Технология магниевых сплавов. Технология плавки и разливки магниевых сплавов

Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск

Промышленность и Производство Металлургия

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 Алюминий Цинк Маргане Кремний Магний 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 Марка Массовая 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 aCl 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 aCl CaCI2 В Универсальный флюс для плавки сплава МЛ 10 18-23 MgCl2; 30-40 КС1; Карна 30-35 BaCl2; 3-6 CaF2; ллит до 1,5 MgO; до 10 В качестве основы для приготовления флюсов aCl 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 aCl 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 aBeF4. 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 a2ZrFe 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% Z , 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.