-кремниевых сплавов и требуемый уровень очистки от неметаллических включений.
Изготовление фильтрующего слоя предлагается вести без предварительного расплавления солей и проварки частиц огнеупора.
Указанные соотношения ингредиентов обеспечивают получение прочного флюсового покрытия на поверхности огнеупора. При содержании флюсовой составляющей менее 15% эффективность очистки расплава от неметаллических включений возрастает незначительно. Вводить в фильтрующий слой флюсовую составляющую более 20% неэффективно, так как при этом не обеспечивается дальнейшее увеличение показателей рафинирующей способности, снижается прочность сцепления с поверхностью огнеупора и увеличиваются затраты на изготовление фильтрующего слоя.
Содержание жидкого стекла менее 15% не обеспечивает необходимой прочности сцепления огнеупора с флюсовым покрытием. Содержание жидкого стекла более 20% нецелесообразно из-за повышенного газовыделения в процессе фильтрации вследствие выделения связанной воды.
Применение жидкого стекла плотностью менее 1,25 г/см3 не обеспечивает требуемую адгезию на поверхности, что приводит к недостаточной прочности связи флюсового покрытия и огнеупора. Использование жидкого стекла плотностью более 1,35 г/см3 приводит к его недостаточной кроющей способности.
Добавка насыщенного водного раствора хлорида натрия (NaCl) в количестве менее 4% от массы огнеупора вызывает неравномерность распределения хлорида натрия (NaCl) на поверхности огнеупорного материала и снижение гелеобразования жидкого стекла. Добавка насыщенного водного раствора хлорида натрия (NaCl) в количестве более 8% от массы огнеупора снижет плотность жидкого стекла, нанесенного на поверхность огнеупора, уменьшая тем самым прочность сцепления флюсового покрытия с огнеупором.
Сушка фильтрующего слоя при температуре окружающей среды менее 6 ч не обеспечивает необходимого удаления несвязанной влаги, что приводит к образованию единого конгломерата при последующем термическом отверждении. При сушке фильтрующего слоя при температуре окружающей среды более 8 ч не происходит дальнейшего существенного удаления несвязанной влаги.
Сушка фильтрующего слоя при температуре менее 350oС не обеспечивает удаления связанной влаги, что приводит к насыщению расплава во время фильтрации растворенными газами.
При сушке слоя более 400oС происходит потеря прочности жидкого стекла и снижение сцепления между флюсовой составляющей и огнеупором.
Пример 1. Фильтрующий слой готовят следующим образом. Огнеупорный материал (например, шамот) измельчают до размера 13 мм. В процессе непрерывного перемешивания к измельченному огнеупору добавляют жидкое стекло плотностью 1,30 г/см3. На зерна огнеупора, покрытые жидким стеклом, наносят флюсовое покрытие (КСl - 44%; NaF -15%; Na3AlF6 - 6%; NaCl - 35%). К полученным зернам добавляют насыщенный водный раствор NaCl в количестве 5% от массы огнеупора. Далее осуществляют сушку в течение 7 ч при температуре окружающей среды для удаления влаги и предотвращения образования единого конгломерата при последующей термической сушке при температуре 375oС в течение 2,5 ч, необходимой для полного удаления связанной влаги и образования прочного флюсового покрытия на поверхности фильтрующего слоя.
Фильтрующий слой помещают в фильтрующее устройство непосредственно после режима сушки, исключая тем самым необходимость предварительного нагрева либо охлаждают вместе с термическим шкафом до температуры окружающей среды, а перед использованием нагревают до температуры 400oС.
Через нагретый фильтрующий слой непрерывно пропускают расплав со скоростью порядка 12-14 кг•см2/ч с температурой 740oС. При этом происходит взаимодействие расплава и неметаллических включений с полутвердой поверхностью фильтрующего слоя, которая сепарирует поток металла на элементарные струйки и очищает сплав от включений за счет высокой работы адгезии, а также модифицирует сплав натрием солей.
Результаты испытания фильтрующего слоя, приготовленного по предлагаемому способу, приведены в примерах 2, 3 и таблице.
Пример 2.
В фильтрующий блок помещают описанный фильтрующий слой и подогревают до температуры 400oС. Алюминиевый сплав АК9ч в количестве 250 кг непрерывно пропускают через фильтр. Во время опыта отбирают пробы на металлографический анализ, образцы на физико-механические свойства.
Результаты приведены в таблице, из которых видно, что механические свойства отфильтрованного алюминиево-кремниевого сплава АК9ч по предлагаемому способу сплавов выше обработанных по известным способам. Количество включений в сплаве, пропущенном через предлагаемый фильтр, сокращается более чем в 3 раза. В результате обработки микроструктура сплавов АК9ч становится модифицированной с равномерным распределением структурных элементов.
Пример 3.
Алюминиевый сплав АК9М2, полученный из переплавленных бракованных заготовок в количестве 20 кг, пропускали через описанный фильтр со скоростью 6-8 кг•см2/ч.
Результаты приведены в таблице, из которой видно, что фильтрующий слой, изготовленный по предложенному способу приготовления, обеспечивает равномерное распределение структурных составляющих, получение мелкодисперсной модифицированной структуры, очистку сплавов от неметаллических включений и интерметаллических фаз с 0,5 до 0,2 мм2/см2, которые в комплексе обуславливают увеличение физико-механических свойств сплава АК9М2: предела прочности на разрыв с 9,7 до 20,5 кг/мм2, относительного удлинения с 0,4 до 2,7%.

Claims (1)

  1. Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов, включающий нанесение на огнеупорный материал флюсового покрытия, содержащего хлорид калия, хлорид натрия и криолит, офлюсование, отличающийся тем, что к измельченному огнеупору при перемешивании добавляют жидкое стекло плотностью 1,25-1,35 г/см3 в количестве 15-20% от массы огнеупора, а затем наносят флюсовое покрытие в количестве 15-20% от массы огнеупора, в состав которого вводят фторид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Хлорид калия (КСl) - 43-45
    Фторид натрия (NaF) - 12-18
    Криолит (Na3AlF6) - 5-8
    Хлорид натрия (NaCl) - Остальное
    к полученной смеси добавляют насыщенный водный раствор хлорида натрия в количестве 4-8% от массы огнеупора, после чего осуществляют сушку в течение 6-8 ч при температуре окружающей среды и 2-3 ч при температуре 350-400oС.
RU2001114606/02A 2001-05-28 2001-05-28 Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов RU2199599C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114606/02A RU2199599C2 (ru) 2001-05-28 2001-05-28 Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114606/02A RU2199599C2 (ru) 2001-05-28 2001-05-28 Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001114606A RU2001114606A (ru) 2003-02-10
RU2199599C2 true RU2199599C2 (ru) 2003-02-27

Family

ID=20250160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001114606/02A RU2199599C2 (ru) 2001-05-28 2001-05-28 Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199599C2 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1266500A (ru) * 1968-05-31 1972-03-08
GB1557840A (en) * 1976-03-26 1979-12-12 Alusuisse Removal of sodium aluminium melts

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1266500A (ru) * 1968-05-31 1972-03-08
GB1557840A (en) * 1976-03-26 1979-12-12 Alusuisse Removal of sodium aluminium melts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГУДЧЕНКО А.П. Исследование рафинирования и дегазации алюминиевых сплавов при фильтрации. МАТИ, 1963, с.8-9. АЛЬТМАН М.Б. и др. Повышение свойств стандартных литейных алюминиевых сплавов. -М.: Металлургия, 1984, с.93. КУРДЮМОВ А.В. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. - М.: Металлургия, 1980, с.130-133. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pramod et al. Aluminum-based cast in situ composites: a review
CN1026709C (zh) 铝或铝合金精炼用除渣剂
CN103981386B (zh) 亚共晶和共晶铝硅合金变质及细化的方法
CN103088232A (zh) 一种用于铝及合金熔体处理的熔剂及其制造方法
CN1040775C (zh) 铝-铝合金精炼变质复合熔剂
CN1180383A (zh) TiB2颗粒陶瓷增强铝合金金属基复合材料
CA2668473C (en) Use of a binary salt flux of nacl and mgcl2 for the purification of aluminum or aluminum alloys, and method thereof
CN113174506A (zh) 适于镁锂合金的精炼熔剂及其制备方法
CN113174505A (zh) 一种镁锂合金用精炼熔剂及其制备方法
CN1050637C (zh) 有色合金熔炼用熔剂及其配制方法
CN105316513B (zh) 一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂
JP2571561B2 (ja) 金属及び合金を精錬するための処理方法
RU2475334C2 (ru) Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов
RU2199599C2 (ru) Способ приготовления фильтрующего слоя для рафинирования алюминиево-кремниевых сплавов
CN114231777A (zh) 一种快速沉降稀土镁合金用含溴精炼剂、制备方法及应用
US7988763B2 (en) Use of a binary salt flux of NaCl and MgCl2 for the purification of aluminium or aluminium alloys, and method thereof
CN1327020C (zh) 原位混杂颗粒增强铝基复合材料的制备方法
JP2020111808A (ja) Al合金の再生方法
CN109207773A (zh) 一种复合熔剂和一种利用复合熔剂精炼富铁铝合金的方法
SU1774964A3 (en) Method of obtaining alloying element for modifying aluminium alloys
US4861370A (en) Process for treating molten aluminum alloy with powdered flux
RU2187564C2 (ru) Многослойный фильтр для рафинирования и одновременного модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов
CN113846242B (zh) 一种铝合金用复合精炼/变质剂及其应用
RU2849509C1 (ru) Состав таблетированного модификатора для алюминиевых сплавов
RU2808313C1 (ru) Флюс для модифицирования алюминиевых сплавов