На головну

 Технологія плавки і розливання магнієвих сплавів - Металургія

Міністерство Російської Федерації з вищої

утворенню

Волгоградський державний технічний університет

Кафедра '' Машини та Технологія ливарного виробництва ''

Реферат

Тема: Технологія плавки і розливання магнієвих сплавів.

Виконав: Студент групи ЛМГ-533

Просін Д.А.

Перевірив: Кім.Г.П.

Волгоград 2000р.

1. Шихтових МАТЕРІАЛИ

Серед ливарників, зайнятих виготовленням відливок з магнієвих сплавів, встановилася наступна термінологія, що відноситься до характеристики вихідних шихтових матеріалів і до сплаву, приготовленого для заливки форм.

Первинним сплавом називаються чушки готового сплаву, що випускаються металургійної, промисловістю.

Попереднім сплавом називаються чушки готового сплаву власного виробництва, виплавлювані з первинних металів з добавкою переплавки літників, сплесков та інших відходів.

Робочим сплавом називається рідкий розплав, приготований для заливки форм.

Магнієві сплави в значній мірі схильні до корозії. Особливо посилено розвивається корозія на поверхні деталей з магнієвих сплавів, якщо в виливки потрапляють хлориди магнію: MgCl2 + H2О > Mg (OH) 2 + 2HCl; 2HC1 + Mg > MgCl2 + Н2. Тому шихтові матеріали, уражені корозією, покриті оксидами і маслом, повинні ретельно очищатися дробом. Можна застосовувати хімічні способи очищення, але вони більш складні, тому що пов'язані з травленням, промиванням і сушінням.

Дрібні відходи і стружка магнієвих сплавів, отримувані після механічної обробки, на деяких підприємствах піддають переплавки, рафінування та розливання в чушки, які потім використовують для приготування попередніх і робочих сплавів.

У ливарних цехах, де застосовується експрес-аналіз хімічного складу магнієвих сплавів по ходу плавки, у складі шихти допускається застосовувати до 60-80% повернення виробництва.

Розрахунок шихти при приготуванні найбільш поширених ливарних магнієвих сплавів слід проводити з урахуванням рекомендацій, наведених в табл. 1.

Таблиця 1. Рекомендований розрахунковий склад шихти для попередніх і робочих сплавів на магнієвою основі, призначених для фасонного лиття

 Марка сплаву Масова частка компонентів,%

 Алюміній Цинк Марганець Кремній Магній

 МЛ2

 МЛЗ

 МЛ5

-

 3,0

 8,4

-

 1,2 0,5

 2,5

 0,3

 0,4

-

-

-

 Інше

>

>

Для приготування ливарних магнієвих сплавів застосовуються лігатури наступного складу,%: алюміній-марганець, 8-12 марганцю, інше-алюміній; алюміній-магній-марганець, 20 магнію, 10 марганцю, інше-алюміній; алюміній-берилій, 2-3 берилію, решта-алюміній; алюміній-магній - берилій, 35 магнію, 3 берилію, інше - алюміній; магній-марганець, 2-4 марганцю, інше-магній.

2. флюси для ПЛАВКИ магнієвих сплавів

Магній та його сплави в розплавленому стані енергійно реагують з киснем і тому загоряються на повітрі. У зв'язку з цим при плавці необхідне застосування спеціальних заходів захисту розплавленого металу від контакту його з повітрям.

У промисловості знайшов застосування метод плавки під шаром флюсів. Різниця в способах ведення плавки і розливання сплаву по формах, природно, вимагає і застосування флюсів різного складу. Основне призначення флюсів полягає в утворенні на поверхні рідкої ванни захисного покриву, ізолюючого сплав від контакту з повітрям, і у видаленні зі сплаву оксидів і нітридів, одержані під час плавки.

Наведемо класифікацію флюсів, які застосовуються при плавці і розливанні магнієвих сплавів.

Єдині (універсальні) флюси використовують на всіх стадіях технологічного процесу плавки магнієвих сплавів.

Рафінуючі флюси застосовують під час рафінування магнієвих сплавів в поєднанні з покривними флюсами.

Покривні флюси використовують тільки після рафінування сплаву під час вистоювання сплаву в тиглі і розливання його в форми в поєднанні з рафінують флюсами.

Інші флюси для плавки магнієвих сплавів, до складу яких входять елементи, активно взаємодіють з універсальними флюсами (наприклад, флюси для сплавів магнію а літієм), використовують їх також при переплавки стружки.

Допоміжні флюси і солі, наприклад карналіт, застосовують для промивання ковшів та іншого плавильного інструменту.

Флюси повинні володіти такими загальними властивостями:

1) мати температуру плавлення нижче температури плавлення сплаву або чистого магнію; 2) мати достатньо високі жидко-

Т а б л і ц а 2, Флюси, вживані при плавці і розливанні магнієвих сплавів

 Марка

 Масова частка компонентів »

 % Призначення

 ВІ2

 ВІЗ

В

 Карналіт

 38-46 MgCI2; 32-40 КС1; 5 BaCI2; 3-5CaF2; до 8 NaCl + + CaCI2; до 1,5 MgO

 34-40 MgCl2; 25-36 КС1; 15-20 Ca F2; 7-10 MgO; до 8 NaCl + CaCI2

 18-23 MgCl2; 30-40 КС1; 30-35 BaCl2; 3-6 CaF2; до 1,5 MgO; до 10 NaCl + CaCl2

 40-48 MgCl2; 34-42 КС1; до 1,2 MgO; до 8 NaCl + CaCl2

 Універсальний флюс для приготування сплавів типу МЛ5 в стаціонарних тиглях, а також в індукційних печах

 Універсальний флюс для приготування сплавів в виймальних плавильних тиглях

 Універсальний флюс для плавки сплаву МЛ 10

 В якості основи для приготування флюсів марок ВІ2, ВІЗ, Б, а також для промивання розливних ковшів і плавильного інструменту

плинність і поверхневий натяг для того, щоб поверхня сплаву покривалася суцільним шаром; 3) змочувати стінки тигля або подину печі; 4) хорошою рафінуючі здатністю, т. Е. Здатністю легко видаляти з розплаву неметалеві включення; 5) мати щільність в розплавленому стані при температурах 700-800 ° С трохи більшу, ніж щільність

сплаву, щоб забезпечити осідання частинок флюсу, що знаходяться в підвішеному стані в сплаві; 6) не надавати хімічного впливу на магнії та інші складові магнієвого сплаву, а також на матеріал футеровки відбивних печей.

Хімічний склад і область застосування найбільш розповсюджених флюсів для плавки й розливання магнієвих сплавів наведено в табл. 2.

20. ЗАСТОСУВАННЯ ЗАХИСНИХ СЕРЕДОВИЩ

Спосіб захисту магнієвих сплавів за допомогою флюсів відрізняється простотою і надійністю, але має ряд недоліків: флюс окислюється, комкуется і твердне, плівка флюсу порушується і втрачає свої захисні властивості. При зачерпиваніі сплаву плівка флюсу може потрапити у виливок, що створює небезпеку флюсового корозії, в результаті чого стійкість виливків знижується.

Вирізняється хлор, пари і пил від флюсів викликають також корозію ливарного устаткування.

Останнім часом з'являється підвищений інтерес до застосування газоподібних середовищ для захисту від окислення і загоряння розплаву, т. Е, до впровадження бесфлюсовой плавки магнієвих сплавів.

Для створення захисної атмосфери на практиці застосовують. вуглекислий газ, аргон, сірчистий ангідрид.

На рис. 1 наведена схема пристрою для бесфлюсовой плавки магнієвих сплавів з використанням порошкоподібної сірки, з якої при згорянні утворюється сірчистий ангідрид, На рис. 2 аналогічний пристрій передбачає можливість бесфлюсовой плавки магнієвих сплавів шляхом захисту дзеркала сплаву безпосередньо струменем сірчистого ангідриду.

Найбільш дієвим засобом захисту є шестифториста сірка SF6 (елегаз) -важкий газ, неотруйний, без кольору і запаху, не горить і не підтримує горіння. Нетоксичність елегазу є суттєвим, перевагою в порівнянні з сірчистим ангідридом,

Захисна дія елегазу засноване на взаємодії з розплавом, в результаті чого утворюється непроникна поверхнева плівка фторидів магнію, що володіє здатністю миттєво відновлюватися навіть після багаторазового видалення.

3. ПЛАВКА магнієвих сплавів

Для плавки магнієвих сплавів застосовують тигельні печі з виймальної або стаціонарним тиглем місткістю 200-450 кг або відбивні печі великої місткості. При цьому після розплавлення всієї шихти сплав переливають у тигельні роздаткові печі, в яких проводиться його рафінування.

У розігрітий тигель або піч завантажують невелику кількість розмолотого флюсу і близько половини всієї кількості магнію, поверхня якого також засипається флюсом. Після розплавлення першої порції магнію поступово завантажують інше кількість магнію. Потім, коли розплавиться весь магній, в сплав при температурі 680-700 ° С вводять попередньо дрібно роздроблену лігатуру алюміній-марганець.

Марганець в магнієві сплави вводять при температурі 850 ° С у вигляді суміші металевого марганцю або хлористого марганцю Про флюсом ВІЗ (див. Табл. 2). Потім у тигель поступово завантажують повернення. Протягом всього процесу плавки поверхню сплаву повинна бути покрита шаром флюсу ВІЗ.

Цинк сідає в кінці плавки при температурі розплаву 700-720 ° С. При тій же температурі в сплав сідає берилій у вигляді лігатур магній - берилій або марганець-алюміній-берилій або у вигляді фторберіллатов натрію NaBeF4. Лігатури, що містять берилій, вводять в сплав до рафінування, а фторберіллатов натрію - під час рафінування.

Церій, будучи компонентом деяких нових магнієвих сплавів, входить до складу мишметалла, що має наступний склад (%): 45-55 церію, до 20 лантану, 15 заліза, решта-рідкоземельні елементи першої групи. При розрахунку шихти враховують сумарний вміст усіх рідкоземельних елементів. Мішметалл додають в розплав після рафінування за допомогою залізного сітчастого склянки, погружаемого на глибину 70-100 мм від дзеркала сплаву.

Цирконій вводять в сплав у вигляді фторцірконата натрію Na2ZrFe при температурі 850-900 ° С.

Якщо в магнієвий сплав необхідно ввести значну кількість цирконію, як, наприклад, в новий теплопрочний ливарний сплав МЛ12, що містить 4-5% Zn, 0,6-1,1% Zr, решта-магній, доводиться користуватися так званою шлак-лигатурой, Для приготування шлак-лігатури використовують шихту наступного складу,%: 50 фторцірконата калію; 25 карналлита; 25 магнію. Шлак-лігатуру готують одночасно в двох тиглях. В одному тиглі розплавляють карналлит і після припинення бурління при температурі 750-800 ° С замішують фторцірконата калію до отримання однорідної розплавленої маси. Потім у цю суміш вливають розплавлений в іншому тиглі магній, нагрітий до 680-750 ° С. Отримана шлак-лігатура містить 25-50% цирконію.

Заключною стадією плавки будь-якого магнієвого сплаву є обробка його в рідкому стані з метою рафінування, а також модифікування структури. Рафінування магнієвого сплаву проводять після введення всіх легуючих добавок і доведення температури розплаву до 700-720 ° С. Лише у разі обробки магнієвого сплаву фторберіллатов натрію температура нагріву сплаву перед рафінуванням підвищується до 750-760 ° С. Зазвичай рафінування виробляють шляхом перемішування сплаву залізної ложкою або шумівкою протягом 3-6 хв; при цьому поверхня розплаву посипають розмеленим флюсом ВІЗ. Перемішування починають з верхніх шарів сплаву, потім ложку поступово опускають вниз, не доходячи до дна приблизно на 1/2 висоти тигля. Рафінування вважається закінченим, коли поверхня сплаву набуває блискучий, дзеркальний вид. Після закінчення рафінування з поверхні сплаву зчищають флюс, а дзеркало сплаву знову покривають рівним шаром свіжої порції розмеленого флюсу ВІЗ. Потім магнієві сплави, крім сплавів МЛ4, МЛ5 і МЛ6, нагрівають до 750-780 ° С і витримують при цій температурі протягом 10-15 хв.

Магнієві сплави марок МЛ4, МЛ5 і МЛ6 перед розливанням піддають модифікуванню. Після зняття з поверхні сплаву забруднень, що утворилися при модифікуванні, і після засипки поверхні розплаву свіжою порцією флюсу ці сплави витримують, при цьому температура знижується до 650-700 ° С, потім проводять заливку форм.

У ході плавки ретельно спостерігають за станом поверхні рідкого сплаву. Якщо сплав починає горіти, його необхідно засипати порошкоподібною флюсом за допомогою пневматичного флюсораспилітеля.

4. ДЕГАЗАЦІЯ магнієвих сплавів

З метою підвищення корозійної стійкості та механічних властивостей магнієвих сплавів розроблено декілька способів обробки їх в рідкому стані, наприклад спосіб послідовної обробки ванни рідкого сплаву кальцієм і гексахлоретаном. Вказану обробку здійснюють за наступною технологією, Кальцій в кількості 0,1% вводять в сплав після його рафінування при температурі 750 ° С. Наважку кальцію поміщають у дзвіночок, який занурюють у сплав на 2/3 глибини тигля. Через 10 хв після введення кальцію сплав обробляють гексахлоретаном при температурі 750-780 ° С. Наважку гексахлоретан в кількості 0,07-0,1% від маси шихти загортають в алюмінієву фольгу або тонкий папір і поміщають в дзвіночок, який занурюють також на 2/3 глибини тигля і потім переміщують в ньому. Після закінчення реакції з поверхні сплаву знімають шлак, сплав покривають шаром флюсу в залежності від того, який застосовують тигель - стаціонарний або виймальної. Сплав в тиглі піддають короткочасного рафінуванню протягом 1-1,5 хв (при місткості тигля близько 300 кг). Після повторного рафінування сплав витримують протягом 15 хв, після чого він готовий до розливання по формах.

Послідовна обробка магнієвого сплаву кальцієм і гексахлоретпіом підвищує щільність виливків і дозволяє різко поліпшити їх механічні властивості.

Магнієві сплави в процесі їх плавки і розливання поглинають найбільша кількість водню в порівнянні з будь-яким з раніше розглянутих сплавів кольорових металів. Наприклад, якщо в алюмінієвих сплавах вміст водню становить 1-5 см3на 100 г сплаву, то в магнієвих сплавах кількість водню може доходити до 20-30 см3на 100 г сплаву.

Виходячи з уявлення про методи дегазації алюмінієвих сплавів, слід припустити, що магнієві сплави можна дегазувати тими ж способами, що й алюмінієві.

Останнім часом проведено ряд робіт, які дозволили встановити можливість рафінування магнієвих сплавів за допомогою продування їх в розплавленому стані деякими газами. Найбільш перевіреним способом дегазації магнієвих сплавів виявився метод продувки через розплав інертних газів (гелію, аргону), а також хімічно активних газів: хлору та азоту.

Дегазація інертним газом. Продувку сплаву інертним газом проводять при температурі 740-750 ° С. Швидкість продувки встановлюється такою, щоб привести до інтенсивного перемішування розплаву без випліскування сплаву на стінки і борту печі. Час продувки для зниження вмісту водню в магнієвому сплаві (до 8-10 см3на 100 г сплаву) складає 30 хв. Більш тривала дегазація сплаву призводить до деякого укрупнення зерна в структурі матеріалу виливків.

Дегазація азотом. Дія азоту при дегазації магнієвих сплавів аналогічно дії інертного газу. Однак при проходженні пухирців азоту через сплав відбувається часткове взаємодія сплаву з газом і утворюється нітрид магнію, що призводить до деякого забруднення сплаву неметалевими включеннями. Продувку магнієвих сплавів азотом здійснюють при температурі 660-685 ° С. Під час продувки сплаву в цьому інтервалі температур не відбувається інтенсивної хімічної реакції. При більш високих температурах (понад 700 ° С) йде активне утворення нітриду магнію. Продувку сплаву в тиглі місткістю близько 1 т виробляють протягом півгодини через залізницю трубку діаметром 20 мм. При цьому трубка повинна знаходитися на відстані 150-200 мм від дна тигля. Після закінчення дегазації сплав переливають в роздавальні тиглі, очищають дзеркало сплаву, після чого сплав піддають рафінування та модифікування. Перед операцією модифікування можливе проведення додаткової дегазації сплаву при температурі 740-760 ° С продувкою хлору зі швидкістю, що викликає невелике перемішування сплаву. Продувку ведуть протягом 3-5 хв при невеликому надлишку хлору.

Дегазація хлором або сумішшю хлору зчотирьоххлористим вуглецем. При проходженні пухирців хлору через сплав хлор вступає в реакцію з магнієм, утворюючи хлористий магній. Температуру сплаву при хлоруванні підтримують зазвичай в межах 740-760 ° С. Зміна швидкості хлорування в межах 2,5-8 л / хв не робить помітного дії на розміри зерна

і механічні властивості сплаву, якщо кількість пропускається хлору залишається постійним і не перевищує 3% від маси сплаву. Більш високий відсоток хлору призводить до укрупнення зерна в структурі виливків і до деякого зниження механічних властивостей.

Іноді дегазація хлором поєднується з операцією модифікування сплаву. У цьому випадку через сплав продувають 1-1,5% (від маси плавки) хлору разом з 0,25% чотирихлористого вуглецю. Температура сплаву при такому способі 690-710 ° С.

Дегазація магнієвих сплавів за допомогою хлору або суміші хлору з чотирихлористого вуглецю має недоліки. З них найбільш серйозним є те, що хлор токсичний (отруйний) та застосування його пов'язане з небезпекою отруєння працюючих, так як при використанні хлору зчотирьоххлористим вуглецем утвориться деяка кількість фосгену, що є сильним отруйною речовиною.

5. МОДИФІКУВАННЯ магнієвих сплавів

Модифікування магнієвих сплавів застосовують з метою подрібнення структури та підвищення механічних властивостей виливків. Сплави марок МЛЗ, МЛ4, МЛ5 і МЛ6 модифікують шляхом перегріву розплаву, обробки хлорним залізом, обробки вуглерод матеріали та іншими способами.

Модифікування шляхом перегріву. Сплав після рафінування нагрівають до 850 або 900 ° С і витримують відповідно протягом 15-20 або 10-15 хв. Недоліками цього способу є збільшення витрат палива, підвищення зносу тиглів і окислюваність сплаву, зниження продуктивності плавильних печей.

Модифікування вуглекислим кальцієм (крейдою). Мел у вигляді сухого порошку або мармур у вигляді дрібної крихти в кількості 0,5-0,6% від маси шихти загортають у пакет з тонкого паперу, поміщають в дзвіночок і вводять в сплав на половину висоти тигля. Температура сплаву в процесі модифікування. 760-780 ° С. Процес обробки триває 5-8 хв і ведеться до припинення виділення бульбашок на поверхні сплаву. Сплав витримують після модифікації 10-40 хв.

Модифікування магнезитом. Магнезит, подрібнений в порошок, в кількості 0,3-0,4% від маси шихти загортають в паперові пакети і занурюють у сплав дзвіночком в один або два прийоми. Модифікування .продовжують 8-12 хв до припинення виділення бульбашок на поверхні сплаву. Сплав витримують 30-40 хв. Застосовується в даному випадку в якості модифікатора магнезит негигроскопичен, але не виключена можливість деякого забруднення магнієвого сплаву неметалевими включеннями, наявними в магнезит. Модифікування магнезитом проводять до рафінування при температурі магнієвого сплаву 720- 730 ° С,

6. розливання магнієвих сплавів

Заливку форм магнієвим сплавом ведуть в більшості випадків при температурі 740-780 ° С і лише при великих тонкостінних виливок температуру підвищують до 800 ° С, а в окремих випадках-до 810 ° С. Подальше підвищення температури не рекомендується через сильний окислення сплаву.

Роздачу сплаву з печі і заливку форм ведуть такий спосіб. По досягненні потрібної температури сплаву роблять підготовку розливного ковша шляхом прогріву його до червоного в тиглі з розплавленим флюсом ВІ2 (див. Табл. 2). Потім флюс зливають через носок ковша і ретельно зчищають зі стінок ковша. У робочому тиглі з поверхні розплаву металевої счіщалкой або донною частиною ковша флюс відводять, і при повільному зануренні ковша набирається сплав. Деяка кількість сплаву (до 5%) зливається назад в піч через носок ковша для того, щоб видалити флюс, що знаходиться на шкарпетці. Наповнений ківш виймають з ванни рідкого сплаву і дають стекти флюсу з його зовнішніх стінок. Щоб уникнути зачерпиванія флюсу при заборі сплаву ковшем, слід вичерпувати не більше 2/3 місткості печі або тигля.

При заливці форм носок ковша повинен знаходитися по можливості ближче до ливникової чаші або воронці, струмінь металу повинна бути рівномірною, а чаша або воронка стояка протягом усього часу заливки повинна бути заповненою. Для запобігання від горіння під час заливки струмінь магнієвого сплаву пріпилівается сірчаним кольором або сумішшю сірки і борної кислоти (1: 1) із спеціального розпилювача або мішечка з нещільної тканини. По закінченні заливки в ковші повинно залишатися не менше 10-15% сплаву. Весь сплав з ковша не можна виливати через можливе потрапляння флюсу в ливарну форму. Залишки сплаву зливають у виливницю.

Список використаної літератури

1. Білоусов М.М. Плавка і розливання сплавів кольорових металів. - Л .: Машинобудування, 1981.- 80с.

2. Липницький А.М., Морозов І.В. Технологія кольорового лиття. - Л .: Машгиз, 1986.- 224с.

3. Воздвиженський В.М. Ливарні сплави і технологія їх виплавки в машинобудуванні. - М .: Машинобудування, 1984.- 432с.

Продаю диплом з проектування ливарних цехів захищений на відмінно

З кресленнями цеху серійного виробництва сталеливарного цеху.

Keen1@yandex.ru

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com