Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов
Представлены результаты исследований по влиянию газофлюсового рафинирования расплава на качество отливок из алюминиевого сплава АК7.
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2011
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104425 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, Д.М. Беленький, Н.С. Пионтковская, А.В. Наривский // Металл и литье Украины. — 2011. — № 5. — С. 19-22. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104425 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1044252016-07-10T03:02:23Z Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов Найдек, В.Л. Беленький, Д.М. Пионтковская, Н.С. Наривский, А.В. Представлены результаты исследований по влиянию газофлюсового рафинирования расплава на качество отливок из алюминиевого сплава АК7. Представлено результати досліджень по впливу газофлюсового рафінування розплава на якість виливок з алюмінієвого сплава АК7. The results of the researches of the influence of a melt′s on quality of castings the aluminum alloy АК7 are presented. 2011 Article Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, Д.М. Беленький, Н.С. Пионтковская, А.В. Наривский // Металл и литье Украины. — 2011. — № 5. — С. 19-22. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104425 669.715:66.096 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Представлены результаты исследований по влиянию газофлюсового рафинирования расплава на качество отливок из алюминиевого сплава АК7. |
| format |
Article |
| author |
Найдек, В.Л. Беленький, Д.М. Пионтковская, Н.С. Наривский, А.В. |
| spellingShingle |
Найдек, В.Л. Беленький, Д.М. Пионтковская, Н.С. Наривский, А.В. Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов Металл и литье Украины |
| author_facet |
Найдек, В.Л. Беленький, Д.М. Пионтковская, Н.С. Наривский, А.В. |
| author_sort |
Найдек, В.Л. |
| title |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| title_short |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| title_full |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| title_fullStr |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| title_full_unstemmed |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| title_sort |
технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104425 |
| citation_txt |
Технология газофлюсового рафинирования алюминиевых сплавов / В.Л. Найдек, Д.М. Беленький, Н.С. Пионтковская, А.В. Наривский // Металл и литье Украины. — 2011. — № 5. — С. 19-22. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT najdekvl tehnologiâgazoflûsovogorafinirovaniâalûminievyhsplavov AT belenʹkijdm tehnologiâgazoflûsovogorafinirovaniâalûminievyhsplavov AT piontkovskaâns tehnologiâgazoflûsovogorafinirovaniâalûminievyhsplavov AT narivskijav tehnologiâgazoflûsovogorafinirovaniâalûminievyhsplavov |
| first_indexed |
2025-07-07T15:20:00Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:20:00Z |
| _version_ |
1837001973729067008 |
| fulltext |
19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (216) ’2011
Skrypnyk S., Chernega D.
Hollow-section machine-building billets, made by centrifugal electroslag
casting manufacturing perspectives
Summary
Possibility of replacement of the large-size forged billets from heatproof steel of EI 961 with the cast electroslag billets is
considered. The complex of mechanical properties of the cast electroslag metal compared with the requirements of technical
requirements on forgings is investigated. The prospects of production of centrifugal electroslag billets from high-alloy steels
in machine-building industry are shown.
centrifugal electroslag casting, structure, mechanical properties, production equipment, cen-
trifugalcast billetsKeywords
Поступила 13.01.11
УДК 669.715:66.096.
В. Л. Найдек, Д. М. Беленький, Н. С. Пионтковская, А. В. Наривский
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Технология газофлюсового рафинирования
алюминиевых расплавов
Представлены результаты исследований по влиянию газофлюсового рафинирования расплава на качество от-
ливок из алюминиевого сплава АК7.
Ключевые слова: газ, флюс, расплав, алюминий, скоростная струя, рафинирование
В
ысокая степень рафинирования алюминиевых
сплавов достигается при продувке расплава га-
зофлюсовой смесью в атмосферных условиях
или в вакууме [1-6]. При такой обработке из рас-
плава хорошо удаляются оксидные включения, сте-
пень дегазации сплавов увеличивается на 20-30 %
и в 5 раз уменьшается расход рафинирующего га-
за [2]. Несмотря на высокую эффективность, указан-
ные технологии не получили широкого распростра-
нения. Это обусловлено тем, что для уменьшения
окисления сплавов при рафинировании их обработ-
ку необходимо проводить с ограниченным расхо-
дом газа, которым транспортируют флюс в расплав.
В результате происходит закупоривание продувоч-
ных устройств твердыми и оплавившимися частица-
ми флюса.
В ФТИМС НАН Украины разработан процесс ра-
финирования сплавов, при котором флюс заме-
шивают в жидкометаллическую ванну скоростной
(≈120 м/с) струей инертного газа, заглубленной в
расплав [7]. Основные гидродинамические пара-
метры предложенной технологии были определе-
ны физическим моделированием [8]. В работе пред-
ставлены результаты исследований по влиянию
газофлюсовой обработки на плотность и механиче-
ские свойства литого металла.
В исследованиях использовали алюминиевый
сплав марки АК7 (ДСТУ 2839-94), имеющий интервал
кристаллизации 610-577 оС. Для рафинирования спла-
ва использовали аргон первого сорта (ГОСТ 1057-79)
и флюс (%мас.: 39 NaCl, 50 KCl, 6,6 Na3AlF6 и 4,4 CaF2)
с температурой плавления 670 оС. Плавку и рафини-
рование сплава массой 50 кг проводили в электри-
ческой печи сопротивления с графитошамотным ти-
глем. Газофлюсовая обработка сплава происходила
под давлением 0,5 МПа.
После расплавления и перегрева металла до 700-
710 оС отливки получали из исходного сплава. Затем
сплав наводороживали с помощью влажного асбеста
и обрабатывали расплав газофлюсовой смесью. На
поверхности ванны наводили жидкий флюс в коли-
честве ≈0,5 % от массы металла, открывали доступ
аргона в фурму и погружали ее в расплав на 2/3 глу-
бины ванны. Когда флюс с поверхности ванны был
полностью замешан, расплав продолжали продувать
аргоном в течение минуты. По завершении обработ-
ки фурму извлекали из жидкого металла. Сплав вы-
держивали 5 мин. в плавильной печи и разливали в
формы.
Среднее содержание водорода в сплаве опреде-
ляли на установке ���N-602 фирмы «��CO» по ре-���N-602 фирмы «��CO» по ре--602 фирмы «��CO» по ре-��CO» по ре-по ре-
зультатам измерений в 4 образцах из исходного и ра-
финированного металла. Плотность литого металла
определяли гидростатическим взвешиванием, пори-
стость (П) в процентах рассчитывали по уравнению:
100%П
этал
вакэтал ⋅−=
ρ
ρρ
100%П
этал
вакэтал ⋅−=
ρ
ρρ
20 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (216) ’2011
вая обработка позволяет уменьшить газосодержание
в исходном сплаве на 43 %, в наводороженном – бо-
лее чем на 58 %. Пористость рафинированного ме-
талла при этом снижается в 2,7-2,8 раза по сравне-
нию с исходным сплавом.
Путем насыщения сплава водородом образуется
газовая пористость с характерной выпуклой поверх-
ностью отливки. Пористость в литом металле после
газофлюсового рафинирования расплава устраня-
ется практически полностью, и увеличиваются его
прочностные характеристики (рис. 2).
Для дополнительного подтверждения эффек-
тивности созданной технологии наводороженный
сплав перед флюсованием одну минуту продува-
ли заглубленной в расплав скоростной струей арго-
на. Из рафинированного аргоном металла – после
5-минутной выдержки его в печи – изготавливали
отливки для исследований. Затем дополнительно
Таблица 1
Плотность, пористость и концентрация водорода в сплавах, обработанных разными способами
Сплав Температура формы
перед заливкой металла, °С
Плотность, г/см3
Пористость, % Содержание
водорода, ppm ρэтал ρвак
Исходный 400 2,681 2,592 3,3 0,32
Наводороженный 400 2,669 2,496 6,5 0,43
После газофлюсовой
обработки расплава 400 2,706 2,673 1,2 0,18
а б в
Макроструктура отливок из сплава АК7: а – исходный (σ = 166 МПа, δ = 1,2 %);
б − наводороженный (не определяли); в – после газофлюсового рафинирования (σ = 166 МПа,
δ = 1,2 %)
Рис. 1.
Макроструктура закристализованных в вакууме отливок из сплава: а – исходного (σв = 171 МПа, δ = 1,6 %); б −
наводороженного (не определяли); в – рафинированного аргоном (σв = 152 МПа, δ = 0,7 %); г – обработанного скоростной струей
газа с флюсом (σв = 196 МПа, δ = 5,5 %)
Рис. 2.
а б в г
где ρэтал – плотность металла в эталонном образце,
г/см3; ρвак – плотность сплава, закристаллизованного
в вакууме, г/см3.
Для определения ρэтал вырезали образцы из нижней
части конусной отливки (в мм: высота 90, ∅нижний = 16,
∅верхний = 24), которую получали путем направленного
затвердевания в кокиле. Плотность ρвак сплава опре-
деляли на цилиндрических отливках высотой 50 мм
и диаметром 40 мм, полученных в нагретых графито-
вых формах. Затем создавали вакуум в камере, и от-
ливка затвердевала при разряжении ≈9 КПа.
Образцы для механических испытаний изготавли-
вали из отливок высотой 100 мм и диаметром 16 мм,
производимых в двухместном кокиле с вертикально-
щелевой системой питания. Конструкция кокиля и
литниково-питающая система отливок обеспечивали
свободную усадку металла при затвердевании. Пе-
ред заливкой металла кокиль нагревали до 250 оС.
Средние значения предела текуче-
сти на разрыв (σ) и относительного
удлинения (δ) литого металла рас-
считывали по результатам их опре-
деления на 3 образцах (рис. 1).
Эффективность газофлюсовой
обработки расплава сравнивали с
качеством исходного металла, а так-
же с сплавом, рафинированным ско-
ростной струей аргона в течение ми-
нуты. Результаты по пористости и
газосодержанию в отливках пред-
ставлены в табл. 1.
Приведенные данные свиде-
тельствуют о том, что газофлюсо-
21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (216) ’2011
Представленные результаты исследований сви-
детельствуют о высокой эффективности рафиниро-
вания сплавов при газофлюсовой обработке распла-
ва. В результате предел прочности литого металла
(σ) повышается на 12-13 %, пластичность (δ) – в 3
и более раз. Учитывая простоту конструктивного ис-
полнения и небольшие затраты на реализацию, эту
технологию можно рекомендовать для освоения в
Таблица 2
Пористость отливок из наводороженного и рафинированного сплавов
Номер
образца Сплав Температура формы перед
заливкой металла, °С Пористость отливок, %
1 Исходный 500 3,95
2 Наводороженный 500 18,70
3 После продувки расплава 500 8,40
4 После газофлюсового
рафинирования 500 1,05
проводили газофлюсовую обработку расплава, вы-
держивали его в печи и разливали в формы.
С целью увеличения предрасположенности спла-
ва к образованию газовой пористости в отливках уве-
личили температуру нагрева форм перед заливкой
металла до 500 °С. Результаты по пористости в от-
ливках из сплавов, обработанных разными способа-
ми, приведены в табл. 2.
ЛИТЕРАТУРА
Представлено результати досліджень по впливу газофлюсового рафінування розплава на якість виливок з алюмініє-
вого сплава АК7.
Найдек В. Л., Бєлєнький Д. М., Піантковська Н. С., Нарівський А. В.
Технологія газофлюсового рафінування алюмінієвих сплавів Анотація
Ключові слова газ, флюс, розплав, алюміній, швидкісний струмень, рафінування
Видно, что после продувки расплава струей ар-
гона пористость в литом металле уменьшается
в 2,2-2,3 раза. Однако газосодержание сплава при
этом остается достаточно высоким. После газофлюсо-
вой обработки сплава пористость в отливках устраня-
ется практически полностью, увеличиваются прочность
и относительное удлинение металла (см. рис. 2).
производстве металлопродукции из алюминиевых
сплавов. Такой процесс рафинирования обеспе-
чит также высокие степени дегазации и удаления
оксидных включений из сплавов, для приготовле-
ния которых используют низкосортную шихту и ме-
таллоотходы.
1. Кузьмичев Л. В., Малиновский Р. Р. Рафинирование алюминиевых сплавов продувкой смесью газов с флюсом // Цв.
металлы. – 1973. – № 8. – С. 43-45.
2. Стефанюк С. Л., Гульдин И. Т., Ефремов Н. Л. Рафинирование алюминиевых сплавов от магния хлористым алюми-
нием и хлоралюминатным флюсом // Там же. – 1980. – № 4. – С. 74-77.
3. �ight Metal Age. – 1986. – 44, № 9/10. – Р. 29-31.
4. Колачев Б. А., Тимошкин А. В. Влияние внепечной струйной обработки алюминиевого расплава на газонасыщенность
отливок из сплава АК9ч (АЛ4) // Изв. вузов. Цв. металлургия. – 2002. – № 1. – С. 31-32.
5. Рафинирование алюминиевых сплавов с помощью установки PA�-2500 (США) // Информ. бюл. ЗАО «Металлург». –
2001. – № 7, 8. – С. 9.
6. Пат. 46165 Украина, МПК8 С22В21/00. Способ рафинирования алюминиевых сплавов / В. Л. Найдек, Д. М. Беленький,
Н. С. Пионтковская, А. В. Наривский. – 2009. – Бюл. № 23.
7. Комбинированное рафинирование алюминиевых сплавов продувкой инертным газом и жидким флюсом / В. Л. Найдек,
Д. М. Беленький, Н. С. Пионтковская, А. В. Наривский // Металл и литье Украины. – 2010. – № 11. – С. 24-27.
22 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (216) ’2011
Naydek V., Belenkiy D., Piontkovskaya N., Narivskiy A.
The techology of gas-flux refining of aluminiumSummary
The results of the researches of the influence of a melt′s on quality of castings the aluminum alloy АК7 are presented.
gas, flux, alloys, aluminum, rapid-spray, refining
Keywords
Поступила 9.03.11
УДК 502.1(075.8): 621.74
И. А. Шалевская, Ю. И. Гутько
Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, Луганск
Расчет выбросов загрязняющих веществ
в литейном производстве
Рассмотрен вопрос выброса загрязняющих веществ литейными плавильными печами, произведен анализ
существующих подсчетов выбросов и предложен вариант математического моделирования процесса, который
можно применять при расчете вентиляции, реконструкции производства, а также вычислении и согласовании
предельно допустимых показателей выбросов.
Ключевые слова: плавильная печь, загрязняющие вещества, атмосфера, пыль неорганическая, газы, аэро-
золи, оксид железа, расчет выбросов, математическое моделирование, содержание химических элементов,
температура плавления
П
роблема загрязнения атмосферы выбросами про-
мышленности является одной из глобальных. При
этом литейное производство, к сожалению, оста-
ется среди лидеров по образованию и выбросу за-
грязняющих веществ в атмосферу.
В литейных цехах около 40-50 % газообразных и
пылевых отходов приходится на долю плавильных
агрегатов. Величина выбросов пыли в атмосферу ко-
леблется от 0,3-0,4 кг/т выплавляемого металла в ин-
дукционных печах до 10-18 при плавке в вагранке за-
крытого типа с горячим дутьем [1]. Состав пыли при
плавке чугуна вторым способом включает кремнезем,
оксиды железа, глинозем и углерод, а при плавке пер-
вым – главным образом оксиды железа и кремния, а
продувки кислородом): при размере частиц (мкм)
< 5, 5-10, 10-20, 20-44, > 44 процентное их содержа-
ние (по массе) будет составлять 71,9-67,9; 8,3-6,8;
9,8-6,0; 9,0-7,5; 6,5-6,3 соответственно.
При применении кислорода дисперсность пыли
резко возрастает, и содержание возгонов доходит
до 85-95 %.
В табл. 1 [3] приведены выбросы аэрозолей, со-
провождающие различные процессы.
При этом, по мнению авторов работы [3], указанные
данные не совсем надежные и могут существенно из-
менятся от наличия примесей в металлическом ло-
ме, температуры расплава, марки сплава, конструк-
тивных параметров печи.
Таблица 1
Выбросы аэрозолей в литейном производстве при отсутствии
подавления
Источник выброса
Приблизительный
фактор выброса,
кг/т
Мелкие частицы
(размер < 5 мкм), %
Сырой металлический
лом при загрузке 0,055 лома* 30
Плавление и литье:
– индукционная печь
– модифицирование
– разливка
– охлаждение
0,88 загрузки
1,32 модифициро-
ванного продукта
2,2 разлива
2,3 разлива
80
80
95
95
*Примечание: частицы размером > 50 мкм
также кроме пыли выделяется большое
количество газов, в основном, это оксиды
углерода (СО), оксиды азота (NO) и серни-
стый газ.
При производстве стали электроплавиль-
ным способом в состав газов входят (в %):
5-70 СО, 5-15 СО2, 0,5-5,0 Н2, 3-10 О2, осталь-
ное – N2 [2]. Газы, отводимые от электроста-
леплавильных печей, взрывоопасны. За-
пыленность газа зависит от качества ших-
ты и составляет 2-10 г/м3 без продувки
ванны кислородом и 14-100 г/м3 при про-
дувке. Плотность пыли равна ≈4 г/см3.
Средний дисперсный состав пыли ха-
рактеризуется следующими данными (без
|