ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2006 года по МПК C22B9/10 C22B26/22 

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов и может быть использовано в процессах плавки и рафинирования литейных магниевых сплавов.

Расплавленные магниевые сплавы в атмосфере воздуха сильно окисляются (горят) и загрязняются окислами - шлаками. Поэтому плавка магниевых сплавов ведется под слоем флюсов, основное назначение которых защищать металлический расплав от окисления и рафинировать сплав от неметаллических включений (окислов, шлаков, нитридов магния). Кроме этого с помощью флюсов возможно рафинирование магниевых сплавов от вредных металлических примесей (железо и др.). Процессы защиты от окисления и рафинирования магниевых сплавов играют решающую роль в получении качественных отливок, деталей.

Известен флюс марки ВИ-2 для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl₂38,0-46,0BaCl₂5,0-8,0CaF₂3,0-5,0CaCl₂+NaCl10,0KCl32,0-40,0

(М.Б.Альтман, А.А.Лебедев и др. Плавка и литье легких сплавов, М.: Металлургия, 1969, стр.332).

Известен также флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl₂20,0-40,0CaF₂2,0-10,0KBF₄0,5-12,0NaBr10,0-30,0KClОстальное

(Патент Россия №2217512)

Недостатками известных флюсов является повышенная токсичность из-за большого содержания в них фтористых солей, а также неспособность их рафинировать магниевые сплавы от металлических примесей.

Известен флюс для плавки магниевых сплавов, имеющий следующий химический состав, мас.%:

MgCl₂20,0-30,0KCl70,0-80,0

(Патент США №5804138)

Недостатком флюса является то, что его использование для плавки магниевых сплавов вызывает флюсовую коррозию на фасонных отливках.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является флюс для плавки магниевых сплавов марки ФЛ5-3 следующего химического состава, мас.%:

MgCl₂26BaCl₂9CaF₂6-13AlF₃6-13KCl20-40

(Магниевые сплавы II Справочник «Технология производства и свойства отливок и деформируемых полуфабрикатов» М.: Металлургия, 1978 г., стр.14).

Недостатком флюса-прототипа является повышенная токсичность из-за большого содержания в нем фторидов алюминия и кальция и неспособность его рафинировать магниевые сплавы от вредной примеси железа, которая снижает коррозионную стойкость магниевых сплавов и деталей из них.

Технической задачей изобретения является разработка флюса для плавки магниевых сплавов, рафинирующий их от шлаковых включений и примеси железа.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен флюс для плавки магниевых сплавов, содержащий хлористый магний, хлористый барий, фтористый кальций, фтористый алюминий, хлористый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый натрий, хлористый кальций, углекислый марганец и/или фтористый марганец, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MgCl₂33,0-41,0BaCl₂5,0-8,0CaF₂1,0-2,0AlF₃2,0-4,0Сумма CaCl₂ и NaCl6,0-10,0MnCO₃ и/или MnF₂1,0-5,0KClОстальное

Авторами установлено, что введение в флюс для плавки магниевых сплавов CaCl₂, NaCl, MnCO₃ и/или MnF₂ при заявленном содержании и соотношении других компонентов, повышает рафинирующую способность флюса от шлаковых включений и примеси железа.

Пример осуществления

Предлагаемый флюс опробовали на плавках литейных магниевых сплавов МЛ5, МЛ5пч (Mg-Al-Zn-Mn).

Пример №1. В тигельную печь перед загрузкой в нее шихты магниевого сплава присыпали 1% от веса шихты предлагаемый флюс (состав №1, таблица 1). После этого в тигель загружали твердую металлическую шихту указанных сплавов и расплавляли ее. В процессе загрузки твердой металлической шихты она присыпалась флюсом.

Рафинирование сплава предложенным флюсом проводили при температуре 710-730°С посредством перемешивания жидкого сплава и присыпания его поверхности флюсом. Расход флюса при этой операции составляет 1% от веса шихты. Затем проводили выстаивание сплава под флюсом при температуре 770-790°С и разливали его по литейным формам. Применение предлагаемого флюса составов №2-6 аналогично примеру №1.

Для оценки загрязненности сплава железом и шлаковыми включениями отливали плиты размером 16×120×200 в количестве 30 штук для каждого состава флюса (табл.1). По химическому анализу и изломам плит оценивалась их чистота по примеси железа и шлаковым включениям (табл.2).

Из данных таблицы 2 следует, что при использовании предлагаемого флюса, в сравнении с флюсом-прототипом чистота сплава МЛ5 по примеси железа увеличивается в 2,4-3,6 раза, а сплава МЛ5пч в 1,2-1,7 раза.

Использование предлагаемого флюса повысит надежность и ресурс эксплуатации изделий из магниевых сплавов.

Таблица 1
Химический состав флюсов№ п/пMgCl₂BaCl₂CaF₂AlF₃MnCO₃MnF₂Сумма CaCl₂ и NaClKCl1Предлагаемый флюс33,05,01,04,05,0-6,0Остальное237,07,01,52,01,01,08,0-//-341,08,02,03,03,02,010,0-//-437,07,01,04,0-4,08,0-//-533,08,02,03,0-5,010,0-//-636,07,01,54,03,01,06,0-//-7 Прототип 26,09,010,011,0---30

Таблица 2Применяемый состав флюсаМарка сплаваСодержание железа в сплавеКол-во исследованных деталей (плит), шт.Кол-во деталей (плит)со шлаковыми включениями, шт.% деталей (плит) со шлаковыми включениями, %.1МЛ50,0093026,620,0073013,330,006300040,006300050,0073026,660,0073000Прототип0,02230413,31МЛ5пч0,0043026,620,0043026,630,003300040,004300050,0043026,660,0033000Прототип0,00630516,7

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов и может быть использовано в процессах плавки и рафинирования литейных магниевых сплавов. Флюс содержит следующие компоненты, мас.%: хлористый магний 33,0-41,0, хлористый барий 5,0-8,0, фтористый кальций 1,0-2,0, фтористый алюминий 2,0-4,0, хлористый натрий и хлористый кальций (в сумме) 6,0-10,0, углекислый марганец и/или фтористый марганец 1,0-5,0, хлористый калий остальное. Изобретение позволяет разработать новый состав флюса, рафинирующий магниевые сплавы от шлаковых включений и примеси железа. 2 табл.

Флюс для плавки магниевых сплавов, содержащий хлористый магний, хлористый барий, фтористый кальций, фтористый алюминий, хлористый калий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлористый натрий, хлористый кальций, углекислый марганец и/или фтористый марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MgCl₂33,0-41,0BaCl₂5,0-8,0CaF₂1,0-2,0AlF₃2,0-4,0CaCl₂ и NaCl (в сумме)6,0-10,0MnCO₃ и/или MnF₂1,0-5,0KClОстальное