Комплексное рафинирование и модифицирование силуминов методом высокоскоростной струйной обработки расплава

• Автор: Тимошкин, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.04, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с.

Содержание
Введение.

Состояние вопроса. Обоснование цели и задач исследований.

Влияние неметаллических включений и водорода на физикомеханические свойства алюминиевых сплавов.

Методы рафинирования и дегазации алюминиевых сплавов.

Очистка алюминиевых сплавов продувкой газами.

Очистка расплава при фильтровании.

Флюсовое рафинирование.

Рафинирование в разряженном газе.

Модифицирование алюминиевых сплавов.

Особенности изготовления отливок из алюминиевых сплавов на Каширском Центролите.

Технология получения алюминиевых сплавов.
Флюсовая обработка жидкого металла.
Оценка качества отливок, получаемых в металлических формах.
Качество отливок, получаемых в разовые песчаные формы.
Цель и задачи работы.
Объекты и методы исследований
Объекты исследования
Методика продувки расплава инертным газом
Методика определения газонасыщенности сплавов и содержания в них водорода.
Методика металлографического анализа структуры алюминиевых сплавов Методика определения физикомеханических и литейных свойств алюминиевых сплавов.
Методика исследования закономерностей разрушения алюминиевых сплавов.
Выбор температуры исследования.
Проведение испытаний на циклическую прочность.
Обоснование возможности газовой струйной обработки алюминиевых сплавов.
Обоснование выбора режима рафинирования газом.
Сущность математической модели газострунной обработки расплава в ковше.
Исходные данные для расчета перемещения в ковше алюминиевого сплава с дисперсной газовой фазой.
Перемещение алюминиевого сплава при продувке его в ковше инертным газом через погруженную трубку.
Изменение содержания газовой фазы в сплаве при продувке высокоскоростной струй газа.
Усреднение химического состава сплава Выводы.
Влияние комплексной обработки на содержание водорода, структуру и свойства алюминиевых сплавов.
Выбор флюсов для обработки алюминиевых сплавов.
Влияние способов обработки расплава на его газонасыщенность. Влияние способов внепечной обработки на структуру алюминиевых сплавов.
Влияние продувки расплава инертным газом на усреднение химического состава.
Влияние способов обработки на механические и литейные свойства алюминиевых сплавов.
Изменение физикомеханических свойств сплава АК9ч АЛ4.
Изменение литейных свойств сплава АК9ч АЛ4
Выводы.
Механизм рафинирования алюминиевых сплавов при использовании
флюсов и продувки расплавов инертным газом
Механизм флюсового рафинирования.
Механизм газового рафинирования.
Обсуждение результатов экспериментов.
Выводы.
Влияние способов внепечной обработки сплава АК9ч АЛ4 на его
эксплуатационную надежность
Пористость сплавов.
Особенности деформации и разрушения сплава АК9ч АЛ4 при
растяжении.
Влияние дефектов структуры на характер разрушения.
Особенности деформации и разрушения сплавов при циклическом
нагружении.
Выводы.
Практические рекомендации по технологии обработки алюминиевых
расплавов газофлюсовой смесью.
Общие выводы
Список литературы


Основной компонент препарата гексахлорэтан вещество белого цвета с плотностью 2,1 гсм3 и температурой возгонки 5,5 С взаимодействует с алюминием с образованием нейтральных к сплаву газообразных продуктов хлористого алюминия А1СЬ и тстрахлорэтилена С2СЦ. Использование таких препаратов упрощает технологию обработки расплава и не требует усложнения конструкции ковшей, так как наиболее часто ввод Дсгазера осуществляют с помощью колокольчика. В целом следует отметить, что эффективность применения препарата Дегазер практически не отличается от эффективности продувки инертными газами , но при этом ввиду особой токсичности выделяющихся продуктов производственный участок должен иметь хорошую вентиляию. Необходимо отмстить, что обработка расплава хлоридами, также как и инертными газами, более эффективна в печах или ковшах с малой удельной поверхностью зеркала расплава и значительной глубиной. Удаление водорода из расплава осуществляется благодаря проникновению атомов водорода в газовый пузырек. В дальнейшем газовый пузырек выходит из расплава вместе с растворенным в нем водородом. Ессрст 1. Из этого уравнения следует, что эффективность дегазации повышается при увеличении поверхности контакта. Именно поэтому продувка алюминиевых сплавов рафинирующим газом через трубки большого диаметра мм, позволяющие получать пузырьки диаметром мм, не является достаточно эффективной. Кроме того, расплав при таком способе продувки слабо перемешивается. В последние годы для продувки стали использовать пористые керамические вставки, в этом случае размер пузырьков газа уменьшается до 3 мм, что позволяет существенно увеличить поверхность контакта металлгаз и тем самым повысить эффективность дегазации. Недостатком данного способа обработки является ограниченная возможность интенсификации процесса за счет повышения избыточного давления рафинирующего газа Рюб0,0, атм. Это связано с тем, что живое сечение пор, участвующих в процессе возрастает одновременно с ростом давления рафинирующего газа . При этом, учитывая низкую смачиваемость материала пробки расплавом в среде рафинирующего газа корунд в среде аргона 0О , возрастает вероятность образования газовой подушки, перекрывающей несколько соседних отверстий. Размер образующихся при этом пузырей достигает 9 мм . В последнее время большое внимание стали уделять продувке расплава инертными газами через специальные вращающиеся фурмы. Впервые на выставке Интерлитмаш фирмой Робсо демонстрировалось передвижное устройство, позволяющее осуществлять продувку азотом из баллона через специальный графитовый ротор. В представленных в настоящее время на рынке установках реализован принцип, при котором подача рафинирующего газа производится через щелевидные отверстия, выполненные в графитовом роторе, вращающимся с частотой обмин. Вращение насадки приводит к уменьшению размера газовых пузырей и пронизыванию ими всего объема расплава. Ниже, на рис. РесЫпсу. Вращающийся ротор впрыскивает в плавку поток пузырьков, и когда распыленные пузырьки проходят через металл, происходит насыщение их водородом. Использование в составе рабочего газа хлора позволяет снизить содержание щелочных металлов посредством образования соединений с хлором. Заявленное фирмой снижение содержания таких элементов, как Ыа, Са, Л находится в пределах . Степень дегазации от водорода составляет , при концентрации водорода на входе 0,3 смг. Производительность предлагаемых установок до тч, расход рафинирующего газа 0,,5 м3т. Предложенное фирмой РссЫпеу устройство позволяет проводить обработку инертным газом алюминиевых сплавов не только в заливочных ковшах, но и в раздаточных печах, причем выполнять это по мере необходимости. Существенным недостатком применения представленных установок в условиях отечественного производства является их высокая стоимость и, что более важно, стоимость их дальнейшего обслуживания. В среднем, учитывая сроки эксплуатации отдельных узлов и агрегатов установки, стоимость ежеквартального обслуживания подобной установки составит порядка без учета стоимости рафинирующих материалов.