Фізико-хімічні основи технології видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів за допомогою кріолітово-карбамідного флюсу - Автореферат

Національний технічний університет України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий 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.Ливарні алюмінієві сплави знаходять все більш широке застосування у промисловості завдяки оптимальному поєднанню питомої ваги, механічних та ливарних характеристик, високій корозійній стійкості. 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. 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. 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”.Проаналізовані можливі методи зниження вмісту магнію в алюмінієвому розплаві та вибрано серед них найбільш оптимальний - оброблення розплаву флюсом на основі кріоліту з оксидуючими добавками. 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). 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). У той же час, додавання в такий флюс 0,5% карбаміду призводить до збільшення ступеню видалення магнію на 32% за час оброблення.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. Установлено, що підвищення ефективності видалення магнію з ливарних алюмінієвих розплавів після додавання в розплав карбаміду повязано 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. 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. 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. Установлено, що оброблення кріолітово-карбамідним флюсом доцільно здійснювати з розплавами, вміст магнію в яких потрібно знизити не більше ніж на 0,94 %.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ