RU2345155C1 - Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys - Google Patents
Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345155C1 RU2345155C1 RU2007126436/02A RU2007126436A RU2345155C1 RU 2345155 C1 RU2345155 C1 RU 2345155C1 RU 2007126436/02 A RU2007126436/02 A RU 2007126436/02A RU 2007126436 A RU2007126436 A RU 2007126436A RU 2345155 C1 RU2345155 C1 RU 2345155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- melt
- alloy
- temperature
- mechanical properties
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при подготовке шихты для получения алюминиевых сплавов для фасонного литья.The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used in the preparation of a charge for producing aluminum alloys for shaped casting.
Известен способ [1] подготовки шихты для получения литейных алюминиевых сплавов, заключающийся в том, что с целью повышения механических свойств получаемого сплава и снижения его газонасыщенности шихту нагревают до температуры 40…100°С ниже температуры солидуса, выдерживают при этой температуре в течение 4…10 час, а затем охлаждают в воде. Недостатком этого способа является то, что технология получения сплава требует большого расхода электроэнергии и увеличения времени производственного процесса.A known method [1] of preparing a charge for producing cast aluminum alloys, which consists in the fact that in order to increase the mechanical properties of the obtained alloy and reduce its gas saturation, the charge is heated to a temperature of 40 ... 100 ° C below the solidus temperature, kept at this temperature for 4 ... 10 hours and then cooled in water. The disadvantage of this method is that the technology for producing the alloy requires a large consumption of electricity and an increase in the time of the production process.
Известен способ [2] подготовки шихты для получения литейных алюминиевых сплавов, заключающийся в расплавлении исходных шихтовых материалов (чушковые первичные металлы и лигатуры), плавке без рафинирования и модифицирования и заливке в кокиль с температуры 710±10°С в кокильные формы. Скорость охлаждения при этом составляла ~10°С/с. Недостатком данного способа является то, что его применение к низкосортным шихтовым материалам (лом, отходы алюминия и его сплавов [3]) не позволяет устранить микронеоднородность в расплаве, газовые и неметаллические включения, выравнить химический состав. В результате механические свойства сплава, полученного с использованием данной шихты, занижены.There is a method [2] of preparing a charge for producing cast aluminum alloys, which consists in melting the starting charge materials (pig primary metals and alloys), melting without refining and modification, and pouring it into a chill mold from a temperature of 710 ± 10 ° C. The cooling rate was ~ 10 ° C / s. The disadvantage of this method is that its application to low-grade charge materials (scrap, waste aluminum and its alloys [3]) does not eliminate microinhomogeneity in the melt, gas and nonmetallic inclusions, and even out the chemical composition. As a result, the mechanical properties of the alloy obtained using this mixture are underestimated.
Наиболее близкой [4] по технической сущности к предлагаемому изобретению является технология подготовки шихты, заключающаяся в том, что низкосортную шихту, состоящую из лома и возврата, расплавляют, подвергают под слоем флюса перегреву до 980…1000°С, выдержке при этой температуре 13…15 мин и затем при температуре 730…740°С заливают в стальной кокиль (скорость охлаждения составляет (1,1…1,5)·10°С/с). Недостатком данного способа является то, что значительный интервал времени, необходимый для снижения температуры расплава от температуры перегрева до температуры заливки, приводит к появлению микронеоднородностей за счет агрегатирования оставшихся в расплаве газовых и неметаллических включений, что снижает механические свойства сплава, полученного в дальнейшем из этой шихты.The closest [4] in technical essence to the proposed invention is the technology of preparation of the charge, which consists in the fact that the low-grade charge, consisting of scrap and return, is melted, subjected to a superimposed flux overheating to 980 ... 1000 ° C, holding at this temperature 13 ... 15 minutes and then at a temperature of 730 ... 740 ° C pour into a steel chill mold (cooling rate is (1.1 ... 1.5) · 10 ° C / s). The disadvantage of this method is that a significant time interval necessary to reduce the melt temperature from the superheat to the pouring temperature leads to the appearance of microinhomogeneities due to aggregation of the gas and nonmetallic inclusions remaining in the melt, which reduces the mechanical properties of the alloy obtained later from this charge .
Задачей изобретения является повышение механических свойств алюминиевых сплавов, полученных с применением подготовленной шихты.The objective of the invention is to increase the mechanical properties of aluminum alloys obtained using prepared batch.
Это достигается тем, что подготовка шихты включает расплавление шихтовых материалов, перегрев и выдержку расплава, причем выдержку проводят при температуре перегрева 1030…1060°С и охлаждение расплава осуществляют со скоростью (1,3÷2,0)·102°С/с.This is achieved by the fact that the preparation of the charge includes the melting of the charge materials, overheating and aging of the melt, and exposure is carried out at an overheating temperature of 1030 ... 1060 ° C and the cooling of the melt is carried out at a speed of (1.3 ÷ 2.0) · 10 2 ° C / s .
Температура расплава 1030…1060°С является достаточной для снижения микронеоднородности расплава и выравнивания его химического состава, удаления основной части газовых и неметаллических включений, что достигается выдержкой расплава. Охлаждение расплава осуществляется со скоростью (1,3·2,0)·102°С/с, что обеспечивает мелкозернистую структуру получаемого сплава за счет следующего. Остаточное количество дисперсных элементов в расплаве (оксиды, карбиды, интерметаллиды и т.д.) в условиях высокой степени гомогенизации расплава после перегрева, выдержки и быстрого охлаждения ((1,3÷2,0)·102°С/с) способствует формированию мелкозернистой структуры. Это позволяет использовать данный сплав как компонент шихты для получения алюминиевых сплавов, а именно - как модифицирующую лигатуру. Данная подготовленная шихта при ее добавке к основной шихте является главным источником образования центров кристаллизации при охлаждении алюминиевых сплавов, полученных из низкосортных шихтовых материалов. Образующаяся мелкозернистая структура способствует повышению механических свойств (временного сопротивления разрыву σВ и относительному удлинению δ) алюминиевых сплавов. Значения механических свойств зависят от структуры сплава и возрастают при измельчении ее микроструктурных составляющих. Указанные признаки являются существенными для достижения поставленной задачи и позволяют классифицировать данный способ подготовки шихты как изобретение.The melt temperature of 1030 ... 1060 ° C is sufficient to reduce the microinhomogeneity of the melt and equalize its chemical composition, remove the bulk of gas and non-metallic inclusions, which is achieved by holding the melt. The melt is cooled at a rate of (1.3 · 2.0) · 10 2 ° C / s, which provides a fine-grained structure of the resulting alloy due to the following. The residual amount of dispersed elements in the melt (oxides, carbides, intermetallic compounds, etc.) under conditions of a high degree of homogenization of the melt after overheating, holding and rapid cooling ((1.3 ÷ 2.0) · 10 2 ° С / s) contributes to the formation of a fine-grained structure. This allows you to use this alloy as a component of the charge to obtain aluminum alloys, namely, as a modifying ligature. This prepared charge, when added to the main charge, is the main source of the formation of crystallization centers during cooling of aluminum alloys obtained from low-grade charge materials. The resulting fine-grained structure helps to increase the mechanical properties (temporary tensile strength σ B and relative elongation δ) of aluminum alloys. The values of the mechanical properties depend on the structure of the alloy and increase when grinding its microstructural components. These features are essential to achieve the task and allow to classify this method of preparing the mixture as an invention.
Пример. Для проверки эффективности предлагаемой технологии проводили исследование механических свойств сплава АК7ч, приготовленного с использованием специально подготовленной шихты. В качестве шихтовых материалов использовали лом, отходы, возврат сплава АК7ч. Плавки проводили в печи ИСТ-0,06. Режимы перегрева проводились по нескольким вариантам, причем охваченный интервал температур составлял 1010…1080°С. Длительность выдержки расплава при температуре перегрева во всех вариантах составляла 13…15 мин. Скорость охлаждения после перегрева варьировали от 1,3·10 до 2,3·102°С/с путем заливки расплава в кокили из разных материалов. Полученные слитки подготовленной шихты использовали при получении сплава АК7ч, причем массовая доля вводимой подготовленной шихты относительно всей массы составляла 25%. Температура заливки образцов на механические испытания составляла 720…725°С. В таблице (дана в приложении 1) приведены механические свойства сплава АК7ч, полученного с использованием шихты, подготовленной по нескольким вариантам вышеуказанной технологии, а также по известному способу [4].Example. To verify the effectiveness of the proposed technology, we studied the mechanical properties of the AK7ch alloy prepared using a specially prepared mixture. As charge materials used scrap, waste, return alloy AK7ch. The melts were carried out in an IST-0.06 furnace. Overheating modes were carried out according to several options, and the temperature range covered was 1010 ... 1080 ° С. The duration of exposure of the melt at the superheat temperature in all cases was 13 ... 15 minutes. The cooling rate after overheating varied from 1.3 · 10 to 2.3 · 10 2 ° C / s by pouring the melt into molds from different materials. The obtained ingots of the prepared charge were used to obtain the AK7ch alloy, and the mass fraction of the prepared prepared charge relative to the total mass was 25%. The pouring temperature of the samples for mechanical tests was 720 ... 725 ° C. The table (given in Appendix 1) shows the mechanical properties of the AK7ch alloy obtained using a mixture prepared according to several variants of the above technology, as well as according to the known method [4].
Как видно из приведенных результатов (таблица), предлагаемый способ подготовки шихты для сплава АК7ч, включающий перегрев расплава, выдержку и охлаждение с температуры перегрева, дает более высокие значения механических свойств сплава АК7ч, чем известный способ [4], включающий перегрев расплава, выдержку и заливку с температуры 730°С в стальной кокиль, обеспечивающий скорость охлаждения 1,3·10°С/с.As can be seen from the above results (table), the proposed method of preparing the charge for the AK7ch alloy, including melt overheating, holding and cooling from the superheat temperature, gives higher mechanical properties of the AK7ch alloy than the known method [4], including melt overheating, holding and pouring from a temperature of 730 ° C into a steel chill mold, providing a cooling rate of 1.3 · 10 ° C / s.
Причем наилучшие результаты показал предлагаемый способ подготовки шихты по варианту 2 (таблица), заключающийся в расплавлении шихтовых материалов, перегреве расплава до 1040°С, выдержке и заливке с температуры перегрева в массивный медный кокиль, обеспечивающий скорость охлаждения 1,7·102°С/с. Повышение механических свойств сплава АК7ч, полученного при использовании подготовленной шихты по варианту 2, подтверждается исследованиями микроструктуры. Достигнуто существенное измельчение структуры (см. фиг.1, рис.б) по сравнению со структурой сплава, подготовленного в качестве шихты по известному способу [4] (фиг.1, рис.а).Moreover, the proposed method for preparing the charge according to option 2 (table) showed the best results, which consists in melting the charge materials, overheating the melt to 1040 ° C, holding and pouring from the overheating temperature into a massive copper chill mold, providing a cooling rate of 1.7 · 10 2 ° C /from. The increase in the mechanical properties of the AK7ch alloy obtained using the prepared charge according to option 2 is confirmed by studies of the microstructure. Significant refinement of the structure was achieved (see Fig. 1, Fig. B) in comparison with the structure of the alloy prepared as a charge according to the known method [4] (Fig. 1, Fig. A).
Подготовка шихты по варианту 1 предлагаемого способа не обеспечивает должной гомогенизации расплава из-за низкой (1010°С) температуры перегрева расплава и его медленного охлаждения (1,3·10°С/с), что приводит к конгломерации неметаллических включений, определяющих структурную неоднородность получаемого сплава, который используется в качестве подготовленной шихты к основной шихте для получения сплава АК7ч. Механические свойства полученного с использованием этой шихты сплава уступают свойствам сплава, полученного с использованием шихты, подготовленной по варианту 2.The preparation of the charge according to option 1 of the proposed method does not ensure proper homogenization of the melt due to the low (1010 ° C) temperature of the overheating of the melt and its slow cooling (1.3 · 10 ° C / s), which leads to conglomeration of non-metallic inclusions that determine structural heterogeneity the resulting alloy, which is used as a prepared charge for the main charge to obtain AK7ch alloy. The mechanical properties of the alloy obtained using this mixture are inferior to the properties of the alloy obtained using the mixture prepared according to option 2.
Вариант 3 предлагаемого способа подготовки шихты также не обеспечивает оптимального прироста механических свойств сплава АК7ч, что объясняется его повышенной газонасыщенностью. Высокая температура перегрева (1080°С) способствует значительному газонасыщению расплава, его последующее быстрое охлаждение (2,3·102°С/с) приводит к тому, что газы не успевают выделиться из него и фиксируются в структуре сплава, который в дальнейшем используется в качестве подготовленной шихты к основной шихте для получения сплава АК7ч. Этот фактор оказывает влияние на снижение значений механических свойств сплава АК7ч, полученного с использованием шихты, подготовленной по варианту 3.Option 3 of the proposed method for the preparation of the charge also does not provide the optimal increase in the mechanical properties of the AK7ch alloy, which is explained by its increased gas saturation. A high superheat temperature (1080 ° C) contributes to a significant gas saturation of the melt, its subsequent rapid cooling (2.3 · 10 2 ° C / s) leads to the fact that the gases do not have time to stand out from it and are fixed in the structure of the alloy, which is further used as a prepared mixture to the main mixture to obtain AK7ch alloy. This factor affects the decrease in the mechanical properties of AK7ch alloy obtained using a mixture prepared according to option 3.
Источники информацииInformation sources
1. Авт. свид. СССР №412269, заявл. 1972 г.1. Auth. testimonial. USSR No. 412269, declared 1972
2. Никитин В.И. Наследственность в литых сплавах. - Самара: СамГТУ, 1995. - 249 с., С.109.2. Nikitin V.I. Heredity in cast alloys. - Samara: Samara State Technical University, 1995 .-- 249 p., P. 109.
3. Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я. Металлургия вторичного алюминия. - Новосибирск: Наука, 1998. - 252 с., С.10, 11.3. Galevsky G.V., Kulagin N.M., Mintsis M.Ya. Metallurgy of secondary aluminum. - Novosibirsk: Nauka, 1998 .-- 252 p., S.10, 11.
4. Деев В.Б., Селянин И.О., Войтков А.П. Влияние наследственности шихты на кристаллизацию алюминиевых сплавов // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. №5. С.7-9.4. Deev VB, Selyanin I.O., Voitkov A.P. The effect of heredity of the charge on the crystallization of aluminum alloys // Procurement in mechanical engineering. 2006. No5. S.7-9.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126436/02A RU2345155C1 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126436/02A RU2345155C1 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2345155C1 true RU2345155C1 (en) | 2009-01-27 |
Family
ID=40544223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007126436/02A RU2345155C1 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2345155C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB132261A (en) * | ||||
| RU2111276C1 (en) * | 1994-04-27 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Method of preparing base metals for aluminum alloys production |
-
2007
- 2007-07-11 RU RU2007126436/02A patent/RU2345155C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB132261A (en) * | ||||
| RU2111276C1 (en) * | 1994-04-27 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Method of preparing base metals for aluminum alloys production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nafisi et al. | Semi-solid processing of aluminum alloys | |
| Birol | Impact of grain size on mechanical properties of AlSi7Mg0. 3 alloy | |
| CN101733380B (en) | Preparation method of fine crystalline metal material under action of low-voltage pulse magnetic field | |
| JP5360591B2 (en) | Aluminum alloy ingot and method for producing the same | |
| Salleh et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of thixoformed A319 alloys containing variable amounts of magnesium | |
| JP2011144443A (en) | Aluminum alloy for semisolid casting | |
| RU2398905C1 (en) | Procedure for production of heat resistant nickel alloys by metal wastes processing | |
| Gencalp et al. | Effects of low-frequency mechanical vibration and casting temperatures on microstructure of semisolid AlSi8Cu3Fe alloy | |
| Yao et al. | Pollution-free grain refinement of cast TiAl alloys by vacuum mechanical vibration solidification | |
| CN102660693B (en) | Aluminum alloy treated by using TiN powder and BeH2 powder, and preparation method thereof | |
| Patel et al. | Microstructural and mechanical properties of eutectic Al–Si alloy with grain refined and modified using gravity-die and sand casting | |
| CN106702228A (en) | Extrusion casting forming hypereutectic Al-Si alloy and preparation method thereof | |
| RU2432411C1 (en) | Procedure for production of alunimium-silicon alloy | |
| RU2345155C1 (en) | Method of preparing charge used for obtaining aluminium alloys | |
| CN1995419B (en) | Method for preparing ultra-fine grain deformed aluminum alloy | |
| RU2490351C1 (en) | Aluminium-based cast alloy | |
| CN102517476B (en) | High strength aluminum alloy capable of reducing porosity and dispersed shrinkage and preparation method thereof | |
| CN106756180B (en) | A kind of calcium/magnesia grain refiner and its preparation method and application | |
| CN116770109A (en) | A kind of Mg-Zr master alloy and its preparation method and application | |
| Mohandass et al. | Effect of cooling rate on mechanical behaviour of bulk cast of A380 aluminium alloy | |
| CN109022918B (en) | Silicon-containing high-toughness ZZnAl4Y die-casting zinc alloy and preparation method thereof | |
| He et al. | Effect of phosphorus modification on the microstructure and mechanical properties of DC cast Al-17.5 Si-4.5 Cu-1Zn-0.7 Mg-0.5 Ni alloy | |
| RU2616734C1 (en) | Aluminium-based cast high-silicon alloy | |
| RU2351670C1 (en) | Method of receiving of aluminium casting alloys made of secondary raw materials | |
| CN106011563A (en) | Hypo eutectic aluminum-magnesium alloy reinforcing method through melt compounding treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090712 |