[go: up one dir, main page]

RU2763844C1 - Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys - Google Patents

Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2763844C1
RU2763844C1 RU2021124118A RU2021124118A RU2763844C1 RU 2763844 C1 RU2763844 C1 RU 2763844C1 RU 2021124118 A RU2021124118 A RU 2021124118A RU 2021124118 A RU2021124118 A RU 2021124118A RU 2763844 C1 RU2763844 C1 RU 2763844C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas mixture
gas
carrier gas
crucible
melting
Prior art date
Application number
RU2021124118A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Вадимович Колтыгин
Вячеслав Евгеньевич Баженов
Андрей Владимирович Санников
Инга Викторовна Плисецкая
Владимир Дмитриевич Белов
Александр Борисович Окулов
Василий Анатольевич Юдин
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Авиационная корпорация «Рубин»
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 Публичное акционерное общество «Авиационная корпорация «Рубин» filed Critical Публичное акционерное общество «Авиационная корпорация «Рубин»
Priority to RU2021124118A priority Critical patent/RU2763844C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763844C1 publication Critical patent/RU2763844C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04Casting aluminium or magnesium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, specifically to the smelting and casting of magnesium-based alloys, and can be used to produce shaped castings, for example, casings of various units used in the aerospace industry and other industries. The method for preparing and supplying a protective gas mixture of a carrier gas, inert or inactive with respect to the melt, and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone when melting magnesium alloys includes obtaining a gas mixture containing perfluoroethylisopropyl ketone in an amount of 0.1-10% of the volume of the supplied gas mixture directly in the feed a tube supplying the gas mixture to the melting crucible by mixing the carrier gas and perfluoroethyl isopropyl ketone gas, obtained by evaporation of its liquid phase, supplied by gravity in a droplet manner through a capillary inlet directly into the supply tube, due to convective heat transfer from the metal in the crucible.
EFFECT: invention is aimed at creating a method for the preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys, which makes it possible to simplify the design of a gas system for introducing a protective gas mixture and to use a liquid material, in particular perfluoroethylisopropyl ketone, to create this mixture.
9 cl, 2 ex, 3 tbl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к плавке и литью сплавов на основе магния, и может быть использовано для получения фасонных отливок, обладающих сочетанием хороших прочностных свойств, а также повышенной коррозионной стойкостью, например, корпусов различных агрегатов, используемых в аэрокосмической отрасли и в других отраслях промышленности.The invention relates to the field of metallurgy, specifically to the melting and casting of alloys based on magnesium, and can be used to obtain shaped castings with a combination of good strength properties, as well as increased corrosion resistance, for example, housings of various units used in the aerospace industry and in others industries.

Уровень техникиState of the art

Особенностью практически всех используемых в настоящее время магниевых литейных сплавов является их склонность к интенсивному окислению вплоть до возгорания при контакте с воздухом в процессе плавки и литья. Вследствие этого предпринимаются специальные меры по защите поверхности металла от контакта с атмосферой.A feature of almost all currently used magnesium casting alloys is their tendency to intense oxidation up to ignition on contact with air during melting and casting. As a result, special measures are taken to protect the metal surface from contact with the atmosphere.

Самым распространенным способом защиты от окисления является ведение плавки с применением покровных и рафинирующих флюсов на основе хлористых и фтористых солей (Альтман М.Б., Лебедев А.А. и др. «Плавка и литье легких сплавов». М., «Металлургия», 1969 г., стр. 332-335). Однако включения флюсов в литом металле значительно снижают коррозионную стойкость литых деталей, поэтому в настоящее время плавка с использованием флюсов постепенно заменяется плавкой с использованием защитной газовой атмосферы. В качестве газов, применяемых для этого, используют различные химические соединения, образующие на поверхности жидкого магниевого расплава плотную защитную пленку.The most common method of protection against oxidation is melting with the use of coating and refining fluxes based on chloride and fluoride salts (Altman M.B., Lebedev A.A. and others. “Smelting and casting of light alloys”. M., “Metallurgy” , 1969, pp. 332-335). However, inclusions of fluxes in cast metal significantly reduce the corrosion resistance of cast parts, therefore, at present, melting using fluxes is gradually being replaced by melting using a protective gas atmosphere. The gases used for this are various chemical compounds that form a dense protective film on the surface of the liquid magnesium melt.

Наиболее распространенными защитными газами для плавки магниевых сплавов являются крайне токсичный диоксид серы SO2 и элегаз SF6, кроме того известны и другие защитные газы (таблица 1), причем более 20 лет предпочтительным защитным газом был элегаз (SF6) в низких концентрациях в смеси с воздухом, аргоном или диоксидом углерода.The most common shield gases for melting magnesium alloys are the highly toxic sulfur dioxide SO 2 and SF 6 , and other shield gases are also known (Table 1), with SF6 (SF 6 ) at low concentrations in the mixture being the preferred shield gas for over 20 years. with air, argon or carbon dioxide.

Таблица 1. Защитные газы, используемые для плавки магниевых сплавовTable 1 Shielding gases used for melting magnesium alloys

СоединениеCompound Время существования в атмосфере, годыTime of existence in the atmosphere, years Потенциал глобального потепления (GWP), за период 100 летGlobal Warming Potential (GWP), over 100 years CO2 CO 2 100-150100-150 1one N2ON 2 O 120120 360360 CH4 CH 4 1212 2424 SO2 SO 2 -- -- SF6 SF 6 32003200 2390023900

Из-за экстремальных значений потенциала глобального потепления (Global Warming Potential - GWP) в последнее время SF6 активно заменяется другими соединениями (Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006Text with EEA relevance. P. 36).Due to the extreme values of the Global Warming Potential (GWP), SF 6 has recently been actively replaced by other compounds (Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC) No 842/2006 Text with EEA relevance P. 36).

Известен способ обработки расплавленных реакционноспособных металлов и сплавов с использованием фторуглеродов в качестве защитного газа (US 6,685,764 B2, 22.03.2003), где для защиты магниевых расплавов предлагается использовать смесь перфторкетонов, гидрофторкетонов и их смесей с осушенным воздухом или другими газами. Преимущество этой смеси заключается в очень низком значении GWP компонентов (менее 10) и их слабой токсичности для человека. Недостатком данного способа является наличие достаточно большого количества фтороводорода в продуктах реакции газовой смеси с воздухом и жидкого магния, что ведет к разрушению металлических частей плавильной установки.There is a known method for processing molten reactive metals and alloys using fluorocarbons as a protective gas (US 6,685,764 B2, 03/22/2003), where it is proposed to use a mixture of perfluoroketones, hydrofluoroketones and their mixtures with dried air or other gases to protect magnesium melts. The advantage of this mixture lies in the very low GWP value of the components (less than 10) and their low toxicity to humans. The disadvantage of this method is the presence of a sufficiently large amount of hydrogen fluoride in the reaction products of the gas mixture with air and liquid magnesium, which leads to the destruction of the metal parts of the smelter.

Также известен материал Novec 612, разработанный компанией 3M Innovative Properties Company (США), который предназначен для защиты расплавленных реакционноспособных металлов, таких как магний и его сплавы, в смеси с CO2 или осушенным воздухом и способ его применения (https://multimedia.3m.com/mws/media/713947O/3m-novec-612-magnesium-protection-fluid.pdf). Материал Novec 612 представляет собой жидкость, которая значительно более реакционноспособна при температурах расплава и, следовательно, более эффективно используется, чем SF6. Однако поскольку материал жидкий при комнатной температуре (температура кипения 49,2°C), создание газовой смеси представляет некоторые трудности. Способ создания защитной газовой смеси с использованием жидкого Novec 612 (прототип) заключается в вводе Novec 612 в поток газа-носителя с помощью барботера газа или прецизионной насосной системы, в результате чего Novec 612 переходит в газообразное состояние. Novec 612 является эффективным защитным газовым агентом для защиты расплавленного магния, однако реализация способа его применения связана с использованием специального высокоточного оборудования, а следовательно, с увеличением стоимости производства.Also known is the material Novec 612, developed by 3M Innovative Properties Company (USA), which is designed to protect molten reactive metals such as magnesium and its alloys, mixed with CO 2 or dried air, and the method of its application (https://multimedia. 3m.com/mws/media/713947O/3m-novec-612-magnesium-protection-fluid.pdf). Novec 612 is a fluid that is significantly more reactive at melt temperatures and therefore more efficiently used than SF6. However, since the material is liquid at room temperature (boiling point 49.2°C), creating a gas mixture presents some difficulties. The way to create a protective gas mixture using liquid Novec 612 (prototype) is to enter Novec 612 into the carrier gas flow using a gas bubbler or precision pumping system, resulting in Novec 612 goes into a gaseous state. Novec 612 is an effective protective gas agent for the protection of molten magnesium, however, the implementation of the method of its application is associated with the use of special high-precision equipment, and therefore with an increase in production costs.

В отечественной промышленности известен газ хладон ФК 5-1-12 (перфторэтилизопропилкетон), который относится к фторкетонам и предназначен, прежде всего, для использования в качестве хладагента и средства для пожаротушения. Основным его преимуществом при использовании в качестве активного газа для создания газовой смеси перфторэтилизопропилкетона перед другими активными газами является его низкий показатель GWP, что в значительной мере повышает соответствие технологии плавки магниевых сплавов в газовой атмосфере, постоянно ужесточающимся экологическим требованиям.In the domestic industry, freon gas FK 5-1-12 (perfluoroethylisopropyl ketone) is known, which belongs to fluoroketones and is intended primarily for use as a refrigerant and fire extinguishing agent. Its main advantage when used as an active gas to create a gas mixture of perfluoroethylisopropylketone over other active gases is its low GWP, which greatly increases the compliance of the technology of melting magnesium alloys in a gaseous atmosphere with constantly tightening environmental requirements.

Несмотря на его схожесть химической формулы с материалом Novec 612, он ранее не использовался как материал для создания защитной газовой атмосферы для плавки магниевых сплавов, поскольку перфторэтилизопропилкетон при комнатной температуре представляет собой жидкость и активно не испаряется на воздухе, таким образом создание газовой смеси, в которой перфторэтилизопропилкетон достигал бы необходимой концентрации, затруднено.Despite its similarity in chemical formula to Novec 612, it has not previously been used as a shielding gas material for magnesium alloy melting because PFEK is a liquid at room temperature and does not actively evaporate in air, thus creating a gas mixture in which perfluoroethylisopropylketone would reach the required concentration, it is difficult.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа приготовления и подачи защитной газовой смеси для плавки магниевых сплавов, позволяющего упростить конструкцию газовой системы для ввода защитной газовой смеси и использовать при создании этой смеси жидкий материал, в частности перфторэтилизопропилкетон.The technical objective of the invention is to create a method for preparing and supplying a protective gas mixture for melting magnesium alloys, which makes it possible to simplify the design of a gas system for introducing a protective gas mixture and use liquid material, in particular perfluoroethylisopropyl ketone, to create this mixture.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции газовой системы для ввода защитной газовой смеси для плавки большинства промышленных магниевых сплавов в части дозирования, смешивания и подачи к поверхности расплава компонентов газовой смеси.The technical result of the invention is to simplify the design of the gas system for introducing a protective gas mixture for melting most industrial magnesium alloys in terms of dosing, mixing and supplying gas mixture components to the melt surface.

Технический результат достигается тем, что предложен способ приготовления и подачи защитной газовой смеси газа-носителя, инертного или малоактивного по отношению к расплаву, и газообразного перфторэтилизопропилкетона при плавке магниевых сплавов, отличающийся тем, что газовую смесь, содержащую перфторэтилизопропилкетон в количестве 0,1-10 % от объема подаваемой газовой смеси, получают непосредственно в подводящей трубке, подающей газовую смесь к плавильному тиглю, посредством смешения газа-носителя и газообразного перфторэтилизопропилкетона, получаемого испарением его жидкой фазы (формы), подводимой самотеком капельным способом через капиллярный ввод непосредственно в подводящую трубку, за счет конвективной передачи тепла от металла в тигле.The technical result is achieved by the proposed method for preparing and supplying a protective gas mixture of a carrier gas, inert or inactive with respect to the melt, and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone when melting magnesium alloys, characterized in that the gas mixture containing perfluoroethylisopropyl ketone in an amount of 0.1-10 % of the volume of the supplied gas mixture, is obtained directly in the supply tube supplying the gas mixture to the melting crucible, by mixing the carrier gas and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone, obtained by evaporation of its liquid phase (form), supplied by gravity in a drip way through a capillary inlet directly into the supply tube, due to convective heat transfer from the metal in the crucible.

Содержание перфторэтилизопропилкетона в газовой смеси в количестве 0,1-10% от объема подаваемой газовой смеси обусловлено по нижней границе минимально необходимым для формирования на поверхности расплава защитной плены оксифторидов магния количеством перфторэтилизопропилкетона, а с верхней стороны - содержанием в газовой смеси перфторэтилизопропилкетона, превышение которого будет приводить к активному разрушению стенок плавильного тигля.The content of perfluoroethylisopropylketone in the gas mixture in the amount of 0.1-10% of the volume of the supplied gas mixture is due to the minimum amount of perfluorethylisopropylketone necessary for the formation of a protective film of magnesium oxyfluorides on the surface of the melt, and on the upper side - the content of perfluoroethylisopropylketone in the gas mixture, the excess of which will be lead to active destruction of the walls of the melting crucible.

В качестве газа-носителя допустимо использовать аргон, диоксид углерода, гелий, азот, осушенный воздух, а также смесь двух и более перечисленных газов. Выбор этих газов в качестве газов-носителей обусловлен их инертностью или слабой химической активностью по отношению к магниевому расплаву при используемых температурах плавки.It is permissible to use argon, carbon dioxide, helium, nitrogen, dried air, as well as a mixture of two or more of these gases as a carrier gas. The choice of these gases as carrier gases is due to their inertness or low chemical activity with respect to the magnesium melt at the melting temperatures used.

Предпочтительно, что крышка тигля снабжена рабочим отверстием с крышкой, которое может быть открыто в процессе плавки для проведения работ с металлом в печи, при этом расход газовой смеси, подаваемой в тигель, увеличивают для компенсации его рассеивания в атмосфере рабочей зоны цеха.It is preferable that the crucible lid is provided with a working opening with a lid, which can be opened during the melting process for working with metal in the furnace, while the flow rate of the gas mixture supplied to the crucible is increased to compensate for its dispersion in the atmosphere of the working area of the shop.

Важно, что капиллярный ввод, используемый для ввода жидкого перфторэтилизопропилкетона в подводящую трубку, имеет диаметр капиллярного отверстия 0,1-1,5 мм. Применение капиллярного отверстия другого диаметра не способствует устойчивому капельному дозированию перфторэтилизопропилкетона.It is important that the capillary inlet used to introduce the liquid perfluoroethylisopropylketone into the inlet tube has a capillary hole diameter of 0.1-1.5 mm. The use of a capillary hole of a different diameter does not contribute to stable drip dosing of perfluoroethylisopropylketone.

Основными отличиями от прототипа являются:The main differences from the prototype are:

использование оригинального способа приготовления и подачи газовой смеси, которая не создается заранее с помощью барботера газа или прецизионной насосной системы, а создается непосредственно в подводящей трубке, подающей газовую смесь к плавильному тиглю, за счет смешения газов при поступлении в подводящую трубку газа-носителя и жидкого перфторэтилизопропилкетона, который испаряется при нагреве от тепла металла в тигле, что значительно упрощает конструкцию газовой системы;the use of an original method for preparing and supplying a gas mixture, which is not created in advance using a gas bubbler or a precision pumping system, but is created directly in the inlet pipe supplying the gas mixture to the melting crucible, due to the mixing of gases when carrier gas and liquid enter the inlet pipe perfluoroethylisopropylketone, which evaporates when heated from the heat of the metal in the crucible, which greatly simplifies the design of the gas system;

подача жидкого перфторэтилизопропилкетона для образования смеси производят капельным способом непосредственно в подводящую трубку через капиллярный ввод самотеком, дозировка осуществляется по объему вытекающей жидкости, расход которой определяется по шкале, нанесенной на прозрачную стенку сосуда с жидким перфторэтилизопропилкетоном из расчета образования из 1 мл жидкого перфторэтилизопропилкетона примерно 120 мл газообразного. Этот способ дозирования позволяет наглядно контролировать расход перфторэтилизопропилкетона и оперативно изменять подаваемое количество активного газа и при этом не применять сложные и дорогостоящие устройства дозирования и измерения газов.the supply of liquid perfluoroethylisopropylketone to form a mixture is carried out by drip method directly into the inlet pipe through a capillary inlet by gravity, the dosage is carried out according to the volume of the outflowing liquid, the flow rate of which is determined by the scale applied to the transparent wall of the vessel with liquid perfluoroethylisopropylketone based on the formation of approximately 120 ml from 1 ml of liquid perfluoroethylisopropylketone gaseous. This method of dosing makes it possible to visually control the consumption of perfluoroethylisopropylketone and quickly change the supplied amount of active gas without using complex and expensive devices for dosing and measuring gases.

Описание иллюстрацийDescription of illustrations

Изобретение поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1. показано устройство приготовления и подачи защитной газовой смеси, где: The invention is illustrated by illustrations, where in Fig. 1. shows a device for preparing and supplying a protective gas mixture, where:

1 - баллон; 2 - газовый редуктор; 3 - манометр; 4 - ротаметр; 5 - тигель; 6 - полость тигля; 7 - крышка тигля; 8 - поверхность расплава; 9 - градуированная прозрачная стенка; 10 - подводящая трубка; 11 - система; 12 - капельница; 13 - капиллярный ввод; 14 - регулятор расхода; 15 - отводная трубка.1 - balloon; 2 - gas reducer; 3 - manometer; 4 - rotameter; 5 - crucible; 6 - crucible cavity; 7 - crucible cover; 8 - melt surface; 9 - graduated transparent wall; 10 - inlet tube; 11 - system; 12 - dropper; 13 - capillary input; 14 - flow regulator; 15 - outlet tube.

На фиг. 2 показана защитная пленка на поверхности магниевого сплава МЛ5 (изображение со сканирующего электронного микроскопа), расплавленного в атмосфере защитного газа, состоящего из 99 об.% аргона и 0,5 об.% перфторэтилизопропилкетона, приготовленного с помощью устройства приготовления и подачи защитной газовой смеси, состоящая из фторида и оксида магния с примесью углерода.In FIG. 2 shows a protective film on the surface of an ML5 magnesium alloy (image from a scanning electron microscope), melted in a protective gas atmosphere consisting of 99 vol.% argon and 0.5 vol.% perfluoroethylisopropyl ketone, prepared using a device for preparing and supplying a protective gas mixture, consisting of fluoride and magnesium oxide with an admixture of carbon.

На фиг. 3 показана защитная пленка на поверхности магниевого сплава МЛ10 (изображение со сканирующего электронного микроскопа), расплавленного в атмосфере защитного газа, состоящего из 99 об.% аргона и 0,5 об.% перфторэтилизопропилкетона, приготовленного с помощью устройства приготовления и подачи защитной газовой смеси, состоящая из фторида и оксида магния с примесью углерода.In FIG. 3 shows a protective film on the surface of an ML10 magnesium alloy (image from a scanning electron microscope), melted in a protective gas atmosphere consisting of 99 vol.% argon and 0.5 vol.% perfluoroethylisopropylketone, prepared using a device for preparing and supplying a protective gas mixture, consisting of fluoride and magnesium oxide with an admixture of carbon.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Из баллона (1) газ-носитель через газовый редуктор (2), снабженный манометром (3) и ротаметром (4), подается в подводящую трубку, имеющую наклон в сторону тигля (5), из которой попадает в полость тигля (6) через герметичную крышку тигля (7), по пути смешиваясь с испаряющимся перфторэтилизопропилкетоном, где и распределяется над поверхностью расплава (8), в то же время, перфторэтилизопропилкетон, находящийся в жидком состоянии в емкости, имеющей градуированную прозрачную стенку (9), располагающейся выше подводящей трубки (10), с возможностью восполнения убыли перфторэтилизопропилкетона, расходуемого в процессе работы системы (11), вытекает капельным способом через капельницу с прозрачными стенками (12) в трубку, которая соединяется с подводящей трубкой через тройник с капиллярным вводом диаметром 0,1-1,5 мм (13), причем скорость истечения хладона регулируется с помощью регулятора расхода (14), при этом перфторэтилизопропилкетон переходит в газообразное состояние и смешивается с газом-носителем только в подводящей трубке за счет тепла, идущего от тигля, когда стекает по наклонной подводящей трубке в сторону металла, а излишки газовой смеси удаляются из тигля через отводную трубку (15), в систему вытяжной вентиляции. From the cylinder (1), the carrier gas through the gas reducer (2) equipped with a pressure gauge (3) and rotameter (4) is fed into the inlet pipe, which has an inclination towards the crucible (5), from which it enters the cavity of the crucible (6) through tight cover of the crucible (7), along the way mixing with evaporating perfluoroethylisopropylketone, where it is distributed over the surface of the melt (8), at the same time, perfluoroethylisopropylketone, which is in a liquid state in a container with a graduated transparent wall (9), located above the inlet pipe (10), with the possibility of replenishing the loss of perfluoroethylisopropyl ketone consumed during the operation of the system (11), flows in a drip way through a dropper with transparent walls (12) into a tube that is connected to the supply tube through a tee with a capillary inlet with a diameter of 0.1-1, 5 mm (13), and the freon outflow rate is regulated by the flow regulator (14), while the perfluoroethylisopropyl ketone passes into a gaseous state and mixes with gas-n oscillator only in the inlet pipe due to the heat coming from the crucible, when it flows down the inclined inlet pipe towards the metal, and the excess gas mixture is removed from the crucible through the outlet pipe (15) into the exhaust ventilation system.

Пример 1Example 1

Была проведена плавка содержащего алюминий магниевого сплава МЛ5 в стальном тигле под стальной крышкой, оборудованной отверстиями для входа и выхода газовой смеси. В одно отверстие устанавливалась подводящая трубка, через которую газовая смесь газа носителя и газообразного перфторэтилизопропилкетона подавалась в плавильный тигель, в другое отверстие устанавливалась отводящая трубка, соединенная с системой вытяжной вентиляции для эвакуации продуктов реакции из помещения, места ввода трубок и примыкания стальной крышки к тиглю герметизировались. В подводящую трубку, по которой подавался газ-носитель, через тройник сверху устанавливалась трубка, идущая от стеклянного сосуда с жидким перфторэтилизопропилкетоном, на стенке которого была нанесена градировочная шкала, позволяющая определять расход. Расход жидкого перфторэтилизопропилкетона регулировался с помощью клапана, установленного на трубке, идущей от стеклянного сосуда, и был установлен на уровне 0,5 % газообразного перфторэтилизопропилкетона от объема подаваемой газовой смеси. Необходимое количество для получения газовой смеси определяли из расчета получения из 1 мл жидкого перфторэтилизопропилкетона 120 мл газа. Подача перфторэтилизопропилкетона в подводящую трубку с диаметром канала 15 мм осуществлялась капельным способом через капиллярный ввод с диаметром отверстия 0,4 мм. Наклон подводящей трубки в сторону плавильного тигля позволял жидкому перфторэтилизопропилкетону беспрепятственно течь по ее стенке до момента полного испарения и смешивания с газом-носителем, в качестве которого использовался аргон. Количество перфторэтилизопропилкетона в газовой смеси колебалось в процессе плавки от 1 до 10%. Продукты реакции с магнием выходили по отводной трубке в виде явно различимого дыма, который был тяжелее воздуха, и попадали в вытяжную вентиляцию. Расплавленный сплав МЛ5 находился в тигле в защитной атмосфере в течение 1 часа при температуре 800±10°С, после чего нагрев был выключен и сплав затвердел в тигле. Следов возгорания на поверхности металла замечено не было. После затвердевания сплава была исследована поверхностная плена, которая состояла преимущественно из фторида и оксида магния с примесью углерода.The melting of aluminum-containing magnesium alloy ML5 was carried out in a steel crucible under a steel lid equipped with holes for the inlet and outlet of the gas mixture. An inlet tube was installed in one hole, through which the gas mixture of the carrier gas and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone was fed into the melting crucible, an outlet tube was installed in the other hole, connected to the exhaust ventilation system to evacuate the reaction products from the room, the places where the tubes were inserted and the steel lid adjoining the crucible were sealed . In the inlet tube, through which the carrier gas was supplied, a tube was installed through a tee from above, coming from a glass vessel with liquid perfluoroethylisopropyl ketone, on the wall of which a graduation scale was applied, which made it possible to determine the flow rate. The flow rate of liquid PFK was regulated using a valve installed on the tube coming from the glass vessel, and was set at the level of 0.5% gaseous PFK based on the volume of the supplied gas mixture. The required amount to obtain a gas mixture was determined from the calculation of obtaining 120 ml of gas from 1 ml of liquid perfluoroethylisopropyl ketone. The supply of perfluoroethylisopropyl ketone into the supply tube with a channel diameter of 15 mm was carried out by the drop method through a capillary inlet with a hole diameter of 0.4 mm. The inclination of the inlet tube towards the melting crucible allowed liquid perfluoroethylisopropyl ketone to flow unhindered along its wall until complete evaporation and mixing with the carrier gas, which was argon. The amount of perfluoroethylisopropyl ketone in the gas mixture varied during the melting process from 1 to 10%. The products of the reaction with magnesium exited through the exhaust pipe in the form of clearly distinguishable smoke, which was heavier than air, and fell into the exhaust ventilation. Molten alloy ML5 was in the crucible in a protective atmosphere for 1 hour at a temperature of 800±10°C, after which the heating was turned off and the alloy solidified in the crucible. There were no traces of ignition on the metal surface. After solidification of the alloy, the surface film was studied, which consisted mainly of fluoride and magnesium oxide with an admixture of carbon.

Пример поясняется результатами, представленными в таблице 2.The example is illustrated by the results presented in Table 2.

Таблица 2. Результаты микрорентгеноспектрального анализа поверхностной плены, образовавшейся на поверхности сплава МЛ5 в процессе плавкиTable 2. Results of X-ray spectral microanalysis of the surface film formed on the surface of the ML5 alloy during melting

Содержание элементов % ат.Content of elements % at. CC NN OO FF Mgmg AlAl ZnZn Прочие элементыOther elements Измерение 1Dimension 1 18,718.7 1,61.6 12,712.7 38,838.8 27,027.0 0,30.3 0,030.03 0,90.9 Измерение 2Dimension 2 22,322.3 1,41.4 12,412.4 36,636.6 25,825.8 0,40.4 0,020.02 1,01.0 Измерение 3Dimension 3 23,423.4 1,61.6 11,811.8 34,934.9 26,326.3 1,11.1 0,030.03 0,90.9 Измерение 4Dimension 4 20,020.0 2,12.1 14,414.4 35,135.1 27,327.3 0,20.2 0,020.02 1,01.0 Измерение 5Dimension 5 20,720.7 1,11.1 7,57.5 46,346.3 23,923.9 0,10.1 0,020.02 0,50.5 Измерение 6Dimension 6 23,623.6 1,01.0 9,49.4 40,640.6 24,424.4 0,40.4 0,020.02 0,70.7 Средний составAverage composition 21,521.5 1,51.5 11,411.4 38,738.7 25,825.8 0,40.4 0,020.02 0,80.8

Пример 2Example 2

Была проведена плавка безалюминиевого магниевого сплава МЛ10 в тех же условиях, что и в Примере 1. Следов возгорания на поверхности металла замечено не было. После затвердевания сплава была исследована поверхностная плена, которая состояла преимущественно из фторида магния и углерода. Пример поясняется результатами, представленными в таблице 3.The melting of the aluminum-free magnesium alloy ML10 was carried out under the same conditions as in Example 1. There were no traces of ignition on the metal surface. After solidification of the alloy, the surface film was examined, which consisted mainly of magnesium fluoride and carbon. The example is illustrated by the results presented in Table 3.

Таблица 3. Результаты микрорентгеноспектрального анализа поверхностной плены, образовавшейся на поверхности сплава МЛ10 в процессе плавкиTable 3. Results of X-ray spectral microanalysis of the surface film formed on the surface of the ML10 alloy during melting

Содержание элементов % ат.Content of elements % at. CC NN OO FF Mgmg ZnZn ZrZr NdNd Прочие элементыOther elements Измерение 1Dimension 1 42,742.7 0,00.0 1,71.7 41,341.3 13,313.3 0,00.0 0,00.0 0,00.0 1,01.0 Измерение 2Dimension 2 26,626.6 0,00.0 1,21.2 51,351.3 20,220.2 0,10.1 0,20.2 0,10.1 0,40.4 Измерение 3Dimension 3 27,727.7 0,00.0 2,02.0 49,349.3 19,619.6 0,00.0 0,10.1 0,00.0 1,31.3 Измерение 4Dimension 4 53,553.5 0,00.0 1,31.3 33,333.3 11,111.1 0,00.0 0,00.0 0,00.0 0,80.8 Измерение 5Dimension 5 47,347.3 0,00.0 1,81.8 37,437.4 12,812.8 0,00.0 0,00.0 0,00.0 0,70.7 Измерение 6Dimension 6 47,947.9 0,00.0 1,11.1 38,338.3 12,312.3 0,00.0 0,00.0 0,00.0 0,40.4 Средний составAverage composition 40,940.9 0,00.0 1,51.5 41,841.8 14,914.9 0,00.0 0,00.0 0,00.0 0,80.8

Claims (9)

1. Способ приготовления и подачи защитной газовой смеси газа-носителя, инертного или малоактивного по отношению к расплаву, и газообразного перфторэтилизопропилкетона при плавке магниевых сплавов, отличающийся тем, что газовую смесь, содержащую перфторэтилизопропилкетон в количестве 0,1-10 % от объема подаваемой газовой смеси, получают непосредственно в подводящей трубке, подающей газовую смесь к плавильному тиглю, посредством смешения газа-носителя и газообразного перфторэтилизопропилкетона, получаемого испарением его жидкой фазы, подводимой самотеком капельным способом через капиллярный ввод непосредственно в подводящую трубку за счёт конвективной передачи тепла от металла в тигле.1. A method for preparing and supplying a protective gas mixture of a carrier gas, inert or inactive with respect to the melt, and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone during the melting of magnesium alloys, characterized in that the gas mixture containing perfluoroethylisopropyl ketone in an amount of 0.1-10% of the volume of supplied gas mixtures are obtained directly in the inlet pipe supplying the gas mixture to the melting crucible by mixing the carrier gas and gaseous perfluoroethylisopropyl ketone obtained by evaporation of its liquid phase, which is supplied by gravity by drop method through a capillary inlet directly into the inlet pipe due to convective heat transfer from the metal in the crucible . 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют аргон.2. The method according to claim 1, characterized in that argon is used as the carrier gas. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют диоксид углерода.3. The method according to claim 1, characterized in that carbon dioxide is used as the carrier gas. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют гелий.4. The method according to claim 1, characterized in that helium is used as the carrier gas. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют азот.5. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen is used as the carrier gas. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют осушенный воздух.6. The method according to claim 1, characterized in that dried air is used as the carrier gas. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют смесь в любом соотношении двух и более газов из ряда: аргон, диоксид углерода, гелий, азот, осушенный воздух.7. The method according to claim 1, characterized in that a mixture is used as a carrier gas in any ratio of two or more gases from the series: argon, carbon dioxide, helium, nitrogen, dried air. 8. Способ по п.1 отличающийся тем, что крышка тигля снабжена рабочим отверстием с крышкой.8. The method according to claim 1, characterized in that the lid of the crucible is provided with a working opening with a lid. 9. Способ по п.1 отличающийся тем, что капиллярный ввод имеет диаметр капиллярного отверстия 0,1-1,5 мм.9. The method according to claim 1, characterized in that the capillary inlet has a capillary hole diameter of 0.1-1.5 mm.
RU2021124118A 2021-08-13 2021-08-13 Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys RU2763844C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124118A RU2763844C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124118A RU2763844C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763844C1 true RU2763844C1 (en) 2022-01-11

Family

ID=80040110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124118A RU2763844C1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763844C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115161503A (en) * 2022-08-17 2022-10-11 巢湖云海镁业有限公司 Protective gas mixing device for molten magnesium/magnesium alloy

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685764B2 (en) * 2000-05-04 2004-02-03 3M Innovative Properties Company Processing molten reactive metals and alloys using fluorocarbons as cover gas
CN101956086B (en) * 2009-07-21 2012-02-08 清华大学 A kind of magnesium alloy smelting method and device
RU2618040C2 (en) * 2015-10-13 2017-05-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Protective gas mixture for treating of magnesium alloy
CN107299241B (en) * 2017-06-02 2019-01-29 青海盐湖工业股份有限公司 A kind of air supply system and Mg alloy smelting furnace of magnesium alloy smelting protective gas
EP2038439B3 (en) * 2006-07-03 2020-11-11 Honeywell International Inc. Cover gas composition for molten non-ferrous metals such as magnesium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685764B2 (en) * 2000-05-04 2004-02-03 3M Innovative Properties Company Processing molten reactive metals and alloys using fluorocarbons as cover gas
EP2038439B3 (en) * 2006-07-03 2020-11-11 Honeywell International Inc. Cover gas composition for molten non-ferrous metals such as magnesium
CN101956086B (en) * 2009-07-21 2012-02-08 清华大学 A kind of magnesium alloy smelting method and device
RU2618040C2 (en) * 2015-10-13 2017-05-02 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Protective gas mixture for treating of magnesium alloy
CN107299241B (en) * 2017-06-02 2019-01-29 青海盐湖工业股份有限公司 A kind of air supply system and Mg alloy smelting furnace of magnesium alloy smelting protective gas

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115161503A (en) * 2022-08-17 2022-10-11 巢湖云海镁业有限公司 Protective gas mixing device for molten magnesium/magnesium alloy
CN115161503B (en) * 2022-08-17 2023-10-24 巢湖云海镁业有限公司 Protective gas mixing device for molten magnesium/magnesium alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ha et al. Effects of cover gases on melt protection of Mg alloys
CA1309870C (en) Blanketing atmosphere for molten aluminum-lithium alloys or pure lithium
RU2246548C2 (en) Coating gas composition and method for using thereof
US6685764B2 (en) Processing molten reactive metals and alloys using fluorocarbons as cover gas
US6780220B2 (en) Method for generating pollution credits while processing reactive metals
RU2763844C1 (en) Method for preparation and supply of a protective gas mixture for melting magnesium alloys
US20100212855A1 (en) Casting process for aluminum alloys
EP2038439A2 (en) Cover gas composition for molten non-ferrous metals such as magnesium
US6537346B2 (en) Molten magnesium cover gas using fluorocarbons
Cashion et al. Magnesium technology
JP4228901B2 (en) Method for continuous casting of molten metal
CA2516996C (en) Molten metal treatment,method for treating molten metal, and apparatus and method for feeding cover gas to molten metal
US6521018B2 (en) Blanketing metals and alloys at elevated temperatures with gases having reduced global warming potential
Li et al. Evolution of entrainment defects formed in Mg-Y alloy castings
JP3825783B2 (en) Apparatus and method for supplying cover gas for molten metal
Shimizu et al. Fluoride evaporation from CaF2-SiO2-CaO slags and mold fluxes in dry and humid atmospheres
Lyon et al. Magnesium melt protection at magnesium elektron using HFC-134a
CA2403081A1 (en) Oxygen-blowing lance in vacuum refining apparatus
Karger et al. Protective system for magnesium melt
Schubert et al. Use of SO2 as Protection Gas in Magnesium Diecasting
Xiaoliang et al. Dissolution equilibrium of Bi vapor and activities of Bi in liquid Ni-Cr-Fe-Nb solutions
WO2001006023A1 (en) Method and system of protecting easily oxidized metals melts like molten magnesium by 'in situ' generation of boron trifluoride gas
Mitchell et al. INTERNATIONAL SYMPOSIUM On LIQUID METAL PROCESSING AND CASTING
Kamperman et al. Argon determination in steel samples using ultrahigh vacuum system
Irons Magnesium vapour interactions with molten pig iron