Способ приготовления алюминиево-кремниевых сплавов Советский патент 1985 года по МПК C22C1/02 

. Изобретение относится к металлур гии алюминиево-кремниевых сплавов и может быть использовано при приготовлении силумина. Цель изобретения - повышение однородности алюминиево-кремниевых сплавов и снижение потерь компонент сплава. При перемешивании расплава в зам нутом объеме тангенциальными потока ми одного направления с течением времени в различных точках этого объема создаются зоны, характер дви жения расплава в которых отличается от общего характера движения потока в связи с чем и скорость насыщения алюминия кремнием в этих зонах буде иной. Поэтому для выравнивания хими ческого состава сплава по всему объему необходимо изменять в каждой его точке направление вектора скорости на обратное. Однако произвольный выбор частоты смены направления движения поток замедляет выравнивание химического состава одновременно во всех точках объема расплава, поскольку при произвольно выбранной частоте смрна всего объема расплава за время его движения через канал МГД-насоса в одном направлении может не произойт следовательно, не будет обеспечено изменение направления вектора скорости потока во всех точках объема расплава. Расчеты показывают, что частота смены направления движения потока металла должна быть не менее величины п -г,-- . Выполнение VP этого условия обеспечивает при тангенциальном характере движения пото ка смену всего объема расплава за время движения через канал в одном направлении, что ведет к ускорению вьфавнивания концентрации кремния по объему ванны, поэтому при разлив ке готового сплава колебания содерж ния кремния уменьшаются, I Перемешивание расплава с изменением направления движения потока с частотой, установленной по указанно му соотношению, обеспечивает также снижение потерь металлов при приготовлении сплава. Это происходит изза повышения скорости растворения кремния в объеме расплава, ведущего к уменьшению скорости перехода сремния в шлак. 96 Пример, Предлагаемьй способ осуществляют в промышленных условиях в миксере емкостью 15 т. Для создания преимущественно тангенциальных потоков расплава в миксере используют магнитогидродинамический насос с горизонтально расположенным каналом. Приготовление силумина ведут следующим образом. На подину миксера загружают кремний в виде кусков из расчета приготовления сплава с содержанием крецния не более 11,5 мас,%. Затем заливают расчетное количество жидкого алюминия. Перемешивание расплава осуществляют включением МГД-насоса. Поскольку .канал насоса расположен горизонтально, то включением МГД-насоса создают направленный поток металла, имеющий преимущественно тангенциальньй характер движения в канале и миксере. Частоту смены направления движения потока устанавливают равной 10 раз в час из соотношения п ------, исходя из следующих данных: линейная скорость движения потока в канале 0,3 м/с или 1080 м/ч, сечение канала 0,054 м, объем расплава в миксере 5,8 м . Для оценки эффективности предлагаемого способа образовавшийся в процессе приготовления сплава шлак взвешивают и анализируют на содержание алюминия и кремния. Полученные результаты представлены в табл. 1, для сравнения даны результаты, достигнутые при использовании извест.ного способа. Из приведенных данньсх следует, что при использовании предлагаемого способа потери алюминия со шпаком снижаются с 9,0 до 7,6 кг/т, а кремния с 4,9 до 2,6 кг/т. При осуществлении известного и предлагаемого ci;oco6oB производят отбор проб для определения среднего содержания кремния по объему ванны расплава в девяти точках: по углам ванны, в середине каждой из сторон и в центре ванны. Полученные результаты представлены в табл. 2. Из приведенных данных следует, что при использовании предлагаемого способа существенно повышаетсл однородность химического состава сплава (среднеквадратнческое откло нение концентрации кремния по всем объему ванны уменьшается в 3 рага) что обеспечивает повьпиение качества готового сплава. При осуществлении предлагаемого способа изучают влияние частоты смены направления движения потока металла на однородность химического состава расплава. При этом в одном случае сплав готовят, устанавливая частоту предлагаемым способом, а в другом частоту выбирают произволь но. Продолжительность перемешивания расплава во всех случаях 60 мин Полученные результаты представлены в табл. 3. Из приведенных данных следует, что расплав получается более однородным по химическому составу в слу 964 час, если частота устанавливается .- . ,0. из соотношения п Этот вывод подтверждается и результатами химического состава чушек готового сплава. Предлагаемьй способ приготовле ния алюминиево-кремниевых сплавов имеет следующие технико-экономические преимущества в сравнении с известным: обеспечивает уменьшение потерь металла, ускоряет растворение кремния, повышает скорость выравнивания химического состава сплава, обеспечивает его равномерность в объеме всей ванны расплава. Экономический эффект от использования предлагаемого способа поучают за счет снижения потерь алюиния и кремния со шлаком и уменьения брака по химическому составу. Таблица 1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку кремния на подину .печи, заливку расплава алюминия и перемешивание расплава преимущественно тангенциальными потоками, создаваемыми магнитогидродинамическим насосом канального типа, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности сплава и снижения потерь коьшонентов, при перемешивании расплава направление указанных потоков изменяют на противоположное с частотой смены направления указанных потоков, определяемой по формуле Wj -j-Et. п где п - частота смены направления потоков металла в канале -1 (Л насоса, ч VJ. - линейная скорость движения К потока металла в канале насоса, . FK - площадь поперечного сечения - канала насоса, м , Vp - объем расплава, м. 00 о СО ;о Од

Загружено шихты

алюминий

кремний

На 1 т готового - алюминий

кремний Получено готово

алюминий кремний

На 1 т готового алюминий

кремний Получено шлака,

алюминий кремний

На 1 т готового алюминий

кремний

31081

82546 4425 10708

00,6

894,5 13,7 116,0

81814

426611

в

10467 52077

886,6

891,2 113, А 108,8

701

4307 237 2328

7,6

9,0 2,6 4,9

Способ приготовления сплава

Известный Предлагаемый

Среднее содержание

а смены направкремния в распладвижения потокау

-( ве, мас.%

ч 8

11,08

10 13 11,13 11,06

Таблица 2

Таблица 3

Среднеквадратическое отклонение

0,0029

11,3 11,3 0,0023 0,0034 11,3