Способ обработки заэвтектическихСилуМиНОВ Советский патент 1981 года по МПК C22C1/06 

1

Изобретение относится к технологии обработки сплавов, в частности заэвтектических силуминов специальными рафинирующими и модифицирующими добавкам и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок из указанных сплавов.

В настоящее время известен ряд способов обработки заэвтектических силуминов. В большинстве случаев обработка включает раздельное рафинирование и модифицирование сплавов.

Например, известен способ обработки заэвтектическнх силуминов путем введения добавки на основе фосфора. Для модифицирования используется расплавленная лигатура медь - фосфор, что вызывает необходимость наличия отдельного агрегата для расплавления лигатуры Ll|

Недостатком данного способа, как и других известных, является необходимость последующего за модифицированием рафинирования сплава солевыми флюсами, что снижает экономичность и

эффективность способа обработки силуминов.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса за счет одновременного рафинирования и модифицирования сплава.

Это достигается тем, что в качестве добавки вводят 0,4-0,8 вес.% от веса сплава отходов производства фосфора, содержащих, вес.% фосфор 7-13j медь 45-70; 2,5-8,0 сумма фтора и хлора 2,5-8,0; сумма натрия, калия, кальция; кремния и кислорода остальное.

Применяемые отходы получаются следующим образом.

Отходящие газы производства элементарного фосфора пропускаются через водный раствор медного купороса. Фосфин РНо, частички фосфора и фториды, находящиеся в газах, улавливаются и образуется продукт, содержащий, вес.%: медь 4580; фосфор 7 - 1О; сумма фтора и хлора 2,5-5,5; сумма натрия, калия, кальция- кремния, кислорода остальное. В процессе получения элементарного фосфора образуются шламы, которые не находят применения. Бедные шламы, .Сидержащие до 30% желтого фосфора, обрабатываются раствором медного купороса и образуется в осадке продукт взаимодействия, состава, вэс.%: медь 45-70; фосфор 8-13; сумма фтора и хлора 2,5- 8,0; сумма натрия, калия, кальция, крем ния и кислорода остальное. Эги отходы фосфорного производства по стоимости в 4-5 jbaa дешевле, чем применяемая в настоящее время цля целей модифицировани лигатура медь - фосфор, содержащая фос фид меди, и в 1О раз дешевле, .чем чистый фосфид меди. Сущность предлагаемого способа обра ботки заэвтектических силуминов заключается в .модифицировании первичного зер на кремния фосфором из отходов фосфорного производства, в котором от находит ся в виде технического фосфида меди CugP , и рафинированиифторидами кальция CaFa, кремнефтористым натрием или калием N Fg . а также хлоридами Которые тоже содержатся в отходах. При этом протекают следующие реакции:Си,,р+7Ае, - лер- зсиле зсаР2- -2Ае-2Аер,, + зса С2-) 4Kq2. - AtP eMaF SiF t Si() 4 Nq2Sice6-v4AE- 4AECe,+ бМаС - ЗтСЕ +ЗВп(4 Образующийся по реакции (1) фосфид алюминия .А.Р является .центром кристал лизации иервичнык кристаллов кремния и структура сплава измельчается, т. е. модифицируется. Образующийся по реакциям (2-4) фтористый и хлористый алюминий в виде пузырьков проходит через объем расплавленного силумина, вынося на поверхность металла водород и неметаллические включения, и таким образом рафинирует его. Одновременно с чисткой си лумина пузырьки перемешивают металл и равномерно распределяют модификатор, увеличивая количество зародышей фосфида алюминия и, тем самым, увеличивая коли чество зерен первичного кремния. С целью определения эффективности предла гаемого. способа- модифицирования заэвтектических силуминов в лабораторнык условиях были проведены опытные плавки на заэвтектическом силумине соетава, вес.%: кремний 2О,О; медь 1,5; никель 1,0; марганец 0,7; магний 0,3; алюминий остальное. Плавки, проводили без рафинирования в электрической печи сопротивления типа СШОЛ-2 емкостью тигля 5,0кг. Параллельно, в опытах по прототипу, вводили чистый фосфид медиСу Р в тех же количествах. . После обработки сплава были отлиты стандартные образцы в кокиль, пробы на газовую пористость в форму из шамотного ультралегковеса, микроструктуру исследовали на образцах на разрыв после их испытания. Пример 1.В шамотографитовом тигле Б печи типа СШОЛ-2 расплавляют 5 кг заэвтектического силумина. Рас- плав вьщерживдют при температуре 8401-10 С. Отбирают пробы расплава цля изучения структуры не модифицированного и не рафинированного силумина. Затем при помощи колоколбчика в металл . вводят 20 г (0,4 вес.%) модифицирующей и рафинирующей -добавки, взятой в виде сухого порошка. Эта добавка из отходов фосфорного производства имеет состав, вес.%: фосфор 13,0; медь 50,1; сумма фтора и хлора 8,0; сумма натрИя, калия, кальция, кремния, кислорода остальное. Дымовьщеления не замечено. Через 20 мин отбирают пробы и отливают стандартные образцы, а также дру- гие отлички. Пример 2. В шамотографитовом тигле расплавляют 5 кг зйэвтектического силумина. Расплав выдерживают при температуре 84О С. Затем расплав опускают прессовки из модифицирующей и рафинирующей добавки весом ЗО г -, (0,6 вес.%). Состав использованной добавки, вес.%: фосфор 11,2; медь 45,1; сумма фтора и хлора 5,5; сумма натрия калия, кальция, кремния, кислорода остальное. Дымовыделения не замечено. Через 2О минберут пробы и отливают стандартные образцы, а также другие отливки. , . Пример З.В шамотографиговом тигле расплавляют 5 кг заэвтектического силумина. Расплав выдерживают при температуре 840 С. Затем при помощи колокольчика в расплав вводят 4О г (0,8 вес.%) модифицирующей и рафинирующей добавки, взятой в виде сухого порошка. Сослав добавки, вес.%: фосфор 7,1; медь 70} сумма фтора и хлора 2,5, сумма натрия, калия, кальций, кремния и кислорода остальное, Дымовыделе- кие не замечено. Через 2О мин отбирают пробы и отливают стандартные образцы. Кроме этого производят плавки с добавками композиции модификагора-рафинатора менее 0,4 и более 0,6 вес.%. Введение в сплав композиции ниже 0,4 вес.% неэффективно недостаточ

ного количества фосфора и рафинирующих добавок для получения хорошо модифицированной структц)ы и очистки силумина. Увеличение количества добавки в сшгаве экономически и технологически нецелесообразно, гак как происходит перемодифицирование и удорожание обработки расплавленного металла.

Пример 4. В шамотографитовом

полученных в этом примере, можно установить данные по прототипу. Такие же опыты проводят и с добавкой 20 г (0,4 вес.%) и 40 г (0,8 вес.%) фосфида меди чистого.

Результаты опытов по исследованию К1еханических свойств и газовой пористоети заэвтектического силумина приведены .в.таблице. тигле расплавляют 5 кг силумина. Расплав выдерживают при температуре 840 С. Затем в расплав при помощи колокольчика вводят 30 г (0,6 вес,%) фосфида меди марки чистый 6-09-3376-67 завода Красный химик. Содержание фосфора в фосфиде меди 13 вес.%. Дымовыделения не замечено. Через 2О мин берут пробы и отливают стандартные образцы. На образцах.

1. По предлагаемому способу с введением добавки в количестве, вес.%

0,4 0,6

,8

Из приведенных данных видно, что после обработки заэвтектического силумина по предлагаемому способу прочность при растяжении увеличивается на 1О-15%, газовая пористость снин ается на 1-2 балла по шкале ВИАМ с сохранением модифицированной структуры. В связи с тем, что для обработки используется композиция, являющаяся отходом производства,

стоимость процесса уменьшается в 4-5 раз по сравнению с Прототипом.

Формула изобретения

Способ обработки заэвтект-ических . силуминов путем введения модифицирую. ших и рафинирующих добавок на основе 7 . 4687853 ., .:- . фосфора и фторидов, отличающий с я тем, что, .с целью повышения эффективности и экономичности npoi.ecca за счет одновременного модифицирования и рафчнирования сплава, в качестве добав- s ки вводят 0,4-0,8 вес.% от веса сплава отходов производства фосфора, содержащих вес.%: Фосфор7-13 Медь45-70 п N Сумма фтора и хлора2,5-8,0 Сумма натрия, калия, кальция, кремния и кислородаОстальноеИсточники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 349748, кл. С 22 С 21/О4. 1968.