Выплавка алюминиевых сплавов

Плавка и разливка силумина — сплава АЛ2.
 
Плавку силуминаАЛ2 рекомендуется производить в электрических печах сопротивления и индукционных печах, а при их отсутствии — в тигельных горнах.
В качестве шихтовых материалов применяют: силумин в чушках СИЛ-0 и СИЛ-1 (ГОСТ 1521—58), алюминий первичный А1 и А2 (ГОСТ 3449—62), лигатуру алюминий — кремний, содержащую 12—15% Si; оборотные отходы (предварительно очищенные) — до 35—50% веса шихты; чушковой переплав, полученный из стружки собственного производства, проверенного химического анализа — до 16% веса шихты.
Не следует применять в шихте материалы, загрязненные маслом, нефтью, мазутом или землей, а также влажные или покрытые снегом и льдом. Все шихтовые материалы перед введением в расплавленный металл подогревают до температуры 100—150° С.
Шихту рассчитывают исходя из получения в ней 12,5% Si. После первых плавок расчет шихты корректируется.
При плавке силумина рекомендуется применять чушки готового силумина, а при отсутствии их — лигатуруалюминий — кремний.
Кристаллический кремний при приготовлении сплава АЛ2 применять не разрешается.
Если в состав предыдущей плавки входят элементы, оказывающие вредное воздействие на силумин, рекомендуется проводить промывную плавку вторичного алюминия или силумина для заливки неответственных деталей.
Технологические процессы приготовления сплава АЛ2 во всех плавильных агрегатах одинаковы, исключение составляет процесс модифицирования.
При плавке в тигле его тщательно просушивают и прокаливают и перед загрузкой шихты нагревают до температуры 600—700° С. Затем в тигель загружают компоненты, составляющие шихту. После расплавления металла при применении лигатуры ее загружают (алюминий — кремний) и тщательно перемешивают расплав.
Температуру расплава доводят до 680—700° С. Затем производят рафинирование сухим хлористым цинком из расчета 0,1% веса шихты с помощью колокольчика, который медленно погружают с навеской хлористого цинка до дна тигля. Колокольчиком медленно водят по дну тигля до окончания выделения пузырьков газа. Хлористый цинк, предназначенный для рафинирования сплава, необходимо переплавлять и хранить в эксикаторе соответствующими навесками, завернутыми в алюминиевую фольгу. Введение влажного хлористого цинка в металл не допускается. В случае разливки металла в кокиль или под давлением необходимо довести температуру сплава до указанной в технологической карте. Затем с поверхности сплава снимают шлак и разливают его.
При литье в разовые песчаные формы сплав после рафинирования хлористым цинком нагревают до температуры 800—820° С, снимают шлак и приступают к модифицированию его солями или металлическим натрием. рафинирование хлоридами после модифицирования не допускается, так как при этом из сплава удаляется натрий и пропадает эффект модифицирования.
Модифицированиесолями.
На очищенную поверхность расплава равномерным слоем насыпают механическую смесь тонкоизмельченных солей: 33% NaClи 67% NaF —двойной модификатор, или 62,5% NaCl, 12 5% КС1 и 25% NaF —тройной модификатор (2% веса металла).
Перед использованием смесь солей должна быть просушена при температуре 100—150° С и выдержана при этой температуре не менее 3 ч
Сплав модифицируют солями при температуре 780—820° С. Сплав выдерживают под слоем модификатора в течение 12—15 мин. Для уменьшения потерь теплоты от излучения тигель при модифицировании закрывают железной крышкой с асбестовой прокладкой. Затем производят рубку солей в течение 2 мин, очистку модификатора с поверхности расплава и выдачу его на разливку. Время от момента окончания модифицирования до начала заливки не должно превышать 15 мин.
Модифицированиеметаллическим натрием.
С помощью графитового колокольчика при температуре 750—780° С вводят в расплав металлический натрий (0,05—0,08% веса шихты). При этом колокольчик погружают на дно тигля и медленно водят им до прекращения появления на поверхности расплава белых огоньков (результат выгорания натрия).
Натрий перед введением в расплав очищают, просушивают с помощью фильтровальной бумаги и завертывают в алюминиевую фольгу.
По истечении 10—15 мин после введения натрия в расплав колокольчик извлекают, снимают шлак и без перемешивания приступают к разливке сплава.
Охлаждение модифицированного сплава перемешиванием или погружением чушек сплава того же состава не разрешается.
Заливку форм производят ровной и спокойной струей при заполненном стояке или литниковой чаше.
Для удаления плен со стенок чугунных тиглей рекомендуется применять присыпку сухого тройного модификатора, состоящего из 62% NaCl, 25% NaFи 13% А1С1.
Окраску тиглей производят следующим составом: 4 г тройного модификатора, просеянного через сито с размером ячейки 0,5 мм, 1 г речного песка и 10—12 г воды. Краску наносят кистью на разогретый до 100—300° С тигель, средняя толщина слоя краски равна 1 мм. При соприкосновении с жидким металлом этот слой краски превращается в прочную корку, хорошо изолирующую его от стенок тигля. Преимущества этой краски перед покрытием на основе очищенной глины, графита и жидкого стекла заключаются в том, что она прочно соединяется со стенками тигля после прокаливания, обладает хорошей теплопроводностью и позволяет производить ремонт (покраску) нагретых тиглей. При этом увеличивается срок службы тиглей более чем в 2 раза и значительно снижается содержание железа в сплаве.
 
Плавка и разливка сплава АЛ8.
 
В качестве шихтовых материалов применяют: чушковой алюминий А00 и А0, чушковой магний марок Мг1 и Мг2 (ГОСТ 804—62); очищенные возврат и отходы собственного производства — брак, литники, прибыли в количестве до 30-50% веса шихты. Химический состав всех шихтовых материалов должен быть проверен.
Расчетное содержание магния в шихте 11,5%. После первых плавок расчет шихты корректируется.
Перед загрузкой тигель тщательно очищают от окислов, шлака и остатков металла предыдущей плавки и нагревают до температуры вишнево-красного каления 600—700°С.
В разогретый тигель (печь) загружают чушковой алюминий, расплавляют и доводят до температуры 780—800° С, после чего тщательно размешивают, снимают шлак и на поверхность зеркала ванны равномерным слоем насыпают фторцирконат калия (1% веса шихты из свежих металлов).
Рубка фторцирконата калия производится в течение нескольких минут, куски его при этом погружают в расплавленный алюминий.
После окончания реакции взаимодействия алюминия с фторцирконатом калия на поверхности металла появляются продукты реакции и шлак, которые собираются в виде отдельных островков. При этом обнажается часть поверхности расплава. Чтобы предотвратить окисление расплава, его оголившуюся поверхность засыпают обезвоженным карналлитовым флюсом (1—2% веса металлической шихты).
Обезвоженный флюс хранят в сухом месте в герметически закрывающейся
таре.
После расплавленияфлюса в тигель загружают возврат, предварительно нагретый до 120—150° С. Загрузку возврата производят в несколько приемов по мере расплавления предыдущей порции таким образом, чтобы эти порции были полностью погружены в расплав и покрыты слоем флюса. Категорическизапрещается во время плавки оставлять поверхность расплава без флюсового покрова. После расплавлениявозврата производят перемешивание.
Если на поверхностирасплава скопилось много шлака, его следует удалить, а поверхность засыпать новой порцией флюса. Если сплав сильно загрязнен, рафинирование производят дважды засыпкой флюса в количестве 0,5— 1,0% веса шихты.
Под слой расплавленного флюса вводят магний, подогретый до 150° С. При этом всплывания магния на поверхность ванны не допускается. После расплавления магния сплав тщательно перемешивают, дают ему выстояться в течение 3—5 мин для всплывания на поверхность неметаллических включений и газовых пузырьков, после чего удаляют флюс и шлак. Рекомендуется вводить присадкиBeи Tiв виде двойных лигатур (Al— Be, Al— Ti) в количестве 0,05—0,07% веса шихты.
Термопарой погружения замеряют температуру сплава, которая перед разливкой не должна превышать 680—690° С.
Перед разливкой берется технологическая проба на излом. Излом технологической пробы должен быть светлым мелкокристаллического строения, плотным без черных и темносерых включений. Наличие в изломе чернот, пористости и крупнокристаллического строения свидетельствует о перегреве, окисленности и плохом рафинировании сплава.
Разливку сплава производят ковшами, которые должны иметь специальные перегородки для улавливания окисных плен и случайных остатков шлака и флюса. Разливочные ковши и весь металлический литейный инструмент должны быть окрашены краской, например, 35% буры, 35% борной кислоты, 5% окиси магния и 25% графита.
Носок разливочного ковша должен касаться литниковой чаши формы, струя металла должна быть плавной и короткой.
Во время заливки форм необходимо придерживать окисные плены и случайные остатки шлака и флюса, находящиеся на поверхности расплава.
Разливку расплава в формы производят при температурах, указанных в технологических картах. В середине разливки берут пробу на химический анализ и механические свойства. Рекомендуемая температура заливки пробных фасонных образцов 670—680° С.