Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем Советский патент 1992 года по МПК C22C1/03 

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных преимущественно марганцем.

Известен способ приготовления алюми - ниевых деформируемых сплавов с марганцем на основе твердых первичных металлов и твердых лигатур.

Недостатком известного способа является необходимость значительного перегрева алюминия и легирующих компонентов, что приводит к их потерям в виде угара до 15-20%.

Известен способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем путем введения жидкой лигатуры алюминий-марганец, приготовленной в алюминиевом электролизере.w

Недостатком известного способа является получение сплавов с крупными включениями интерметаллидов, что отрицательно сказывается на их механических свойствах.

Наиболее близким к изобретению является способ, включающий выдержку жидкой лигатуры алюминий-марганец с .6-8% марганца при 965 ± 10°С слоем криолитоглино- земного расплава, введение в лигатуру титана до его соотношения с марганцем 1:10, охлаждение лигатуры и введение в сплав.

Недостатком известного способа является низкое содержание кремния в лигатуре, получаемой в алюминиевом электролизере, что обуславливает горяче- - ломкость и за кал ь ну ю ликвацию алюминиевых сплавов. Это снижает качество отливаемых слитков, приводя к образоваг нию трещин и появлению на поверхности грубых лицвационных наплывов.

Целью Изобретения является улучшение качества, поверхности и трещиноустой- чивости сплава.

XI

«пД

-ч о ел ю

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем, включающему выдержку жидкой лигатуры алюминий-марганец при 955-975°С под слоем криолитоглиноземного расплава, ее охлаждение и введение в расплав алюминия, в расплав лигатуры во время выдержки вводят кремний до его соотношения с марганцем 1:5- 1:10 по массе.

Введение в лигатуру кремния до его соотношения с марганцем в предлагаемом интервале обеспечивает приготовление алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем (например, АЦМ) с содержанием кремния в пределах 0,2-0,4% по массе, что обеспечивает оптимальное сочетание пластичности сплава(определяет склонность к горячеломкости) и эффективного интервала кристаллизации определяет возможность появления ликвационных наплывов). Это позволяет получать алюминиевые деформируемые сплавы с марганцем с высокой тре- щиноустойчивостью и качественной поверхностью, на которой отсутствуют лик- вационные наплывы.

Введение в лигатуру кремния до его соотношения с марганцем более 1:5 обуславливает получение сплавов с содержанием кремния более 0,4%, вследствие чего в ре- зультате сужения эффективного интервала кристаллизации резко возрастает относительное количество жидкой фазы в формирующемся кристаллическом каркасе при температуре начала линейной усадки. При этом образуется каркас из игольчатых и пластинчатых интерметаллидов, который усиливает склонность сплавов к появлению ликвационных наплывов.

Введение в лигатуру кремния до его со- отношения с марганцем менее 1:10обуслав- яивает. получение сплавов с содержанием ремния менее 0,2%, вследствие чего в результате расширения интервала хрупкость заметно падает запас пластичности втвер- дожидкостном состоянии, что ухудшает сопротивляемость сплавов к образованию горячих усадочных трещин.

Введение кремния в лигатуру во время выдержки е.е под слоем криолитоглинозем- кого расплава благодаря высокой температуре расплава (955-975°С) обеспечивает возможность достаточно полного перехода кремния в жидкую лигатуру без дополнительного перемешивания. Введение крем- ния в лигатуру в остальных случаях - в транспортировочный ковш (температура расплава 770-780°С) или миксер (температура расплава 710 ± 5°С) - из-за низкой температуры обуславливает низкую скорость растворения кремния и необходимость интенсификации процесса путем дополнительного перемешивания. В противном случае возможно осаждение части кремния на стенках транспортировочного ковша или миксера, что может привести к получению сплавов с содержанием кремния до 0,2% (это обуславливает образование горячих усадочных трещин).

Способ осуществляется следующим образом. .-

В опытно-промышленных условиях готовят алюминиевый деформируемый сплав с марганцем марки АМЦ по предлагаемому способу. Жидкую лигатуру, содержащую 6- 8% марганца, выдерживают под слоем криолитоглиноземного расплава (криолитовое отношение 2,7; содержание глинозема 4%) в алюминиевом электролизере на 150 кА при 955-975°С в течение 3-5 ч. Вводят в нее кремний до соотношения кремния к марганцу от до 1-20, охлаждают лигатуру со скоростью 30-40°С/мин до 770-780°С путем забора лигатуры из электролизера в вакуумный ковш и перелива ее в транспортировочный ковш, выдерживают в нем в течение 5-10 мин. Затем лигатуру охлаждают со скоростью 80-100°С/мин до 710±5°С путем заливки ее в миксер с алюминием (содержание. кремния 0,15%),имегащимтемпературубЭО- 700°С. Производят выдержку полученного сплава при этой температуре в течение 30 мин и отливают слитки. Расход лигатуры на 1 т готового сплава 170 кг. После приготовления сплава производят заливку проб в алюминиевый разъемный плоский кокиль для изготовления из них образцов для определения пластичности (относительного удлинения). После отливки слитков из них вырезают темплеты для выявления наличия трещин.

Качество поверхности слитков оценивают по глубине неслитин и площади ликвационных наплывов.

Полученные результаты представлены в табл.1.

Из табл.1 видно, что предлагаемый способ (варианты 2-6) при соотношении кремния к марганцу от 1:5 до 1:10 позволяет повысить пластичность (относительное удлинение) сплава в литом состоянии на 0,4- 4,6% в сравнении с известным и обеспечить получение сплавов с содержанием кремния 0,22-0,36%. Это улучшает качество поверхности за счет уменьшения величины ликвационных наплывов с 5-7 мм2 до 2-4 мм2 и размера неслитин, а также предотвращает образование трещин во время литья слитков. Отсутствие трещин снижает их отбраковку под деформацию, а улучшение

качества поверхности - количество отходов, образующихся при обработке поверхности.

В опытно-промышленных условиях при приготовлении сплава АМЦ в расплав лигатуры алюминий-марганец вводят кремний до его соотношения с марганцем 1:7 во время выдержки лигатуры с 7% марганца в электролизере под слоем коиолитоглино- земного расплава;при 965°С, при переливе в транспортировочный ковш и при заливке в миксер.

Полученные результаты представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что улучшение качест ва поверхности достигается только при вве- дении кремния в лигатуру во время выдержки ее в электролизере под слоем криолитоглиноземного расплава. Без дополнительного перемешивания кремний

практически не растворяется, поэтому содержание его в сплавах не превышает 0,2 %, что вызывает снижение пластичности и сужение эффективного интервала кристаллизации. Это приводит к образованию горячих усадочных трещин и появлению неслитин. Формула изобретения Способ приготовления алюминиевых деформируемых сплавов с марганцем,

включающий выдержку расплава лигатуры алюминий-марганец при 955-975°С под слоем криолитоглиноземного расплава, ее охлаждение и введение в расплав алюми- ния. отл ича ющийся тем,что,с целью

улучшения качества поверхности и трещи- ноустойчивости сплава, в расплав лигатуры во время выдержки вводят кремний до его соотношения с марганцем 1:5-1:10 по массе.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиевых деформируемых сплавов, легированных марганцем. Цель изобретения - улучшение качества поверхности и трещи- ноустойчивости сплава. Поставленная цель обеспечивается оптимальным сочетанием пластичности и эффективного интервала кристаллизации сплава, что достигается введением кремния в расплав лигатуры алюминий-марганец под слоем криолитог- линоземного расплава до соотношения кремния к марганцу, равного 1:(5-10). 2 табл,

Содержание кремния в сплаве, мас.%

0,29

0,16

0,18