СПОСОБ БЕСФЛЮСОВОЙ ПЛАВКИ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ МАГНИЙ-АЛЮМИНИЙ-ЦИНК-МАРГАНЕЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR FLUX-FREE MELTING OF MAGNESIUM ALLOYS OF MAGNESIUM-ALUMINUM-ZINC-MANGANESE SYSTEM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при бесфлюсовой плавке магниевых сплавов системы магний-алюминий-цинк-марганец (Mg-Al-Zn-Mn).
Известен способ бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma, включающий расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде, продувку расплава модификатором при температуре 730÷750°С (см. напр. патент РФ 2623965, МПК B22D 1/00, опубл. 27.06.2017).
Недостатком известного способа является то, что для создания защитной газовой среды и продувки расплава модификатором используют различные газы и их смеси, то есть необходима широкая номенклатура газов и соответственно усложняется процесс плавки за счет наличия этапа создания над расплавом защитной газовой среды, а только затем при достижении расплавом заданной температуры производят продувку расплава модификатором содержащим смесь других газов.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа бесфлюсовой плавки магниевых сплавов путем использования предложенной смеси активного и инертного газов, которая создает защитную газовую среду и используется для продувки расплава, осуществляя одновременно модифицирующий эффект и рафинирование, и предложено устройство для осуществления предложенного способа.
Поставленная задача решается тем, что в способе бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma, включающем расплавление магния, введение компонентов сплава в защитной газовой среде, продувку расплава модификатором при температуре 730÷750°С, над поверхностью расплава располагают трубку с кольцеобразной нижней частью и через отверстия выполненные в кольцеобразной части подают смесь активного и инертного газов в соотношении (1÷10)÷(1÷20) над поверхностью расплава до достижения его температуры 730÷750°С, затем погружают кольцевую часть трубки в расплав и производят подачу смеси газов в течение 10÷20 минут с одновременным перемешиванием расплава, после завершения процесса подачи смеси газов непосредственно в расплав, извлекают мешалку и кольцевую часть трубки из расплава одновременно или в любой последовательности и проводят подачу смеси газов над поверхностью расплава до момента заливки расплава в формы, при этом в качестве активного газа могут подавать смесь бескислородных углесодержащих газов в виде бесхлоридного и хлорсодержащего фреонов в соотношении (1÷20)÷(1÷30), перемешивание расплава начинать и производить при температуре расплава 720÷730°С передопусканием кольцевой части трубки в расплав, во время подачи смеси активного и инертного газов непосредственно в объем расплава производят перемещение кольцевой части трубки в расплаве вверх-вниз.
Поскольку над поверхностью расплава располагают трубку с кольцеобразной нижней частью и через отверстия выполненные в кольцеобразной части подают смесь активного и инертного газов в соотношении (1÷10)÷(1÷20) над поверхностью расплава до достижения его температуры 730÷750°С, затем погружают кольцевую часть трубки в расплав и производят подачу смеси газов в течение 10÷20 минут с одновременным перемешиванием расплава, после завершения процесса подачи смеси газов непосредственно в расплав, извлекают мешалку и кольцевую часть трубки из расплава одновременно или в любой последовательности и проводят подачу смеси газов над поверхностью расплава до момента заливки расплава в формы, при этом в качестве активного газа могут подавать смесь бескислородных углесодержащих газов в виде бесхлоридного и хлорсодержащего фреонов в соотношении (1÷20)÷(1÷30), перемешивание расплава начинать и производить при температуре расплава 720÷730°С перед опусканием кольцевой части трубки в расплав, во время подачи смеси активного и инертного газов непосредственно в объем расплава производить перемещение кольцевой части трубки в расплаве вверх-вниз, обеспечивается использование предложенной смеси активного и инертного газов для создания защитной газовой среды и для продувки расплава, осуществляя одновременно модифицирующий эффект и рафинирование, посредством устройства для осуществления способа бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma содержащем стойки и смонтированные в них с возможность возвратно-поступательного перемещения трубку с кольцеобразной нижней частью и механизм для перемешивания расплава, а также дополнительно содержащем блок автоматического контроля, управления и регулирования движениями трубки с кольцеобразной нижней частью и механизмом для перемешивания расплава, подачей смеси газов в зависимости от режимов плавки, при этом механизм для перемешивания расплава установлен на стойке с возможностью вхождения в кольцеобразную часть трубки при их относительных возвратно-поступательных перемещениях, а кольцеобразная часть трубки выполнена с отверстиями для круговой подачи смеси газов.
Устройство для осуществления способа бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma содержит стойки 6 и 8 и смонтированные в них с возможность возвратно-поступательного перемещения трубку 7 с кольцеобразной нижней частью и механизм для перемешивания расплава 5. Механизм 5 для перемешивания расплава установлен на стойке 6 с возможностью вхождения в кольцеобразную часть трубки 7 при ихотносительных возвратно-поступательных перемещениях, а кольцеобразная часть трубки 7 выполнена с отверстиями (на графическом материале условно не показаны) для круговой подачи смеси газов. Стойки 6 и 8 установлены на плавильной печи 1, внутри которой находится плавильный выемной тигель 2 с крышкой 3, которая имеет съемную часть 4, которой закрывают тигель после окончания модифицирования. Блок 9 автоматического контроля, управления и регулирования движениями трубки с кольцеобразной нижней частью и механизмом для перемешивания расплава, а также подачей смеси газов в зависимости от режимов плавки позволяет, в частности, точно соблюдать временные режимы плавки, особенно в части подачи газов при изменении температуры расплава.
Способ бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma осуществляют следующим образом.
С тигля 2 помещенного в плавильную печь 1 убирают съемную часть 4 крышки 3 и в тигель 2 опускают трубку 7 с кольцеобразной нижней частью и подают смесь активного и инертного газов в соотношении (1÷10)÷(1÷20) над поверхностью расплава до достижения его температуры 730÷750°С, создавая защитную газовую среду. Затем посредством привода (на графическом материале условно не показан) погружают кольцевую часть трубки 7 в расплав и производят подачу смеси газов в течение 10÷20 минут с одновременным перемешиванием расплава механизмом 5, который может быть выполнен в виде мешалки с лопастями направленными навстречу друг другу. Механизм 5 имеет привод вращения и возвратно- поступательного перемещения (на графическом материале условно не показан) в стойке 6. Поскольку кольцевая часть трубки 7 выполнена с отверстиями, а мешалка с лопастями расположена над центром кольцевой части трубки 7, то это позволяет равномерно подавать смесь газов, как над расплавом, так и при погружении кольцевой части трубки 7 в расплав, обеспечивая полнообъемное равномерное распределение смеси газов в расплаве, учитывая, что при этом идет интенсивное перемешивание расплава механизмом 5. Все это в совокупности позволяет равномерно распределить углерод образующийся в процессе реакций по всему объему расплава и осуществлять одновременно модифицирующий эффект и рафинирование. Подачу смеси газов проводят в течение 10÷20 минут с одновременным перемешиванием расплава. Снабжение устройства для осуществления способа блоком 9 автоматического контроля, управления и регулирования движениями трубки с кольцеобразной нижней частью и механизмом для перемешивания расплава, а также подачей смеси газов в зависимости от режимов плавки позволяет, в частности, точно соблюдать временные режимы плавки, особенно в части подачи газов при изменении температуры расплава.
После завершения процесса подачи смеси газов непосредственно в расплав, извлекают механизм 5 и кольцевую часть трубки 7 из расплава одновременно или в любой последовательности и проводят подачу смеси газов над поверхностью расплава до момента заливки расплава в формы. В качестве активного газа подают смесь бескислородных углесодержащих газов в виде бесхлоридного и хлорсодержащего фреонов в соотношении (1÷20)÷(1÷30).
Перемешивание расплава в некоторых случаях, что является ноу-хау, начинают и производят при температуре расплава 720÷730°С перед опусканием кольцевой части трубки 7 в расплав.
Предложенный способ бесфлюсовой плавки магниевых сплавов системы Mg-Al-Zn-Ma и устройство для его осуществления позволяют обеспечить использование заявленной смеси газов и в определенном их соотношении использовать эту смесь для создания защитной среды, как модификатор и осуществлять рафинирование. Выполнение устройства с блоком 9 автоматического контроля, управления и регулирования движениями трубки с кольцеобразной нижней частью и механизмом для перемешивания расплава, а так же подачей смеси газов в зависимости от режимов плавки позволяет осуществлять временной, температурный контроли, осуществлять изменение состава смеси газов и ее давления, то есть проводить полный контроль над режимом плавки и протекании соответствующих процессов.