Дегазатор для алюминия и алюминиевых сплавов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ДЕГАЗАТОР ДЛЯ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ(57) Дегазатор для алюминия и алюминиевых сплавов, содержащий серу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углекислый натрий при следующем соотношении ингредиентов, мас.сера 25-35 углекислый натрий остальное. Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения плотных отливок из алюминия и его сплавов с высокими механическими свойствами. Известен дегазатор для алюминиевых сплавов, включающий гексахлорэтан А.с.530913 СССР, С 22 В 9/02. Дегазатор для легированных алюминиевых сплавов / Л.С. Авдентов, Ю. Н. Бондарев, В. И. Михайлов,С. Л. Потанин, А. В. Гусарин, Д. П. Михин (СССР).-2132533/22-2, Заявлено 11.05.75, опубл. 5.10.76 в Б.И. 37, гранулированный никель и порошкообразную серу при следующем соотношении компонентов гексахлорэтан 30-40 гранулированный никель 48-58 порошкообразная сера 7-17 . Использование в качестве одного из компонентов дегазатора гексахлорэтана значительно ухудшает санитарногигиенические условия труда плавильщика в результате выделения высокотоксичных хлоридов, образующихся при взаимодействии гексахлорэтана с расплавом алюминия. Известен флюс для обработки заэвтектических алюминиевых сплавов, содержащий серу, оксид алюминия А.с.1214773 СССР, С 22 В 9/10. Флюс для обработки заэвтектических алюминиевых сплавов. /В. А. Косинцев, Т. Р. Епанешникова (СССР).- 3763148/22-02. Заявлено 28.06.84, опубл. 08.02.86 в Б.И. 8., гексахлорэтан и фосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.сера 5-15 окись алюминия 5-15 фосфат натрия 40-70 гексахлорэтан остальное. При использовании флюса ухудшаются экологические и санитарно-гигиенические условия в результате взаимодействия содержащегося в составе флюса гексахлорэтана с расплавом алюминия. 4022 1 Известен флюс, содержащий серу, окись алюминия, хлористый калий и тринатрийфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.сера 5-20 окись алюминия 5-20 хлористый калий 15-25 тринатрийфосфат 50-60 А.с.1151580 СССР, С 22 С 1/06. Флюс для обработки заэвтектических алюминиевых сплавов /В. А. Косинцев, Ю. А. Шулаков (СССР) 3672141/22-02. Заявлено 15.12.83, опубл. 23.04.85 в Б.И. 15. Однако в результате взаимодействия хлористого калия с алюминием выделяется высокотоксичный хлорид алюминия, ухудшающий санитарно-гигиенические условия труда. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является модификатор алюминия и его сплавов, содержащий порошковую серу, которую вводят в расплав в виде порошка элементарной серы, завернутого в алюминиевую фольгу (прототип) А.с.449957 СССР, МКл С 22 С 1/02. Модификатор для алюминиевых сплавов./В. А. Косинцев, Л. Г. Киселева, В. М. Потысьев (СССР).1877019/22-1. Заявлено 29.01.73, опубл. 19.06.75 в Б.И.42. Рафинирующее действие серы проявляется не только в образовании сероводорода (связывание растворенного в алюминии водорода), но и в действии ее по схеме адсорбционного рафинирования за счет перехода серы из твердого состояния в газообразное, так как температура кипения серы составляет 445 С. Для замедления скорости испарения серы и устранения образования концентрированного газового пузыря предлагается вводить серу в расплав алюминиевых сплавов в виде смеси с хлористым калием при следующем соотношении ингредиентов, мас.сера 45-55 хлорид калия остальное. Данный состав обеспечивает безопасный ввод серы, улучшает поверхностный контакт взаимодействия серы с раствором и способствует улучшению механических свойств сплава. Однако в результате взаимодействия хлористого калия с алюминием образуется высокотоксичный хлорид алюминия в паро- или газообразном состоянии, который ухудшает санитарно-гигиенические условия труда на плавильном участке и оказывает вредное воздействие на организм человека. Недостатком использования чистой порошковой серы в качестве рафинирующего или модифицирующего реагента является ее быстрое испарение из расплава, что сопровождается интенсивным бурлением расплава с образованием концентрированного газового пузыря. Это приводит к замешиванию шлака и оксидной пленки в расплав, в неполной степени проходит процесс связывания растворенного водорода, что в целом снижает эффективность рафинирования. Кроме того, возможны выбросы металла из тигля, создается опасность травматизма. Задачей изобретения является повышение механических и электротехнических свойств алюминия и его сплавов за счет повышения рафинирующей способности дегазатора. Задача решается следующим образом дегазатор для обработки алюминия и алюминиевых сплавов, содержащий серу, дополнительно содержит углекислый натрий при следующем соотношении ингредиентов,мас.сера 25-35 углекислый натрий остальное. Сера - основной рафинирующий компонент дегазатора, активно связывает растворенный в расплаве водород в химическое соединение и выводит его из раствора, за счет чего повышаются механические и электротехнические свойства алюминия и его сплавов, повышается плотность отливок. Нижний предел содержания серы в дегазаторе установлен исходя из необходимости достижения требуемого эффекта. Превышение верхнего предела содержания серы (35 ) приводит к резкому усилению барботажа расплава и снижению эффективности рафинирования. Углекислый натрий снижает скорость испарения серы. Это делает процесс ее выделения в виде газовых пузырьков длительным, что повышает эффективность ее рафинирующего действия и безопасность проведения данной операции. Повышению рафинирующего действия дегазатора способствует также частичная термическая диссоциация углекислого натрия, протекающая с выделением углекислого газа, который не оказывает вредного воздействия на окружающую среду и экологическую обстановку. Установленные пределы содержания определяются необходимыми пределами содержания серы в дегазаторе. Примеры изготовления таблеток дегазирующих различных составов. Пример 1. Исходные порошкообразные составляющие серу в количестве 0,013 и углекислый натрий в количестве 0,052 от массы обрабатываемого расплава алюминия просушивали при 100 С в течение 4-х часов, взвешивали и тщательно перемешивали. Полученную смесь прессовали на прессе с удельным давлением 0,67 кг/мм 2 и получали таблетку развесом исходя из массового расхода дегазатора 0,065 от веса обрабатывае 2 4022 1 мого расплава. Таблетку помещали в колокольчик и вводили в расплав алюминия марки А 7 при температуре 740-760 С. Время обработки расплава составляло 8-10 минут. После 15-минутной выдержки рафинированного сплава удаляли сухой шлак с зеркала металла и производили заливку образцов проб. Пример 2. Исходные порошкообразные составляющие серу в количестве 0,016 и углекислый натрий в количестве 0,049 от массы обрабатываемого расплава алюминия просушивали при 100 С в течение 4-х часов, взвешивали и тщательно перемешивали. Полученную смесь прессовали на прессе с удельным давлением 0,67 кг/мм 2 и получали таблетку развесом исходя из массового расхода дегазатора 0,065 от веса обрабатываемого расплава. Таблетку помещали в колокольчик и вводили в расплав алюминия марки А 7 при температуре 740-760 С. Время обработки расплава составляло 8-10 минут. После 15-минутной выдержки рафинированного сплава удаляли сухой шлак с зеркала металла и производили заливку образцов проб. Пример 3. Исходные порошкообразные составляющие серу в количестве 0,02 и углекислый натрий в количестве 0,045 от массы обрабатываемого расплава алюминия просушивали при 100 С в течение 4-х часов, взвешивали и тщательно перемешивали. Полученную смесь прессовали на прессе с удельным давлением 0,67 кг/мм 2 и получали таблетку развесом исходя из массового расхода дегазатора 0,065 от веса обрабатываемого расплава. Таблетку помещали в колокольчик и вводили в расплав алюминия марки А 7 при температуре 740-760 С. Время обработки расплава составляло 8-10 минут. После 15-минутной выдержки рафинированного сплава удаляли сухой шлак с зеркала металла и производили заливку образцов проб. Пример 4. Исходные порошкообразные составляющие серу в количестве 0,023 и углекислый натрий в количестве 0,042 от массы обрабатываемого расплава алюминия просушивали при 100 С в течение 4-х часов, взвешивали и тщательно перемешивали. Полученную смесь прессовали на прессе с удельным давлением 0,67 кг/мм 2 и получали таблетку развесом исходя из массового расхода дегазатора 0,065 от веса обрабатываемого расплава. Таблетку помещали в колокольчик и вводили в расплав алюминия марки А 7 при температуре 740-760 С. Время обработки расплава составляло 8-10 минут. После 15-минутной выдержки рафинированного сплава удаляли сухой шлак с зеркала металла и производили заливку образцов проб. Пример 5. Исходные порошкообразные составляющие серу в количестве 0,026 и углекислый натрий в количестве 0,039 от массы обрабатываемого расплава алюминия просушивали при 100 С в течение 4-х часов, взвешивали и тщательно перемешивали. Полученную смесь прессовали на прессе с удельным давлением 0,67 кг/мм 2 и получали таблетку развесом исходя из массового расхода дегазатора 0,065 от веса обрабатываемого расплава. Таблетку помещали в колокольчик и вводили в расплав алюминия марки А 7 при температуре 740-760 С. Время обработки расплава составляло 8-10 минут. После 15- минутной выдержки рафинированного сплава удаляли сухой шлак с зеркала металла и производили заливку образцов проб. Результаты испытаний и составы дегазатора приведены в табл. 1, 2. Таблица 1 п./п. 1 2 3 Состав,предел содержания компонентов Прототип сера 100 Предлагаемый Ниже нижнего сера 20 сода - 80 Нижний сера 25 сода - 75 Средний сера 30 сода - 70 Верхний сера 35 сода - 65 Выше верхнего сера 40 сода - 60 Полученные данные по механическим и электротехническим свойствам алюминия, обработанного известным и предлагаемым дегазатором, свидетельствуют о значительном превосходстве последнего. Предлагаемый дегазатор составов 2,6 (за оптимальными пределами содержания ингредиентов) менее эффективен. Использование предлагаемого дегазатора при оптимальном соотношении ингредиентов (установлено экспериментально) позволяет на 10-15 повысить предел прочности при растяжении, на 15-45 повысить относительное удлинение, заметно повысить плотность алюминия за счет снижения газосодержания расплава, при этом наблюдается также снижение удельного электросопротивления алюминия, что свидетельствует о высокой эффективности рафинирующей обработки расплава. Следует отметить также, что такие высокие свойства достигаются при значительно (в 2 раза) меньшем расходе порошковой серы в предлагаемом дегазаторе, а следовательно, улучшении экономичности и экологичности технологии рафинирующей обработки расплава. Источники информации 1. Особенности модифицирования силуминов стронцийсодержащими лигатурами /Б.М. Немененок,А. П. Бежок, В. В. Мельниченко, Д. Н. Худокормов // Известия вузов. Цветная металлургия, 1996. -6. - С. 15-17. 2. СССР 530913,22 В 9/02. Дегазатор для легирования алюминиевых сплавов / Л. С. Авдетов,Ю. Н. Бондарев, В. И. Михайлов, С. Л. Потанин, А. В. Гусарин, Д. П. Михин (СССР).- 2132533/22-2. Заявлено 11.05.75, опубл. 05.10.76 в Б.И. 37. 3. СССР 1214773,22 В 9/10. Флюс для обработки заэвтектических сплавов /В. А. Косинцев, Т. О. Епанешникова . -3763148/22-02. Заявлено 28.06.86, опубл. 28.02.86 в Б.И.8. 4. СССР 1151580,22 С 1/06. Флюс для обработки заэвтектических алюминиевых сплавов /В. А. Косинцев, Ю. А. Шулаков (СССР). -3672142/22-02. Заявлено 15.12.83, опубл. 23.04.85 в Б.И.15. 5. СССР 449957, МПК С 22 С 1/02. Модификатор для алюминиевых сплавов./В. А. Косинцев, Л. Г. Киселева, В. М. Потысьев (СССР).- 1877019/22-1. Заявлено 29.01.73, опубл. 19.06.75 в Б.И. 42. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.