Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Спеціальність 05.16.04 - ливарне виробництво

УДК 621.74:669.714.11

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ ВИДАЛЕННЯ МАГНІЮ З ЛИВАРНИХ АЛЮМІНІЄВИХ РОЗПЛАВІВ ЗА ДОПОМОГОЮ КРІОЛІТОВО-КАРБАМІДНОГО ФЛЮСУ

Рибак Вячеслав Миколайович

Київ 2011

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фізико-хімічних основ технології металів Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”

Науковий керівник: член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор Чернега Дмитро Федорович, Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри фізико-хімічних основ технології металів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Могилатенко Володимир Геннадійович, Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри ливарного виробництва чорних та кольорових металів

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Біленький Давид Миронович, Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, старший науковий співробітник відділу процесів плавлення та рафінування сплавів

Захист відбудеться ” 18 ” травня 2011 року в 15⁰⁰ годин на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.002.12 при Національному технічному університеті України „КПІ” за адресою: 03056, м. Київ, вул. Політехнічна 35 (ІФФ, корп. №9), ауд. 203.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного технічного університету України „КПІ” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розіслано ” 13 ” квітня 2011 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук, доцент Л. М. Сиропоршнєв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

ливарний магній розплав

Актуальність теми. Ливарні алюмінієві сплави знаходять все більш широке застосування у промисловості завдяки оптимальному поєднанню питомої ваги, механічних та ливарних характеристик, високій корозійній стійкості. Основна причина такого зростання - розвиток транспортних галузей, зокрема автомобільної. В останній час окрім збільшення обсягів виробництва литих деталей із алюмінієвих сплавів спостерігається скорочення експлуатаційного циклу, що веде до зростання алюмінієвого брухту. Враховуючи те, що на виробництво вторинного алюмінієвого сплаву із брухту кольорових металів необхідно витратити в 6,5 разів менше електроенергії ніж на виробництво первинного, а також те, що в Україні утворилася велика кількість відходів в результаті конверсії військово-промислового комплексу, перед металургійними підприємствами України виникла задача збільшення обсягів виробництва високоякісних алюмінієвих сплавів з максимальним використанням брухту кольорових металів.

Аналізом роботи металургійних підприємств України, які здійснюють переплав алюмінієвого брухту, установлено, що 10…30 % усіх плавок є бракованими через перебільшення меж за магнієм, залізом, цинком і міддю, передбачених відповідними ДСТУ. При цьому 70 % усього браку пов'язано з перевищенням меж за магнієм, інші ж 30 % - за залізом, цинком і міддю. Такий високий відсоток пов'язаний з неможливістю повного відокремлення алюмінієвого брухту від магнієвого, внаслідок чого в переплавну піч потрапляють сплави різних систем. Крім цього, алюмінієві сплави (наприклад, сплави системи Al-Mg) можуть бути джерелом магнію в сплавах системи Al-Si.

Існуючі методи зниження вмісту магнію в ливарних алюмінієвих розплавах або економічно невигідні, або не забезпечують необхідний рівень та швидкість видалення магнію. Крім цього, деякі з відомих способів у процесі оброблення знижують фізико-механічні та експлуатаційні властивості кінцевих сплавів, знижують ресурс роботи устаткування та інструменту, або екологічно небезпечні.

Дана робота спрямована на вирішення проблеми виробництва якісних ливарних алюмінієвих сплавів під час переплавлення брухту кольорових металів на металургійних підприємствах через зниження в них вмісту магнію до меж, регламентованих ДСТУ, створенням більш економічної і ефективнішої технології.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась на кафедрі фізико-хімічних основ технології металів Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут” в рамках науково-дослідних робіт: „Особливості формування структури і властивостей сплавів алюмінію і міді триботехнічного призначення” (№ 0104U000464) та „Принципи створення литих зносостійких матеріалів на основі алюмінію та міді” (№ 0106U002030) і відповідає напрямку досліджень кафедри „Модифікування і рафінування сплавів на основі заліза і кольорових металів”.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи:

Теоретичне обґрунтування та розроблення нової економічної і ефективної технології видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів під час переплавлення брухту кольорових металів.

Визначення доцільності використання розробленої технології для підвищення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей кінцевих сплавів та її оптимізація.

Для досягнення поставленої мети у роботі поставлені такі задачі:

1. Визначити економічні реагенти, які здатні зв'язувати розчинений у ливарному алюмінієвому розплаві магній і переводити його у шлак.

2. Дослідити закономірності зміни вмісту магнію у ливарному алюмінієвому розплаві від параметрів оброблення, типу та кількості реагентів.

3. Розробити економічну технологію видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів та визначити її оптимальні параметри.

4. Порівняти ефективність та економічність розробленої технології з існуючими.

5. Дослідити вплив розробленої технології на структуру, фізико-механічні та експлуатаційні властивості кінцевих сплавів.

6. На основі отриманих результатів розробити нові можливі способи підвищення механічних властивостей ливарних алюмінієвих сплавів.

Об'єкт дослідження. Процес зменшення вмісту магнію в ливарних алюмінієвих сплавах, зміни їх структури, фізико-механічних та експлуатаційних властивостей залежно від кількості кріолітово-карбамідного флюсу та технологічних параметрів оброблення.

Предмет дослідження. Закономірності впливу кріолітово-карбамідного флюсу та технологічних параметрів оброблення на вміст магнію в ливарних алюмінієвих розплавах, структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики кінцевих сплавів.

Методи досліджень. У роботі використані сучасні методи плавлення ливарних алюмінієвих сплавів з використанням печей різних типів та місткості. Для виплавлених сплавів досліджували хімічний склад, структуру, фазовий склад, вміст газів, густину, рідкоплинність, кристалізаційні процеси, тимчасовий опір розриву, відносне подовження, твердість, корозійну стійкість та швидкість руйнування під час тертя. У роботі використані методи планування експериментів та математичної статистики для встановлення математичних залежностей процесів і явищ за допомогою ПЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Удосконалена технологія видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів під час переплавлення брухту кольорових металів за допомогою флюсів на основі кріоліту. Уперше запропоновано використання карбаміду як оксидуючої домішки до кріоліту, що дає змогу підвищити ступінь і швидкість видалення магнію та знизити собівартість литва. Сутність процесу полягає у зв'язуванні магнію, що міститься в алюмінієвому розплаві, фтором і киснем кріолітово-карбамідного флюсу, утворенні фторидів і оксидів магнію з наступним їх виведенням у шлак. Інтенсифікація процесу видалення магнію також пов'язана з утворенням під час розпаду карбаміду вуглецевого газу та аміаку, які підіймаються у вигляді бульбашок на поверхню розплаву і додатково його перемішують.

2. Уперше досліджено вплив кріолітово-карбамідного флюсу та параметрів оброблення на швидкість і ступінь видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів. Установлені кількісні показники залежності швидкості та ступеню видалення магнію від параметрів оброблення. Розраховані математичні моделі та встановлені оптимальні параметри оброблення.

3. Уперше показано, що додавання в ливарний алюмінієвий розплав до 0,1 % карбаміду призводить до усереднення розплаву за температурою і хімічним складом, а також дає змогу видалити розчинені в розплаві гази і шкідливі домішки.

4. Уперше встановлено, що оброблення ливарних алюмінієвих розплавів карбамідом призводить до модифікування структури кінцевого сплаву. Середній розмір зерен зменшується, а їх форма стає більш округлою, спостерігається подрібнення евтектики та інших фаз в ливарних алюмінієвих сплавах. При цьому підвищуються фізико-механічні та експлуатаційні властивості кінцевих сплавів.

Практичне значення одержаних результатів

1. Собівартість оброблення 1 т ливарного алюмінієвого розплаву при зменшенні концентрації магнію з 1,8 % до 0,7 % за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу (при використанні плавильного агрегату типу САТ-0,25) становить 539 грн., що у 2...4 рази менше собівартості оброблення іншими відомими флюсами. При цьому тривалість оброблення складає 40 хвилин, а температура процесу - 830…835 ⁰С.

2. Оброблення ливарних алюмінієвих розплавів кріолітово-карбамідним флюсом окрім ефективного видалення магнію дає змогу підвищити фізико-механічні та експлуатаційні властивості кінцевих сплавів. При цьому рекомендується використовувати не більше 1 % карбаміду.

3. Оброблення кріолітово-карбамідним флюсом доцільно проводити для розплавів, вміст магнію в яких необхідно зменшити не більше чим на 0,94 % (для плавильного агрегату типу САТ-0,25). Розплави, в яких необхідно зменшити вміст магнію більше ніж на 0,94 %, доцільно переплавляти.

4. Карбамід можна використовувати як високоефективний рафінатор і модифікатор ливарних алюмінієвих сплавів. Оброблення карбамідом ливарних алюмінієвих сплавів підвищує їх механічні та експлуатаційні властивості. Тимчасовий опір розриванню підвищується на 20…35 % без термічного оброблення та на 40...60 % після термічного оброблення, відносне подовження - у 1,5...5,0 разів, твердість - до 30 %, стійкість до тертя - на 40...70 %, корозійна стійкість - до 10 % в залежності від марки сплаву. При цьому оптимальна кількість карбаміду становить 0,01…0,03 % від маси розплаву в печі, а собівартість оброблення карбамідом 1 т ливарного алюмінієвого сплаву складає 0,30...0,60 грн. При цьому гази, що виділяються в процесі розпаду карбаміду, є менш небезпечними для працівників і навколишнього середовища ніж гази, що виділяються в процесі розпаду існуючих рафінаторів ливарних алюмінієвих сплавів, наприклад гексохлоретану (C₂Cl₆) або хлористого амонію (NH₄Cl).

Розроблена технологія апробована в промислових умовах, показала високу ефективність і впроваджена на МП „Ліквідус”.

Особистий внесок здобувача. Здобувачу належить: обґрунтування поставленої мети і формулювання задач, розроблення методики і проведення досліджень, оброблення результатів та їх аналіз, обґрунтування наукових положень, які винесені на захист.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації повідомлені і обговорені на: Міжнародній науково-технічній конференції „Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра” (Київ, НТУУ „КПІ”, 8-9 жовтня 2002 р.); Міжнародній науково-технічній конференції молодих вчених „Металловедение и обработка металлов” (Київ, ФТІМС, 26-27 лютого 2003 р.); Х Міжнародній науково-технічній конференції „Неметаллические включения и газы в литейных сплавах” (Запоріжжя, ЗНТУ, 12-16 травня 2003 р.); ХІ Міжнародній науково-технічній конференції „Неметаллические включения и газы в литейных сплавах” (Запоріжжя, ЗНТУ, 19-22 вересня 2006 р.); Міжнародній науково-технічній конференції „Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра” (Київ, НТУУ „КПІ”, 9-12 квітня 2007 р.); Міжнародній науково-технічній конференції „Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра” (Київ, НТУУ „КПІ”, 14-17 квітня 2008 р.).

Публікації. Матеріали дисертації відображені у 14 публікаціях: 6 статей у провідних фахових журналах, 2 патенти України, 6 статей в матеріалах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Вона містить 185 сторінок друкованого тексту, із них 141 сторінка основного тексту, 77 рисунків, 11 таблиць та список використаних джерел з 203 найменувань на 21 стор., 6 додатків на 12 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовані мета та задачі дослідження, відзначена наукова новизна отриманих результатів та їх практична цінність, положення та результати, які виносяться на захист.

У першому розділі на підставі огляду науково-технічної літератури проаналізовано дані за темою дисертації та обґрунтовано основні напрямки досліджень. Висвітлена проблема виробництва високоякісних ливарних алюмінієвих сплавів під час переплавлення брухту кольорових металів, яка полягає в потраплянні в переплавну піч зношених деталей з підвищеним вмістом магнію, в наслідок чого відбувається перевищення розплавом межі ДСТУ за магнієм, що призводить до отриманням браку. Проаналізовані можливі методи зниження вмісту магнію в алюмінієвому розплаві та вибрано серед них найбільш оптимальний - оброблення розплаву флюсом на основі кріоліту з оксидуючими добавками. Запропоновано використання у якості оксидуючих добавок недорогих речовин органічного походження. Встановлено, що речовини органічного походження мають у своєму складі вуглець, азот, кисень і водень, які можуть взаємодіяти з компонентами ливарного алюмінієвого розплаву. Проаналізовано взаємодію вуглецю, азоту, кисню і водню з компонентами алюмінієвого розплаву, а також їх вплив на структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики кінцевих сплавів. Показано, що дані хімічні елементи можуть як позитивно, так і негативно впливати на властивості кінцевих сплавів, залежно від технологічних факторів.

Другий розділ містить характеристики речовин, ливарних алюмінієвих сплавів, з якими проводилися дослідження, устаткування, перелік та опис методик досліджень.

Як оксидуючу добавку до флюсу на основі кріоліту в процесі видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів було запропоновано використовувати карбамід (ГОСТ 2081-92). Карбамід - безколірна кристалічна речовина з хімічною формулою CO(NH₂)₂. Використовується для азотування поверхні сталевих деталей, у косметології, в сільському господарстві та інших галузях.

Температура плавлення карбаміду 133 ⁰С. При нагріванні карбамід переходить спочатку в біурет ( H₂N-CO-NH-CO-NH₂ ), а потім, при температурі 350…400 ⁰С - у меламін ( С₃N₃(NH₂)₃ ) за реакцією:

6CO(NH₂)₂ С₃N₃(NH₂)₃ + 3CO₂ + 6NH₃ (1)

Питома вага карбаміду при 25 ⁰С складає 1,33 г/см³. У перерахунку на масовий вміст елементів карбамід містить 20 % вуглецю, 26,7 % кисню, 46,7 % азоту та 6,6 % водню.

Дослідні плавки проводили в електричних печах опору типу СШОЛ з чавунним тиглем (місткість 3 кг по алюмінію), САТ-0,25 з графітовим тиглем (місткість 250 кг по алюмінію), в магніто-динамічному насосі МДН-6А (місткість 80 кг по алюмінію) та індукційній печі з графітовим тиглем ВЧГ4-10/0,44 (місткість 1 кг по алюмінію). Чавунний тигель печі СШОЛ покривали водним розчином оксиду цинку для запобігання насичення розплавів залізом.

Час оброблення ливарних алюмінієвих сплавів флюсами складав 60 хвилин. Через кожні 10 хвилин оброблення відбиралися проби на хімічний аналіз. Зразки для аналізу хімічного складу та структури, фізико-механічних та експлуатаційних властивостей виливали в підігріті до температури 200 ⁰С стандартні металеві форми та сухі піщані форми. Внутрішню поверхню металевих форм покривали водним розчином оксиду цинку і висушували.

Дослідження проводилися на алюмінії технічної чистоти марок А0 та А7 (ДСТУ 11069-2001), ливарних алюмінієвих сплавах АК5М2, АК7, АК9ч, АК12М2, АМг5К (ДСТУ 2839-94). Сплави отримані методом вторинного переплавлення брухту кольорових металів (табл. 1).

Таблиця 1. Хімічний склад алюмінію та ливарних алюмінієвих сплавів

Сплав	Масова частка елементів, %
	Al	Mg	Si	Mn	Cu	Ti	Fe	Zn	Ni
А0	основа	0,01	0,35	0,02	0,02	0,02	0,46	0,06	0,01
A7	основа	-	0,15	-	0,01	0,01	0,16	0,03	-
АК5М2	основа	0,85	4,50	0,27	2,40	0,05	0,81	1,10	0,06
АК7	основа	0,20	6,90	0,23	0,49	0,05	0,45	0,05	0,03
АК9ч	основа	0,21	8,60	0,21	0,11	0,03	0,33	0,12	0,04
АК12М2	основа	0,05	12,20	0,30	1,82	0,14	0,69	0,10	0,15
АМг5К	основа	6,21	1,13	0,98	0,01	0,01	0,05	0,03	0,01

Термічне оброблення виливків здійснювали в печі опору типу СНОЛ.

Тимчасовий опір розриванню (_В) та відносне подовження () визначали за допомогою розривної машини TIRA-TEST, а твердість (HB) - за допомогою приладу ТБ-5004 згідно з ГОСТ 1497-73, ДСТУ 2839-94 та ГОСТ 9012-59.

Визначення хімічного складу алюмінію та ливарних алюмінієвих сплавів здійснювали за допомогою системи кількісного емісійного спектрального аналізу МФС-8 згідно з ГОСТ 3221-85 та ГОСТ 7727-81. Аналіз на вміст азоту та вуглецю виконували згідно з ГОСТ 12359-81 та ГОСТ 12344-88.

Дослідження на вміст водню здійснювали на приладі RH-402, методом фракційного аналізу.

Якісний та кількісний металографічний аналіз виконували за допомогою мікроскопа ММР-2Р згідно з ДСТУ 2839-94 та ГОСТ 21073.0-75.

Структурно-фазовий аналіз виконували за допомогою растрових електронних мікроскопів РЭММА-101А, Zeiss 950 та Selmi РЭМ-106И, обладнаного системою локального мікрорентгеноспектрального аналізу (ЛРСА) з енергетичною дисперсією, рентгенівських дифрактометрів ДРОН-4 та ДРОН-УМ1, спектрометра ядерного магнітного резонансу Bruker Avance 400.

Корозійні випробування та випробування проти дії сил тертя здійснювали згідно з ГОСТ 9.913-90 та ГОСТ 17367-71, відповідно. Ливарні властивості сплавів досліджували методом спіральної проби згідно з ГОСТ 16436-70.

Оброблення експериментальних даних виконували за допомогою ПЕОМ у пакетах MathCAD та Excel.

У третьому розділі представлені результати впливу кріолітово-карбамідного оброблення на швидкість і ступінь видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів. Установлені оптимальні параметри оброблення, теоретично обґрунтована і розроблена технологія видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів, виконано порівняльний аналіз запропонованої технології з відомими.

Установлено (рис. 1, а), що додавання у флюс на основі кріоліту доломіту збільшує ефективність видалення магнію. За час оброблення ступінь видалення магнію із алюмінієвого розплаву збільшилася на 14%. У той же час заміна кріоліту на карбонат магнію збільшує ступінь видалення магнію за той же час на 46%. Це свідчить про ефективність використання карбонатів як оксидуючих реагентів.

Додавання до флюсу на основі кріоліту хлористих солей натрію і калію (рис. 1, б) також дає змогу прискорити швидкість видалення магнію. Але їх дія пов'язана з розрідженням флюсу і покращанням умов рафінування. Самі ж хлорні солі не вступають в реакцію з магнієм. У той же час, додавання в такий флюс 0,5% карбаміду призводить до збільшення ступеню видалення магнію на 32% за час оброблення. При цьому дія карбаміду полягає як в додатковому перемішуванні розплаву продуктами розпаду карбаміду - двоокисом вуглецю та аміаком, так і в зв'язуванні розчиненого в розплаві магнію даними продуктами розпаду з наступним переведенням його в шлак.



Рис. 1. Зміна вмісту магнію в сплаві АК5М2 від тривалості оброблення флюсами при температурі 800 ⁰С (а) та 750 ⁰С (б): 1 - 5% Na₃AlF₆; 2 - 3% Na₃AlF₆ + 3% MgCO₃ + перемішування; 3 - 3% Na₃AlF₆ + 3% CaCO₃MgCO₃ + перемішування; 4 - 5% Na₃AlF₆ + 5% NaCl + 5% KCl; 5 - 5% Na₃AlF₆ + 5% NaCl + 5% KCl + перемішування; 6 - 5% Na₃AlF₆ + 5% NaCl + 5% KCl + 0,5% CO(NH₂)₂ + перемішування

Ступінь видалення магнію за допомогою кріоліту за час оброблення при температурі 800 ⁰С складає 55% (рис. 2, а). Ступінь видалення магнію за допомогою одного карбаміду при тих же умовах складає 17%. Оброблення розплаву двокомпонентним флюсом кріоліту з карбамідом за тих же умов видаляє магній на 82%. Отже, найбільша ефективність процесу рафінування досягається при використанні у флюсі двох компонентів - кріоліту і карбаміду. Ступінь видалення магнію за допомогою кріоліту за час оброблення при температурі 700 ⁰С складає 21%. У той же час додавання до цього флюсу при тих же умовах оброблення карбаміду збільшує ступінь рафінування магнію до 38% (рис. 2, б).



Рис. 2. Зміна вмісту магнію в сплаві АК5М2 від тривалості оброблення флюсами з перемішуванням при температурі 800 ⁰С (а) та 700 ⁰С (б): 1 - 5% Na₃AlF₆; 2 - 2% CO(NH₂)₂; 3 - 5% Na₃AlF₆ + 2% CO(NH₂)₂; 4 - 5% Na₃AlF₆; 5 - 5% Na₃AlF₆ + 0,7% CO(NH₂)₂

Підвищення температури процесу рафінування до 900 ⁰С значно збільшує ефективність видалення магнію усіма способами, а додавання карбаміду дає змогу зробити цей процес ще ефективнішим (рис. 3, а). При цьому додавання у флюс більше 1% карбаміду не призводить до такого ж пропорційного збільшення ефективності. Найшвидше процес видалення магнію спостерігається в перші хвилини і поступово зменшується з часом оброблення. Це пояснюється поступовим зменшенням кількості активної речовини у флюсі. Тож оброблення тривалістю понад 40 хвилин не рекомендується у зв'язку з зменшенням ефективності процесу.

На рис. 3, б показана залежність оброблення алюмінієвого розплаву АК12М2 кріолітово-карбамідним флюсом з використанням установки МДН-6А.

Використання карбаміду як оксидуючого реагенту призводить до збільшення швидкості та глибини видалення магнію внаслідок інтенсифікації процесу перемішування розплаву газами, та зв'язування магнію продуктами розпаду карбаміду за хімічними реакціями:

2Mg + CO₂ > C + 2MgO, G⁰_1000К = -590 кДж/моль (2)

Mg + CO₂ > CO + MgO, G⁰_1000К = -297 кДж/моль (3)

8/3Mg + CO₂ > 1/3Mg₂C₃ + 2MgO, G⁰_1000К = -550 кДж/моль (4)

3Mg + Al₂O₃ > 3MgO + 2Al, G⁰_1000К = -117 кДж/моль (5)

3Mg +2NH₃ > Mg₃N₂+ 3H₂, G⁰_1000К = -388 кДж/моль (6)

Рис. 3. Зміна вмісту магнію в сплаві АК5М2 від тривалості оброблення флюсами з перемішуванням при температурі 900 ⁰С (а) та сплаві АК12М2 при температурі 720 ⁰С (б): 1 - 8% Na₃AlF₆; 2 - 8% Na₃AlF₆ + 2% CO(NH₂)₂; 3 - 8% Na₃AlF₆ + 0,7% CO(NH₂)₂; 4 - без флюсу; 5 - 5,3% Na₃AlF₆ + 1,0% CO(NH₂)₂

В результаті статистичного регресійного аналізу результатів експериментів побудовано математичну модель залежності вмісту магнію в ливарних алюмінієвих розплавах від параметрів оброблення кріолітово-карбамідним флюсом:

[Mg] = [Mg]_поч. + 0,47 - 5,910^-2{Kp} + 1,06{K} - 3,2810^-3 -

- (5,0410^-4 + 1,810^-3{K} + 6,1210^-6)t , % (7)

де [Mg] - вміст магнію в розплаві, %; [Mg]_поч. - вміст магнію до початку оброблення, %; {Кр} - кількість кріоліту (0…8), %; {К} - кількість карбаміду (0…2), %; - тривалість оброблення (10…60), хв.; t - температура оброблення розплаву (700…900), ⁰С.

За допомогою методів оптимізації були знайдені оптимальні параметри процесу та проведено порівняльний аналіз різних способів видалення магнію з ливарних алюмінієвих сплавів (в умовах діючого виробництва для печі САТ-0,25). Так, вартість процесу зменшення вмісту магнію в 1 т ливарного алюмінієвого розплаву з 1,8 % до 0,7 % з використанням кріолітово-карбамідного флюсу (при оптимальних параметрах оброблення) майже в 2 рази менше вартості використання при цих же умовах найдешевшого кріолітово-карбонатного флюсу. Тривалість оброблення при цьому дорівнює 40 хв, а температура алюмінієвого розплаву - 830…835 ⁰С. Скорочення часу оброблення до 30 хв. і зниження температури до 750 ⁰С призводить до необхідності збільшення кількості реагентів, внаслідок чого сумарна вартість процесу оброблення зростає у 1,5 рази, але залишається меншою за відомі способи видалення магнію з ливарних алюмінієвих сплавів.

У четвертому розділі наведені результати досліджень впливу кріолітово-карбамідного оброблення на структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики алюмінію та ливарних алюмінієвих сплавів.

Установлено, що введення карбаміду в алюміній технічної чистоти А7 призводить до формування структури, яка повністю складається з дрібних рівновісних зерен (рис. 4). При цьому ефект зменшення розмірів зерна посилюється із збільшенням кількості введеного в розплав карбаміду.

Рис. 4. Макроструктура алюмінію А7 (х5): а - без оброблення; б - 0,01 % карбаміду; в - 0,1 % карбаміду; г - 1 % карбаміду

Дослідження мікроструктури алюмінію А7 після оброблення його карбамідом показали, що в металі з'явилися частки нової фази (рис. 5, а). За даними ЛРСА до їх складу входять алюміній і титан (рис. 5, б).



Рис. 5. Частка нової фази (а) та її спектр (б)

Дослідження составу алюмінієвої матриці показали, що вміст титану у складі твердого алюмінієвого розчину зменшився в 3,5 рази. Відповідно, це призвело до утворення нової фази. Факт появи часток нової фази також підтверджується методами рентгенівської дифракції.

Зменшення розмірів макрозерна також спостерігається при введені карбаміду в промислові ливарні алюмінієві сплави (рис. 6).

Рис. 6. Макроструктура сплаву АК5М2 (х5): а - без оброблення; б - 0,01 % карбаміду; в - 0,5 % карбаміду; г - 1 % карбаміду

Зменшення розміру зерна алюмінію і ливарних алюмінієвих сплавів після оброблення їх карбамідом пояснюється саме появою часток нової фази, які грають роль додаткових центрів кристалізації.

Установлено, що оброблення карбамідом ливарних алюмінієвих сплавів окрім зменшення розмірів макрозерна дозволяє також позбутися пор (рис. 7) та підвищити механічні характеристики кінцевих сплавів (рис. 8).



Рис. 7. Темплети деталей типу „стакан”, виготовлених без оброблення розплаву АК12М2 (а) та після оброблення його 0,5 % карбаміду (б) на установці МДН-6А

Рис. 8. Механічні властивості сплавів АК5М2 (а) та АК9ч (б) до і після оброблення карбамідом: 1 - тимчасовий опір розриванню; 2 - відносне подовження; 3 - твердість

Тимчасовий опір розриванню після оброблення ливарних алюмінієвих розплавів карбамідом підвищується на 20…35 %, відносне подовження - у 1,5…5,0 разів. При цьому спостерігається різке підвищення механічних властивостей при додаванні 0,01…0,03 % карбаміду.

Установлено, що оброблення ливарного алюмінієвого сплаву АК5М2 карбамідом призводить до зміни морфології евтектики (Al)+(Si) (рис. 9).

Рис. 9. Мікроструктура сплаву АК5М2 без оброблення (а) та після оброблення 0,5 % карбаміду (б) (х1000)

Ефект модифікування також підтверджується термічним аналізом, згідно з яким, оброблення розплаву АК5М2 1 % карбаміду призводить до зменшення температури кристалізації майже на 30 ⁰С.

Уміст азоту та вуглецю при обробленні алюмінієвих розплавів карбамідом майже не змінюється і знаходиться в межах похибки. Уміст водню в алюмінії та алюмінієвих розплавах збільшується після додавання в них карбаміду (рис. 10) внаслідок розпаду аміаку.

Рис. 10. Уміст водню в алюмінії А7 (а) та сплаві АК7 (б) від кількості введеного в розплав карбаміду

Досліджено вплив оброблення карбамідом ливарних алюмінієвих сплавів на їх експлуатаційні характеристики. Після оброблення карбамідом стійкість до тертя ливарних алюмінієвих сплавів підвищується на 40...70 %, а корозійна стійкість - до 10 %.

Таким чином, оброблення ливарних алюмінієвих сплавів карбамідом позитивно впливає на структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики кінцевих сплавів. При використанні карбаміду як модифікатора його оптимальна кількість становить 0,01…0,03 % від маси розплаву.

У п'ятому розділі представлено результати досліджень по створенню і впливу на структуру і механічні властивості алюмінію та ливарних алюмінієвих сплавів азотовмісної лігатури AlTi3NC з використанням карбаміду. Лігатура готувалась шляхом розчинення в чистому алюмінієвому розплаві титану з наступним додаванням в розплав карбаміду і зливанням розплаву у виливницю. Досліджено хімічний склад лігатури, її вплив на структуру алюмінію А7, структуру, фізико-механічні та експлуатаційні характеристики сплаву АК12М2. Установлені закономірності зміни властивостей від кількості лігатури та параметрів оброблення.

У структурі лігатури AlTi3NC (рис. 11) знаходяться фази Al₃Ti, які виконують функцію додаткових центрів кристалізації після оброблення лігатурою алюмінієвих розплавів. При цьому лінійний розмір інтерметалідних фаз знаходиться в діапазоні від 1 до 30 мкм.

Рис. 11. Мікроструктура лігатури AlTi3NC: а - х100; б - х600

Установлено, що оброблення лігатурою AlTi3NC алюмінію та ливарних алюмінієвих розплавів подрібнює зерно, збільшує фізико-механічні та експлуатаційні характеристики кінцевих сплавів. Після оброблення 5 % лігатури середній розмір зерна алюмінію А7 зменшується в 13 раз, сплаву АК12М2 - в 3,8 рази. Тимчасовий опір розриванню сплаву АК12М2 підвищується на 16 %, відносне подовження - у 1,9 рази, твердість - на 17 %. Швидкість корозії зменшується на 30 %, а швидкість руйнування під час тертя - на 13 %.

У результаті порівняльного аналізу встановлено, що оброблення алюмінію А7 лігатурою AlTi3 (без додавання карбаміду) зменшує розмір зерна з 720 до 363 мкм, а оброблення лігатурою AlTi3NC - до 55 мкм. Ефективність подрібнення зерна алюмінію А7 лігатурою AlTi3NC майже співпадає з ефективністю подрібнення зерна відомими промисловими лігатурами - AlTi5B1 та AlTi5C0.15, але виробництво лігатури AlTi3CN запропонованим способом є більш економічно вигіднішим.

Розраховано математичну модель та визначено оптимальні параметри оброблення ливарних алюмінієвих сплавів лігатурою AlTi3NC. Так, оптимальні (максимальні) значення фізико-механічних параметрів ливарних алюмінієвих сплавів досягаються при додаванні в розплав 0,7...0,9 % лігатури.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертації теоретично обґрунтовано і практично вирішено проблему виготовлення якісних ливарних алюмінієвих сплавів під час переплавлення брухту кольорових металів на металургійних підприємствах через зниження в них вмісту магнію до меж, регламентованих ДСТУ, внаслідок оброблення розплавів більш ефективним і економічним кріолітово-карбамідним флюсом. Розроблено технологію, яка одночасно зі зменшенням вмісту магнію призводить до рафінування та модифікування розплавів, підвищуючи їх фізико-механічні та експлуатаційні характеристики.

Основні наукові і практичні результати, отримані в роботі, полягають у наступному:

1. Установлено, що підвищення ефективності видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів після додавання в розплав карбаміду пов'язано з двома факторами: реагуванням магнію з продуктами розпаду карбаміду - двооксидом вуглецю та аміаком з утворенням оксидів та нітридів магнію, та з ефективним перемішуванням розплаву продуктами розпаду карбаміду. При цьому відбувається усереднення розплаву за температурою і хімічним складом.

2. Побудована адекватна математична модель процесу видалення магнію за допомогою кріолітово-крбамідного флюсу, яка дає змогу розрахувати вміст магнію в розплаві залежно від кількості використаних кріоліту, карбаміду, часу оброблення і температури.

3. За допомогою отриманої математичної моделі розраховано оптимальні режими оброблення ливарних алюмінієвих розплавів за показниками собівартості.

4. Собівартість оброблення 1 т ливарного алюмінієвого розплаву при зменшенні в ньому вмісту магнію з 1,8 % до 0,7 % за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу (при використанні пічного агрегату типу САТ-0,25) становить 539 грн., що у 2...4 рази менше собівартості оброблення іншими флюсами. Оптимальна (розрахункова) тривалість оброблення складає 40 хвилин при температурі процесу 830…835 ⁰С.

5. Установлено, що оброблення кріолітово-карбамідним флюсом доцільно здійснювати з розплавами, вміст магнію в яких потрібно знизити не більше ніж на 0,94 %. Розплави, в яких необхідно зменшити вміст магнію більше ніж на 0,94 %, доцільно переплавляти (з економічної точки зору для пічного агрегату типу САТ-0,25).

6. Установлено, що оброблення кріолітово-карбамідним флюсом ливарних алюмінієвих розплавів підвищує фізико-механічні та експлуатаційні властивості кінцевих сплавів внаслідок покращання їх макро- та мікроструктури.

7. Установлено, що після оброблення алюмінієвих розплавів невеликою кількістю карбаміду (до 0,1 %) відбуваються процеси рафінування розплавів від газів та неметалевих вкраплень. Розраховано, що 1 кг карбаміду виділяє 558 дм³ двоокису вуглецю та аміаку (за нормальних умов), які піднімаючись на поверхню розплаву у вигляді бульбашок, рафінують його. При цьому гази, що виділяються, є менш небезпечними для працівників і навколишнього середовища ніж ті, що виділяються при розпаданні відомих рафінаторів алюмінієвих сплавів - гексахлоретану та хлористого амонію. Це дає можливість замінити дані рафінатори на більш безпечний та економічно вигідніший карбамід. Собівартість рафінування карбамідом 1 т алюмінієвого розплаву складає 0,30...0,60 грн.

8. Теоретично обґрунтовано та підтверджено, що карбамід у кількості більше 1 % є джерелом водню в алюмінієвих розплавах внаслідок розпаду аміаку.

9. Установлено, що під час оброблення алюмінієвого розплаву карбамідом відбуваються процеси модифікування макроструктури кінцевого сплаву - середній розмір зерна для різних сплавів зменшується у 2…15 разів, а самі зерна стають більш округлої форми. Це відбувається через появу додаткових центрів кристалізації у вигляді фаз Al-Ti, схожих за своєю морфологією на інтерметаліди Al₃Ti. У ливарних алюмінієвих сплавах системи Al-Si спостерігається подрібнення евтектики, а температура кристалізації зменшується на 5…30 ⁰С.

10. Установлено, що оброблення карбамідом ливарних алюмінієвих сплавів підвищує їх механічні та експлуатаційні властивості. Тимчасовий опір розриванню підвищується на 20…35 % без термічного оброблення, та на 40...60 % після термічного оброблення, відносне подовження - у 1,5...5,0 разів, твердість - до 30 %, стійкість до тертя - на 40...70 %, корозійна стійкість - до 10 %. При цьому оптимальна кількість карбаміду становить 0,01…0,03 % від маси розплаву в печі.

11. Установлено, що карбамід може використовуватися для отримання лігатури AlTi3NC, оскільки дана лігатура має високу ефективність в модифікуванні алюмінію та ливарних алюмінієвих сплавів.

12. Розроблені технології видалення магнію та рафінування ливарних алюмінієвих сплавів апробовані в промислових умовах, показали свою високу ефективність і впроваджені на металургійному підприємстві МП „Ліквідус”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Рибак В. М. Вплив органічних речовин на властивості ливарних алюмінієвих сплавів / В. М. Рибак // Металознавство та термічна обробка металів. - 2003. - № 1. - С. 38 - 39.

Здобувачем проведені дослідження впливу оброблення карбамідом на механічні та експлуатаційні властивості ливарних алюмінієвих сплавів АК5М2 та АК9ч.

2. Чернега Д. Ф. Вплив карбаміду на структуру та властивості алюмінієвих сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак // Наукові вісті НТУУ „КПІ”. - 2003. - № 3. - С. 82 - 85.

Здобувачем проведені дослідження впливу оброблення карбамідом на структуру алюмінію А0, структуру ливарного алюмінієвого сплаву АК12М2, механічні властивості сплавів АК9ч та АК12М2.

3. Чернега Д. Ф. Азотовмісна лігатура і її вплив на структуру та властивості ливарних алюмінієвих сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак // Наукові вісті НТУУ „КПІ”. - 2004. - № 1. - С. 40 - 43.

Здобувачем розроблена технологія отримання лігатури AlT3NC за допомогою карбаміду, та досліджено вплив лігатури на структуру та механічні властивості алюмінію А0 та ливарного алюмінієвого сплаву АК12М2.

4. Чернега Д. Ф. Технология обработки алюминия и литейных алюминиевых сплавов / Д. Ф. Чернега, В. М. Рыбак, В. Ф. Сороченко // Процессы литья. - 2004. - № 2. - С. 47 - 50.

Здобувачем досліджено вплив оброблення карбамідом на структуру алюмінію А7, структуру та механічні властивості ливарних алюмінієвих сплавів АК5М2, АК9ч, АК12М2.

5. Рибак В. М. Технологія рафінування ливарних алюмінієвих сплавів / В. М. Рибак, Д. Ф. Чернега // Наукові вісті НТУУ „КПІ”. - 2009. - № 6. - С. 111 - 115.

Здобувачем досліджено вплив технології рафінування ливарних алюмінієвих сплавів від газів та неметалевих включень за допомогою карбаміду на їх якість. Проведено порівняльний аналіз розробленої технології з існуючими.

6. Рыбак В. Н. Технология рафинирования вторичных алюминиевых расплавов от примеси магния / В. Н. Рыбак, Д. Ф. Чернега // Процессы литья. - 2010. - № 2. - С. 13 - 18.

Здобувачем вивчено вплив оброблення кріолітово-карбамідним флюсом на ступінь і швидкість видалення магнію із алюмінієвих розплавів. Розроблено математичну модель і розраховано оптимальні параметри оброблення.

7. Патент 61014А, Україна. МКІ С 22 В 21/06. Спосіб рафінування алюмінію та його сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак. - 2 с.; Опубл. 15.10.2003, Бюл. № 10.

Здобувачем розроблена технологія рафінування алюмінію та алюмінієвих розплавів від газів та неметалевих включень.

8. Патент 6503, Україна. МКІ С 22 В 21/06. Спосіб рафінування алюмінію та його сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак, В. Ф. Сороченко. - 2 с.; Опубл. 16.05.2005, Бюл. № 5.

Здобувачем розроблена технологія рафінування алюмінію та алюмінієвих сплавів від домішки магнію за допомогою оброблення кріолітово-карбамідним флюсом.

9. Рибак В.М. Видалення магнію з алюмінієвих сплавів за допомогою кріолітово-карбамідних флюсів / В. М. Рибак // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції „Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра”. - Київ: ІВЦ ”Видавництво ”Політехніка”, 2002. - С. 123 - 125.

Здобувачем проведені дослідження впливу оброблення кріолітово-карбамідним флюсом на ступінь та швидкість видалення магнію з алюмінієвого розплаву АК5М2.

10. Рибак В. М. Вплив органічних речовин на властивості алюмінієвих сплавів / В. М. Рибак // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції „Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра”. - Київ: ІВЦ ”Видавництво ”Політехніка”, 2002. - С. 98 - 103.

Здобувачем проведені дослідження впливу оброблення кріолітом та карбамідом на механічні властивості ливарного алюмінієвого сплаву АК5М2.

11. Чернега Д. Ф. Вплив органічних речовин на властивості ливарних алюмінієвих сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак // Збірник наукових праць Х міжнародної науково-практичної конференції. - Запоріжжя: ЗПТУ, 2003. - С. 41 - 43.

Здобувачем проведені дослідження впливу оброблення карбамідом на механічні та експлуатаційні властивості ливарних алюмінієвих сплавів АК5М2 та АК9ч.

12. Рибак В. М. Вплив карбаміду на вміст водню в алюмінієвих сплавах / В. М. Рибак, Д. В. Іванченко // Збірник матеріалів ХІ науково-технічної конференції „Неметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавах”, Запоріжжя, 19-22 вересня 2006 р. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2006. - С. 162 - 163.

Здобувачем досліджено вплив оброблення карбамідом на вміст водню в алюмінії А7.

13. Рибак, В.М. Вплив карбаміду на вміст водню, азоту та вуглецю в алюмінієвому сплаві АК7 / В.М. Рибак, Д.В. Іванченко // Збірник праць співробітників і випускників кафедри „Фізико-хімічні основи технології металів”, присвячений 30-річчю кафедри. - К.: ІВЦ „Видавництво „Політехніка”, 2007. - С. 181 - 183.

Здобувачем досліджено вплив оброблення карбамідом на вміст водню, азоту та вуглецю в ливарному алюмінієвому сплаві АК7.

14. Чернега Д. Ф. Вплив водню на структуру та властивості алюмінієвих сплавів / Д. Ф. Чернега, В. М. Рибак // Збірник праць співробітників і студентів кафедри „Фізико-хімічні основи технології металів”. - К.: ІВЦ „Видавництво „Політехніка”, 2008. - С. 117 - 125.

Здобувачем проаналізовано вплив водню на структуру і властивості алюмінієвих сплавів, запропоновано механізм модифікування алюмінієвих сплавів за допомогою карбаміду.

АНОТАЦІЯ

Рибак В. М. Фізико-хімічні основи технології видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 - ливарне виробництво. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2011.

У дисертації вивчено процеси видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу при переплаві брухту кольорових металів.

Досліджено вплив кріолітово-карбамідного флюсу та параметрів обробки на ступінь та швидкість видалення магнію. Розроблено математичну модель та встановлено оптимальні параметри процесу. Теоретично обґрунтовано та розроблено технологію видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу. Проведено порівняльний аналіз розробленої технології з існуючими.

Досліджено вплив розробленої технології на вміст газів, структуру, фізико-механічні та експлуатаційні властивості алюмінію марок А7, А0 та ливарних алюмінієвих сплавів марок АК5М2, АК7, АК9ч, АК12М2, АМг5К.

Ключові слова: алюміній, ливарний алюмінієвий сплав, карбамід, кріоліт, рафінування, магній, модифікування, структура, механічні властивості.

АННОТАЦИЯ

Рыбак В. Н. Физико-химические основы технологии удаления магния из литейных алюминиевых расплавов при помощи криолитово-карбамидного флюса. Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04 - литейное производство. Национальный технический университет Украины «Київський політехнічний інститут», Киев, 2011.

Диссертация посвящена изучению процесса удаления магния из литейніх алюминиевых расплавов при помощи криолитово-карбамидного флюса при переплаве лома цветных металлов.

Исследовано влияние криолитово-карбамидного флюса на степень и скорость удаления магния из литейных алюминиевых расплавов. В результате расчетов была получена математическая модель зависимости содержания магния в алюминиевых расплавах от количества криолита, карбамида и параметров обработки. Рассчитана себестоимость удаления магния предложенным способом. Теоретически обоснована и разработана технология удаления магния из литейных алюминиевых расплавов при помощи криолитово-карбамидного флюса. Проведен сравнительный анализ разработанной технологии с существующими.

Себестоимость обработки 1 т литейного алюминиевого расплава при уменьшении в нем концентрации магния с 1,8% до 0,7% при помощи криолитово-карбамидного флюса (с использованием печного агрегата типа САТ-0,25) составляет 539 грн., что в 2…4 раза меньше себестоимости обработки другими флюсами. Оптимальная длительность обработки составляет 40 минут при температуре 830…835 ⁰С. Установлено, что обработку криолитово-карбамидным флюсом целесообразно проводить с расплавами, содержание магния в которых необходимо снизить не более чем на 0,94 %. В других случаях расплавы необходимо сливать в чушку и добавлять в другие плавки.

Установлено, что в алюминиевом расплаве во время распада карбамида происходит выделение диоксида углерода и аммиака. Эти газы поднимаются на поверхность расплава и рафинируют его от растворенных в нем газов и неметаллических включений, что способствует повышению качества литья. Добавление карбамида к флюсу на основе криолита приводит к интенсификации процесса перемешивания ванны расплава и связыванию магния в оксиды и нитриды, что повышает скорость и глубину его удаления.

Исследовано влияние разработанной технологии на содержание газов, структуру, физико-механические и эксплуатационные характеристики алюминия марок А0, А7 и литейных алюминиевых сплавов марок АК5М2, АК7, АК9ч, АК12М2, АМг5К. Установлены зависимости свойств алюминия и литейных алюминиевых сплавов от количества введенного карбамида и технологических режимов обработки. Найдены оптимальные концентрации карбамида и режимы обработки. Теоретически обоснована и разработана технология повышения механических и эксплуатационных свойств литейных алюминиевых сплавов при помощи карбамида.

Установлено, что во время обработки алюминиевого расплава карбамидом происходят процессы модифицирования структуры конечного сплава - средний размер зерна для разных сплавов уменьшается в 2…15 раз, а сами зерна становятся более округлой формы. Также наблюдается дробление эвтектики сплавов системы Al-Si. Температура кристаллизации при этом уменьшается на 5…30 ⁰С.

Установлено, что обработка карбамидом литейных алюминиевых сплавов повышает их механические и эксплуатационные характеристики. Временное сопротивление разрыву повышается на 20…35% без термической обработки, и на 40…60% после термической обработки, относительное удлинение - в 1,5…5 раз, твердость - до 30%, стойкость к износу - на 40…70%. При этом оптимальное количество карбамида составляет 0,01…0,03% от массы расплава в печи.

Теоретически обоснована и разработана технология изготовления лигатуры AlTi3NC при помощи карбамида и исследовано ее влияние на структуру алюминия, структуру, механические и эксплуатационные свойства литейных алюминиевых сплавов. Получены математические модели исследуемого процесса, установлены оптимальные режимы обработки и необходимое количество лигатуры. Рассчитана себестоимость обработки литейных алюминиевых сплавов лигатурой AlTi3NC.

Разработанные технологии прошли промышленную проверку, показали высокую эффективность и внедрены на МП „Ликвидус”.

Ключевые слова: алюминий, литейный алюминиевый сплав, карбамид, криолит, рафинирование, магний, модифицирование, структура, механические свойства.

ANNOTATION

Rybak V. N. The physical-chemical bases of technology of magnesium removal from casting aluminium alloys by means of cryolite-carbamide fluxes. Manuscript.

The dissertation on the degree of the Candidate of Sciences on a specialty 05.16.04 - foundry production. National Technical University of Ukraine “KPI”, Kyiv, 2011.

The dissertation is devoted to the studying of process in deleting of magnesium at casting aluminum alloys by means of cryolite-carbamide fluxes at processing scrap of the colored metals.

Effect of cryolite-carbamide fluxes is established on a degree and speed of removal of magnesium. A mathematical model is developed and the optimum parameters of process are set. The theory and technology of magnesium removal is developed from aluminum alloys by means of cryolite-carbamide fluxes. The comparative analysis of the developed technology is conducted with existing technologies.

Effect of the developed technology is explored on the maintenance of gases, structure, mechanical and operation properties of aluminum A0, A7 and casting aluminum alloys AK5M2, AK7, АК9ч, АК12М2, АМг5К.

Keywords: aluminum, casting aluminum alloy, carbamide, cryolite, affinage, magnesium, modification, structure, mechanical properties.

Размещено на Allbest.ru

...