Введение к работе
Актуальность работы Использование во многих металлургических и литейных цехах при производстве слитков и отливок из алюминиевых сплавов повышенного количества низкосортной шихты — отходов, лома, возврата разной природы способствует насыщению расплавов неметаллическими включениями, газами и микронеоднородностями различных размеров и составов, приводит к увеличению содержания в сплавах нежелательных примесей, грубокристаллическому строению структуры, пористости и другим негативным явлениям
Наследственность шихты или расплава можно изменять разработанными в последние годы многочисленными способами (ультразвуком, термической обработкой, обработкой давлением, центрифугированием и т д) Однако эти методы в большинстве своем достаточно трудоемки и требуют существенных материальных вложений в основные производственные фонды Кроме того, дополнительное расходование энергетических и трудовых ресурсов будет повышать себестоимость получаемых сплавов и отливок
Однако производство конкурентоспособной литейной продукции требует непрерывного повышения ее качества Поэтому совершенствуются существующие способы обработки расплавов - рафинирование, модифицирование, микролегирование, применение внешних воздействий, термовременной обработки и т д Данные приемы воздействия на расплав позволяют регулировать наследственность шихтовых материалов, нивелировать действие нежелательных примесей и получать сплавы с необходимой структурой, химическим составом и регламентированным содержанием газовых и неметаллических включений
Представляет интерес разработка новых технологий обработки расплавов из низкосортных шихтовых материалов Данные технологии должны быть прежде всего ресурсосберегающими и обеспечивать гарантированный уровень необходимых свойств сплавов в отливках. В связи с этим актуальным является разработка комплексных технологий получения литейных алюминиевых сплавов и отливок из них, включающих несколько классических способов воздействия на расплав по оптимальной технологической программе
Цель работы. Разработка и освоение ресурсосберегающей комплексной технологии получения отливок из алюминиевых сплавов на основе низкосортных шихтовых материалов - отходов, лома, возврата производства
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи 1 Разработать и исследовать технологический процесс получения литейных алюминиевых сплавов из низкосортной шихты с термовременной обработкой (ТВО) расплава
Исследовать механические и технологические свойства алюминиевых сплавов после комплексного воздействия высокотемпературного перегрева и различных способов обработки расплава (рафинирования, модифицирования, внешних воздействий)
Реализовать результаты исследований в производственных условиях при получении отливок заданного качества из алюминиевых сплавов
Научная новизна.
Технологически обоснованно использование присадки кокильного возврата в виде охладителя и затравки для последующей кристаллизации при использовании термовременной обработки расплава в процессе получения литейных алюминиевых сплавов Установлены аналитические зависимости и на их основе рассчитаны оптимальные параметры термовременной обработки и присадки кокильного возврата в расплав
Экспериментально доказано и обоснованно положительное влияние комплексной технологии обработки расплава высокотемпературным перегревом, рафинированием, модифицированием, внешними воздействиями на механические и технологические свойства алюминиевых сплавов из низкосортной шихты
Впервые исследовано комплексное влияние термовременной обработки и модифицирования расплава силикобарием на свойства сплава АК7ч Установлено, что термовременная обработка усиливает модифицирующее влияние силикобария Выявлено оптимальное количество силико-бария при модифицировании сплава АК7ч на основе низкосортной шихты
Практическая ценность работы.
Разработан технологический процесс получения литейных алюминиевых сплавов из низкосортной шихты, включающий термовременную обработку и присадку кокильного возврата в расплав
Показано, что термовременная обработка расплава является перспективной ресурсосберегающей технологией, позволяющей широко использовать низкосортные шихтовые материалы - лом, отходы, возврат разной природы Применяя данную технологию в сочетании с другими способами обработки расплава (рафинированием, модифицированием, внешними воздействиями), возможно регулировать наследственные признаки шихты и получать литейные сплавы с требуемыми свойствами
Разработана и в промышленных условиях опробована комплексная технология получения отливок с заданным уровнем свойств из алюминиевых сплавов с минимальным использованием первичных шихтовых материалов
На защиту выносятся:
1 Разработанный технологический процесс получения литейных алюминиевых сплавов с регламентированными параметрами термовременной обработки и присадкой кокильного возврата в расплав
2 Результаты исследований механических и технологических
свойств алюминиевых сплавов из низкосортной шихты после комплексно
го воздействия высокотемпературного перегрева и различных способов
обработки расплава
3 Результаты реализации технологии комплексной обработки рас
плава при получении отливок из алюминиевых сплавов на основе низко
сортной шихты
Достоверность полученных результатов.
Достоверность экспериментальных данных достигалась путем широкого использования современных методов и методик исследования металлических сплавов, применения аппарата математической статистики для обработки результатов экспериментов и их сравнительном анализе с известными литературными данными
Личный вклад автора
Автору принадлежит научная постановка задач исследования, проведение опытных плавок и испытаний на изучение комплекса технологических и механических свойств алюминиевых сплавов, обработка и анализ полученных результатов, формулирование выводов
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств» (Барнаул, 2005, 2006 г), Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия технологии, реинжиниринг, управление, автоматизация» (Новокузнецк, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия ноьые технологии, управление, инновации и качество» (Новокузнецк, 2005, 2006 г), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2005, 2006 г)
Публикации. Содержание диссертации отражено в 17 публикациях, в том числе в 4 статьях, в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложения Изложена на 126 страницах, содержит 10 таблиц, 28 рисунков Список литературы составляет 109 наименований
