Спосіб рафінування алюмінієвого сплаву у вакуумі

Реферат: Винахід належить до ливарного виробництва Спосіб рафінування алюмінієвого сплаву у вакуумі включає переливання розплавленого алюмінієвого сплаву у тигель вакуумної МГДустановки, нагрівання, електромагнітне перемішування та вакуумну обробку сплаву, при цьому рідкий сплав піддають впливу залишкового тиску у вакуумній камері, який періодично змінюють від 1 до 100 мм рт. ст. протягом всього часу вакуумування сплаву. Технічний результат: 3 зниження рівня концентрації водню у сплавах до 0,03 см /100 г при скороченні тривалості процесу рафінування на 10-15 хвилин. UA 108781 C2 (12) UA 108781 C2 UA 108781 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до ливарного виробництва та металургії легких сплавів і може бути використаний для приготування ливарних та високоміцних деформівних алюмінієвих сплавів. Відомий спосіб рафінування алюмінієвих сплавів у вакуумі [1, с. 156], згідно з яким сплав заданого хімічного складу переливають у ковш, розміщений у вакуумній дегазаційній камері. Потім у камері створюють вакуум і витримують сплав протягом визначеного часу для зниження вмісту водню. Недоліком цього способу є висока концентрація водню у сплаві після рафінування, яка обумовлена високим гідростатичним тиском рідкого металу, що значно впливає на ефективність дегазації, перешкоджаючи переносу водню з нижніх шарів металу до поверхні розподілу рідкий метал - газ. Відомий також спосіб рафінування алюмінієвих сплавів у вакуумі з використанням вакуумних індукційних тигельних печей [1, с. 150], де електромагнітне перемішування металу інтенсифікує процес рафінування. Недоліком цього способу є некероване перемішування сплаву у процесі рафінування. Цей фактор обумовлений принципом створення об'ємних електромагнітних сил [2, с. 14], тому що у індукційних тигельних печах нагрів та перемішування сплаву взаємопов'язані та виконуються однією електромагнітною системою - індуктором. У зв'язку з цим відсутня можливість роздільного регулювання нагріву металу та його перемішування у процесі рафінування. Найбільш близьким аналогом до запропонованого винаходу щодо суті і досягнення результату є спосіб рафінування алюмінієвих сплавів з використанням вакуумної магнітодинамічної установки [3], яка оснащена двома незалежними електромагнітними системами (індуктором та електромагнітом), що дозволяє нагрівати метал та перемішувати його з різною інтенсивністю незалежно одне від одного. Недоліком рафінування у вакуумі з 3 використанням даної установки є підвищений вміст водню у сплаві (0,05-0,06 см /100 г) та тривалий час процесу рафінування (до 35 хвилин). В основу винаходу поставлена задача зменшення концентрації водню у сплаві після рафінування у вакуумі та скорочення тривалості процесу рафінування. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі рафінування алюмінієвих сплавів, який включає переливання розплавленого алюмінієвого сплаву у тигель вакуумної МГД-установки, нагрівання, електромагнітне перемішування та вакуумну обробку сплаву, згідно з винаходом, рідкий метал піддають впливу залишкового тиску у вакуумній камері, який періодично змінюють від 1 до 100 мм рт. ст. протягом всього часу вакуумування сплаву. Згідно з формулою бульбашкового виділення водню [4, с. 72] при величині залишкового тиску у вакуумній камері до 1 мм рт. ст. та інтенсивному електромагнітному перемішуванні з розплаву виділяється водень у вигляді бульбашок та комплексів водень - неметалеве включення, розміри яких перевищують критичний радіус r≥rкр=5 мкм [4, с. 72]. Гідродинамічний імпульс тиску, створений періодичним збільшенням залишкового тиску у вакуумній камері сприяє коагуляції комплексів водень - неметалеве включення з розміром r≤rкр. З кожним наступним імпульсом радіус бульбашки водню на неметалевому включенні зростає і при перевищенні критичного радіусу r≥rкр підчас зниження тиску до 1 мм рт. ст. у вакуумній камері така бульбашка виділяється з розплаву. Запропонований спосіб рафінування алюмінієвих сплавів дозволяє знизити вміст водню та інтенсифікувати процес дегазації сплаву за рахунок створення умов практично одночасного росту бульбашок водню на неметалевих включеннях з розмірами rmin