Главная / Рефераты / Рефераты по металлургии

Реферат: Технология плавки и разливки магниевых сплавов


Министерство Российской Федерации по высшему образованию
Волгоградский государственный технический университет
Кафедра Машины и Технология литейного производства
Реферат
Тема: Технология плавки и разливки магниевых сплавов.
Выполнил:
Студент группы ЛМХ-533
Просин Д.А.
Проверил:
Ким.Г.П.
Волгоград 2000г.
1. ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Среди литейщиков, занятых изготовлением отливок из магниевых сплавов, установилась следующая терминология, относящаяся к характеристике исходных шихтовых материалов и к сплаву, приготовленному для заливки форм.
Первичным сплавом называются чушки готового сплава, выпускаемые металлургической, промышленностью.
Предварительным сплавом называются чушки готового сплава собственного производства, выплавляемые из первичных металлов с добавкой переплава литников, сплесков и других отходов.
Рабочим сплавом называется жидкий расплав, приготовленный для заливки форм.
Магниевые сплавы в значительной степени подвержены коррозии. Особенно усиленно развивается коррозия на поверхности деталей из магниевых сплавов, если в отливки попадают хлориды магния: MgCl2+H2О>Mg(OH)2+2HCl; 2HC1 +
Mg>MgCl2 + Н2. Поэтому шихтовые материалы, пораженные коррозией, покрытые окислами и маслом, должны тщательно очищаться дробью. Можно применять химические способы очистки, но они более сложны, так как связаны с травлением, промывкой и сушкой.
Мелкие отходы и стружка магниевых сплавов, получающиеся после механической обработки, на некоторых предприятиях подвергают переплавке, рафинированию и разливке в чушки, которые затем используют для приготовления предварительных и рабочих сплавов.
В литейных цехах, где применяется экспресс-анализ химического состава магниевых сплавов по ходу плавки, в составе шихты допускается применять до
60-80% возврата производства.
Расчет шихты при приготовлении наиболее распространенных литейных магниевых сплавов следует проводить с учетом рекомендаций, приводимых в табл. 1.
Таблица 1. Рекомендуемый расчетный состав шихты для предварительных и рабочих сплавов на магниевой основе, предназначенных для фасонного литья
Марка Массовая доля компонентов, %
сплава
АлюминийЦинкМарганеКремнийМагний
ц
МЛ2 - - 2,5 - Остально
МЛЗ 3,0 1,2 0,3 - е
МЛ5 8,4 0,5 0,4 - >
>
Для приготовления литейных магниевых сплавов применяются лигатуры следующего состава, %: алюминий-марганец, 8-12 марганца, остальное- алюминий; алюминий-магний-марганец, 20 магния, 10 марганца, остальное- алюминий; алюминий-бериллий, 2-3 бериллия, остальное-алюминий; алюминий- магний - бериллий, 35 магния, 3 бериллия, остальное - алюминий; магний- марганец, 2-4 марганца, остальное-магний.
2. ФЛЮСЫ ДЛЯ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Магний и его сплавы в расплавленном состоянии энергично реагируют с кислородом и поэтому загораются на воздухе. В связи с этим при плавке необходимо применение специальных мер защиты расплавленного металла от контакта его с воздухом.
В промышленности нашел применение метод плавки под слоем флюсов. Различие в способах ведения плавки и разливки сплава по формам, естественно, требует и применения флюсов различного состава. Основное назначение флюсов заключается в образовании на поверхности жидкой ванны защитного покрова, изолирующего сплав от контакта с воздухом, и в удалении из сплава окислов и нитридов, получившихся во время плавки.
Приведем классификацию флюсов, применяемых при плавке и разливке магниевых сплавов.
Единые (универсальные) флюсы используют на всех стадиях технологического процесса плавки магниевых сплавов.
Рафинирующие флюсы применяют во время рафинирования магниевых сплавов в сочетании с покровными флюсами.
Покровные флюсы используют только после рафинирования сплава во время выстаивания сплава в тигле и разливки его в формы в сочетании с рафинирующими флюсами.
Прочие флюсы для плавки магниевых сплавов, в состав которых входят элементы, активно взаимодействующие с универсальными флюсами (например, флюсы для сплавов магния а литием), используют их также при переплавке стружки.
Вспомогательные флюсы и соли, например карналлит, применяют для промывки ковшей и другого плавильного инструмента.
Флюсы должны обладать следующими общими свойствами:
1) иметь температуру плавления ниже температуры плавления сплава или чистого магния; 2) иметь достаточно высокие жидко-
Т а б л и ц а 2, Флюсы, применяемые при плавке и разливке магниевых сплавов
МаркаМассовая доля Назначение
компонентов»
%
ВИ2 38-46 MgCI2; 32-40 КС1; Универсальный флюс для приготовления
5 BaCI2; 3-5CaF2; до 8 сплавов типа МЛ5 в стационарных тиглях, а
NaCl+ + CaCI2; до 1,5 также в индукционных печах
MgO
ВИЗ Универсальный флюс для приготовления
34-40 MgCl2; 25-36 КС1; сплавов в выемных плавильных тиглях
15-20 Ca F2; 7-10 MgO;
до 8 NaCl+CaCI2
В Универсальный флюс для плавки сплава МЛ 10
18-23 MgCl2; 30-40 КС1;
Карна30-35 BaCl2; 3-6 CaF2;
ллит до 1,5 MgO; до 10 В качестве основы для приготовления флюсов
NaCl+CaCl2 марок ВИ2, ВИЗ, Б, а также для промывки
разливочных ковшей и плавильного
40-48 MgCl2; 34-42 КС1; инструмента
до 1,2 MgO; до 8
NaCl+CaCl2
текучесть и поверхностное натяжение для того, чтобы поверхность сплава покрывалась сплошным слоем; 3) смачивать стенки тигля или подину печи; 4) хорошей рафинирующей способностью, т. е. способностью легко удалять из расплава неметаллические включения; 5) иметь плотность в расплавленном состоянии при температурах 700-800 °С несколько большую, чем плотность сплава, чтобы обеспечить оседание частиц флюса, находящихся во взвешенном состоянии в сплаве; 6) не оказывать химического воздействия на магнии и другие составляющие магниевого сплава, а также на материал футеровки отражательных печей.
Химический состав и область применения наиболее распространенных флюсов для плавки и разливки магниевых сплавов приведены в табл. 2.
20. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ СРЕД
Способ защиты магниевых сплавов с помощью флюсов отличается простотой и надежностью, но имеет ряд недостатков: флюс окисляется, комкуется и твердеет, пленка флюса нарушается и теряет свои защитные свойства. При зачерпывании сплава пленка флюса может попасть в отливку, что создает опасность флюсовой коррозии, в результате чего стойкость отливок снижается.
Выделяющийся хлор, пары и пыль от флюсов вызывают также коррозию литейного оборудования.
В последнее время появляется повышенный интерес к применению газообразных сред для защиты от окисления и загорания расплава, т. е, к внедрению бесфлюсовой плавки магниевых сплавов.
Для создания защитной атмосферы на практике применяют. углекислый газ, аргон, сернистый ангидрид.
На рис. 1 приведена схема устройства для бесфлюсовой плавки магниевых сплавов с использованием порошкообразной серы, из которой при сгорании образуется сернистый ангидрид, На рис. 2 аналогичное устройство предусматривает возможность бесфлюсовой плавки магниевых сплавов путем защиты зеркала сплава непосредственно струёй сернистого ангидрида.
Наиболее действенным средством защиты является шестифтористая сера SF6
(элегаз) -тяжелый газ, неядовитый, без цвета и запаха, не горит и не поддерживает горения. Нетоксичность элегаза является существенным, преимуществом по сравнению с сернистым ангидридом,
Защитное действие элегаза основано на взаимодействии с расплавом, в результате чего образуется непроницаемая поверхностная пленка фторидов магния, обладающая способностью мгновенно восстанавливаться даже после многократного удаления.
3. ПЛАВКА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Для плавки магниевых сплавов применяют тигельные печи с выемным или стационарным тиглем вместимостью 200-450 кг или отражательные печи большой вместимости. При этом после расплавления всей шихты сплав переливают в тигельные раздаточные печи, в которых производится его рафинирование.
В разогретый тигель или печь загружают небольшое количество размолотого флюса и около половины всего количества магния, поверхность которого также засыпается флюсом. После расплавления первой порции магния постепенно загружают остальное количество магния. Затем, когда расплавится весь магний, в сплав при температуре 680-700 °С вводят предварительно мелко раздробленную лигатуру алюминий-марганец.
Марганец в магниевые сплавы вводят при температуре 850 °С в виде смеси металлического марганца или хлористого марганца О флюсом ВИЗ (см. табл. 2).
Затем в тигель постепенно загружают возврат. В течение всего процесса плавки поверхность сплава должна быть покрыта слоем флюса ВИЗ.
Цинк присаживается в конце плавки при температуре расплава 700-720 °С.
При той же температуре в сплав присаживается бериллий в виде лигатур магний
- бериллий или марганец-алюминий-бериллий или в виде фторбериллата натрия
NaBeF4. Лигатуры, содержащие бериллий, вводят в сплав до рафинирования, а фторбериллат натрия - во время рафинирования.
Церий, являясь компонентом некоторых новых магниевых сплавов, входит в состав мишметалла, имеющего следующий состав (%): 45-55 церия, до 20 лантана, 15 железа, остальное- редкоземельные элементы первой группы. При расчете шихты учитывают суммарное содержание всех редкоземельных элементов.
Мишметалл добавляют в расплав после рафинирования при помощи железного сетчатого стакана, погружаемого на глубину 70-100 мм от зеркала сплава.
Цирконий вводят в сплав в виде фторцирконата натрия Na2ZrFe при температуре 850-900 °С.
Если в магниевый сплав необходимо ввести значительное количество циркония, как, например, в новый теплопрочный литейный сплав МЛ12, содержащий 4-5% Zn, 0,6-1,1% Zr, остальное- магний, приходится пользоваться так называемой шлак-лигатурой, Для приготовления шлак-лигатуры используют шихту следующего состава, %: 50 фторцирконата калия; 25 карналлита; 25 магния. Шлак-лигатуру приготавливают одновременно в двух тиглях. В одном тигле расплавляют карналлит и после прекращения бурления при температуре
750-800 °С замешивают фторцирконат калия до получения однородной расплавленной массы. Затем в эту смесь вливают расплавленный в другом тигле магний, нагретый до 680-750 °С. Полученная шлак-лигатура содержит 25-50% циркония.
Заключительной стадией плавки любого магниевого сплава является обработка его в жидком состоянии с целью рафинирования, а также модифицирования структуры. Рафинирование магниевого сплава проводят после введения всех легирующих добавок и доведения температуры расплава до 700-720 °С. Лишь в случае обработки магниевого сплава фторбериллатом натрия температура нагрева сплава перед рафинированием повышается до 750-760 °С. Обычно рафинирование производят путем перемешивания сплава железной ложкой или шумовкой в течение 3-6 мин; при этом поверхность расплава посыпают размолотым флюсом ВИЗ. Перемешивание начинают с верхних слоев сплава, затем ложку постепенно опускают вниз, не доходя до дна примерно на 1/2 высоты тигля. Рафинирование считается законченным, когда поверхность сплава приобретает блестящий, зеркальный вид. По окончании рафинирования с поверхности сплава счищают флюс, а зеркало сплава вновь покрывают ровным слоем свежей порции размолотого флюса ВИЗ. Затем магниевые сплавы, кроме сплавов МЛ4, МЛ5 и МЛ6, нагревают до 750-780 °С и выдерживают при этой температуре в течение 10-15 мин.
Магниевые сплавы марок МЛ4, МЛ5 и МЛ6 перед разливкой подвергают модифицированию. После снятия с поверхности сплава загрязнений, образовавшихся при модифицировании, и после засыпки поверхности расплава свежей порцией флюса эти сплавы выдерживают, при этом температура понижается до 650-700 °С, затем производят заливку форм.
В ходе плавки тщательно наблюдают за состоянием поверхности жидкого сплава. Если сплав начинает гореть, его необходимо засыпать порошкообразным флюсом при помощи пневматического флюсораспылителя.
4. ДЕГАЗАЦИЯ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В целях повышения коррозионной стойкости и механических свойств магниевых сплавов разработано несколько способов обработки их в жидком состоянии, например способ последовательной обработки ванны жидкого сплава кальцием и гексахлорэтаном. Указанную обработку осуществляют по следующей технологии,
Кальций в количестве 0,1% вводят в сплав после его рафинирования при температуре 750 °С. Навеску кальция помещают в колокольчик, который погружают в сплав на 2/3 глубины тигля. Через 10 мин после введения кальция сплав обрабатывают гексахлорэтаном при температуре 750-780 °С. Навеску гексахлорэтана в количестве 0,07-0,1% от массы шихты заворачивают в алюминиевую фольгу или тонкую бумагу и помещают в колокольчик, который погружают также на 2/3 глубины тигля и затем перемещают в нем. По окончании реакции с поверхности сплава снимают шлак, сплав покрывают слоем флюса в зависимости от того, какой применяют тигель - стационарный или выемный.
Сплав в тигле подвергают кратковременному рафинированию в течение 1-1,5 мин
(при вместимости тигля около 300 кг). После повторного рафинирования сплав выдерживают в течение 15 мин, после чего он готов к разливке по формам.
Последовательная обработка магниевого сплава кальцием и гексахлорэтпиом повышает плотность отливок и позволяет резко улучшить их механические свойства.
Магниевые сплавы в процессе их плавки и разливки поглощают самое большое количество водорода по сравнению с любым из ранее рассмотренных сплавов цветных металлов. Например, если в алюминиевых сплавах содержание водорода составляет 1-5 см3 на 100 г сплава, то в магниевых сплавах количество водорода может доходить до 20-30 см3 на 100 г сплава.
Исходя из представления о методах дегазации алюминиевых сплавов, следует предположить, что магниевые сплавы можно дегазировать теми же способами, что и алюминиевые.
В последнее время проведен ряд работ, которые позволили установить возможность рафинирования магниевых сплавов при помощи продувки их в расплавленном состоянии некоторыми газами. Наиболее проверенным способом дегазации магниевых сплавов оказался метод продувки через расплав инертных газов (гелия, аргона), а также химически активных газов: хлора и азота.
Дегазация инертным газом. Продувку сплава инертным газом проводят при температуре 740-750°С. Скорость продувки устанавливается такой, чтобы привести к интенсивному перемеш...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь  на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ
Простая ссылка на эту работу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:



Добавлено: 2010.10.21
Просмотров: 1430

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная!