Изготовление слитков методом полунепрерывного литья из сплавов на основе алюминия

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика исходных материалов при изготовлении слитков из сплава 356.2

сплав алюминий кремний химический шихтовый миксер

Слитки изготавливают методом полунепрерывного литья на конвеерной линии «Brochot» из сплавов на основе алюминия. Основные исходные материалы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Основные исходные материалы

Для приготовления сплава нужного химического состава используются шихтовые материалы приведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Шихтовые материалы

Допускается для подшихтовки использовать лигатуры на основе алюминия, приготовленные в индукционных печах литейного цеха.

1.1 Алюминий для раскисления и алюминотермии по ГОСТ 295

Для раскисления применяют алюминий марок АВ97, АВ91, АВ87, который изготавливают в виде чушек и гранул. Чушки изготавливают массой не более 20 кг., с пережимами и без пережимов, а также малогабаритные чушки массой не более 4кг. Форму и размеры устанавливает изготовитель. По согласованию с потребителем допускается изготовлять крупногабаритные чушки массой более 200 кг.

Поверхность чушек должна быть без шлаковых и инородных включений. Допускаются следы зачистки и вырубки дефектов на поверхности. В изломе чушек допускается наличие усадочных раковин. Чечевицеобразную форму гранул (от эллипсоидной до шарообразной) устанавливает изготовитель. Масса отдельной гранулы должна быть от 0,5 до 15 грамм. Гранулы не должны содержать механических примесей.

Допускается наличие ломанных чушек не более 10% массы партии, а для малогабаритных чушек- не более 5% массы партии. В партии, предназначенной для экспорта, наличие ломанных чушек не допускается.

Алюминий для раскисления подвергается обязательному контролю качества. Контроль качества поверхности проводят по требованию потребителя. Объем выборки для контроля качества уточняют по ГОСТ 18242 и ГОСТ 18321. Для контроля химического состава чушек от каждой плавки отбирают не менее трех чушек, для крупногабаритных чушек - не менее двух. Пробу для определения химического состава берут сверлением от сплавленных гранул. Допускается определять химический состав другими методами, не уступающими по точности стандартизованным.

1.2 Алюминий первичный по ГОСТ 11069

В зависимости от химического состава первичный алюминий подразделяется на алюминий высокой и технической частоты. В алюминий технической частоты всех марок А85, А8, А7,…АО, используемом для изготовления пищевой посуды, массовая доля мышьяка должна быть не более 0,015 %. В алюминии высокой частоты (А995, А99, А98,А97, А95) массовая доля магния не учитывается в сумме примесей при расчете марки алюминия. По согласованию с потребителем производитель определяет массовую долю натрия и лития и указывает результата с точностью до третьего знака после запятой в документе о качестве на конкретный вид продукции. По согласованию потребителя с изготовителем перечень определяемых примесей, их предельные массовые доли, порядок расчета марки алюминия и содержание документа о качестве устанавливают в заказе.

Массовую долю алюминия в металле технической частоты определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей определяемых примесей, массовая доля каждого из которых равна или более 0,010% и рассчитывается до второго знака после запятой перед определением суммы. Алюминий первичный обязательно подвергается контролю качества. Массовые доли железа, кремния и меди в алюминии следует контролировать во время каждой плавки или выливке, полученные результаты указывать в документе о качестве. Массовые доли остальных определяемых примесей следует контролировать в алюминии технической и высокой частоты периодически, но не реже чем в каждой сотой плавке или не менее чем в одном анализе на 2000 тонн алюминия и указывать в документе о качестве по требованию потребителя.

1.3 Чушки первичного алюминия по ГОСТ 11070

По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление крупногабаритных чушек, форма и масса которых соответствует требованиям ГОСТ 9498-79, ГОСТ 19437-81, а также других размеров, формы и массы, не превышающей указанной в стандартах.

Химический состав чушек должен соответствовать требованиям ГОСТ 11069. На поверхности и внутри чушек не должно быть шлаковых и других инородных включений, видимых невооруженным глазом. На поверхности чушек, после снятия технологическим инструментом допускаются следы окисных плен. На поверхности крупногабаритных чушек допускается неслитины, не превышающие по длине Ѕ периметра чушки, трещины шириной менее 1 мм. и наплывы высотой менее 10 мм. На поверхности чушек допускаются следы вырубки или зачистки дефектов.

Чушки первичного алюминия подвергаются обязательному контролю качества. Контроль качества поверхности осуществляется внешним осмотром без применения увеличительных приборов. Для проверки высоты наплывов чушек применяют штангенглубиномер по ГОСТ 162-90 и глубиномер индикаторный по ГОСТ 7661-67. Для проверки длины неслитин применяют измерительную металлическую рулетку по ГОСТ 7502-89. Для проверки ширины трещин применяют щупы по ТУ 2-034-225-87. Допускается применение других измерительных средств, обеспечивающих соответствующую точность. Контроль внутренних дефектов чушек массой 15 кг. Проводят на макрошлифах поперечных темплетов чушек. Содержание водорода в расплаве при литье чушек определяют на пробах, отобранных от жидкого металла из разливочного миксера, по ГОСТ 21132.0-75, ГОСТ 21132.1-81.

1.4 Магний первичный в чушках по ГОСТ 804

В зависимости от химического состава устанавливаются следующие марки магния: Мг 80, Мг 90, Мг 95,Мг 98, где Мг - означает магний, цифры- содержание магния после, запятой в процентах.

Стандарт устанавливает требования к чушкам из нелегированного магния чистотой 99,80; 99,90; 99,95 общего назначения, а также чистотой 99,98 для специального применения.

Магний первичный, в чушках, должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 804 по технологической документации. Магний изготавливается в виде чушек массой (8,0±1,0) кг до (22,0±2,0)кг.

Чушки, предназначенные для длительного хранения, и по требованию потребителя подвергают антикоррозионной обработке раствором бихромата калия. Поверхность обрабатывают в растворе кальцинированной соды с последующей промывкой в воде.

Поверхность чушек должна быть без флюсовых включений и продуктов горения магния. На поверхности чушек, не подвергавшихся антикоррозионной обработке, по согласованию изготовителя с потребителем, допускаются флюсовые включения и продукты горения общей площадью не более 25 мм² и глубиной не более 1 мм.

Чушки магния предназначенные для длительного хранения, упаковывают в стальные бочки вместимостью 250 дм³ и по ТУ 48-10-98 массой брутто (275+25) кг или другую тару, обеспечивающую сохранность магния и оговоренную в договоре между потребителем и изготовителем.

Магний первичный чушковой также подвергается обязательному контролю качества. Отбор и подготовка проб для определения химического состава чушек магния - по ГОСТ 24231. Способ проб для химического анализа - сверление. Контроль массы чушек и каждого грузового места партии производят взвешиванием с погрешностью не более 1%. Проверку качества поверхности проводят внешним осмотром без применения увеличительных приборов.

1.5 Кремний технический рафинированный по ТУ 48-0106-01-04

Применяются следующие марки кремния: 3010, 4001, 4003, 4010, 4040, 5003, 5010, 5040, 7010, 7060, 9010, 10080, 15015.

Кремний изготавливают в виде кусков размерами от 5мм до 100мм с допускаемым содержанием объема фракции не менее 5мм не более 5% массы партии. По согласованию производителя с потребителем кремний может быть изготовлен другого фракционного состава.

В кремний, предназначенный для химической промышленности, поверхность кусков кремния не должна содержать включений сплава, песка, железа от изложниц и других инородных включений.

На поверхности кусков кремния, предназначенного для производства алюминиево-кремниевых сплавов различных марок, допускаются следы противопригарной засыпки, ликвационные наплывы, брызги кремния, пленки побежалости и отдельные шлаковые включения, которые не должны превышать 0,1 % на тонну кремния, с соответствующим снижением массовой доли кремния. Кремний технический рафинированный подвергается обязательному контролю качества. Точечные пробы отбирают от каждой партии кремния. Количество точек отбора проб должно быть не менее пяти. Пробу, предназначенную для определения массовых долей примесей в кремнии, дробят до крупности зерен, проходящих через сито, с сеткой №2,5 по ГОСТ 6613-86 и сокращают квартованием до лабораторной пробы массой не менее 300 гр. Лабораторную пробу отмагничивают и делят на две равные части. Одна часть используется для определения массовых долей примесей в кремнии, другая - хранится в течение одного года, с момента отбора пробы на случай разногласий в оценке качества. Качество поверхности кремния оценивают визуально.

1.6 Рафинирующие добавки

Для рафинирования металла от неметаллических включений, газов и снижения безвозвратных потерь металла, применяются покровные и покровнорафирующие флюсы, которые указаны в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Рафинирующие и покровнорафинирующие флюсы

Перед использованием флюс должен быть просушен в течение не менее двух часов при температуре от 60 єС до 120 єС, быть сыпучем, хорошо перемешанным, иметь мелкую фракцию.

Карнолитовый флюс должен быть перед использованием прокален при температуре 400 єС. Допускается использование карнолитового флюса в прогретом состоянии при температуре не менее 100 єС.

Для рафинирования металла от натрия, водорода и неметаллических включений используют рафинирующие газы, указанные в таблице 1.4.

Таблица 1.4 Рафинирующие газы

Транспортировка хлора сжиженного осуществляется на железнодорожном транспорте в цистернах. На цистернах должны быть нанесены специальные трафареты в соответствии с правилами транспортировки грузов. Также транспортировка может осуществляться в специальных контейнерах или баллонах. Жидкий хлор заливается в специальные контейнеры вместимостью 800 дм³. На 1 дм³ вместимости баллона допускается наполнение не более 1,25 килограмм жидкого хлора.

Жидкий хлор - жидкость янтарного цвета, обладающая раздражающим и удушающим действием. Хлор относится к высоко опасным веществам. Глубоко проникая в дыхательные пути, хлор повреждает легочную ткань и вызывает отек легких. Хлор вызывает острые дерматиты с потением, покраснением и отечностью.

Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляет 1 мг/м³.

Хлор не горюч. Жидкий хлор является сильным окислителем, поддерживает горение многих органических веществ, пожароопасен при контакте с горючими веществами. Скипидар, титан и порошки металлов в атмосфере хлора способны возгораться при комнатной температуре. Хлор с водородом образует взрывоопасные смеси.

Для проверки качества жидкого хлора у изготовителя, отбирают пробу из хранилища предназначенного для наполнения жидким хлором цистерн, контейнеров или баллонов. Для проверки качества жидкого хлора транспортируемого в контейнерах, пробы отбирают из 5% контейнеров или из одного контейнера при партии менее 20 контейнеров, при транспортировки жидкого хлора в баллонах, из 2%, из цистерн, не менее двух или одной цистерны каждой партии.

Для получения мелкозернистой структуры металла, применяют модификаторы. Такими модификаторами являются: титан губчатый

ГОСТ 17746, лигатура алюминий - титан, алюминий - титан - бор, алюминиевого-стронцевая лигатура. Наиболее распространенной является лигатура алюминий - титан - бор, применяемая виде прутка.

2. Конструктивные особенности миксера 30 тонн

Качество металла и его сплавов, заливаемых в миксер, в значительной мере определяется стойкостью футеровки и её способностью к шлакованию. На стойкость футеровки влияют конструкция каркаса и качество его изготовления, способ выполнения футеровки, физико-химические свойства применяемых материалов, режим сушки футеровки и условия эксплуатации миксера.

Конструкция миксера состоит из двух частей: из ванны, заключенной в металлический каркас и съемных сводов с нагревательными элементами, подвешенными к сводам на крючках. Эскиз миксера показан на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7- Эскиз миксера вместимостью 30 тонн. 1 - летка; 2 - свод печи; 3 - нагреватели; 4 - несколько слоев футеровки; 5 -каркас.

Срок службы миксера определяется сроком службы футеровки ванны и каркаса, так как замена вышедших из строя сводов осуществляется без охлаждения ванны. Для упрощения демонтажа футеровки каркас ванны выполнен разборным и состоит из цельносварного герметически сваренного основания (рамы) и стенок, присоединяемых к основаниям с помощью болтов. Каркасы съемных сводов после установки на ванну соединяется с продольными стенками каркаса ванны с помощью стяжек, причем соединение выполнено через тарельчатые пружины, компенсирующие распор свода при разогреве.

На каркасе должны быть установлены не менее четырех временных стяжек, соединяющих противоположные стенки каркаса. Отклонение внутренних размеров каркаса не должны превышать: по длине ± 15 мм; по ширине ±5 мм; по высоте ±15 мм. Необходимо проверить правильность установки каркаса на фундаменте, при этом отклонения от горизонтали и вертикали элементов каркаса должны находиться в пределах ±10 мм. Внутреннюю поверхность каркаса грунтуют свинцовым или железным суриком на олифе.

Для футеровки миксера используются следующие материалы, приведенные в таблице 1.5

Таблица 1.5 Футеровочные материалы

Также используют цементно-шамотно-глиняный раствор для заделки швов и зазоров. Его состав:

Цемент (портландский или глиноземистый) 16-20% Шамотный порошок 80-84% Огнеупорная глина 4-6% от общего веса цемента и шамотного порошка.

Глина вводится в раствор в виде глиняного шликера, отношение количества глины к количеству воды 40:60. Перед введением в раствор шликер выдерживают в течение 10-12 часов. Консистенция раствора должна быть жидкая.

Влажность футеровочных материалов не должна превышать следующих значений, приведенных в таблице 1.6

Таблица 1.6 Требования по содержанию влаги

Материал, предназначенный для футеровки ванны миксера, подлежит сортировке. При сортировке отбирается кирпич с минимальными отклонениями от размеров.

Подиной называют часть футеровки, образованной обратным сводом и выстилкой под ним. Кладка подины выполняется в следующей последовательности. Вертикальные стенки каркаса до подпятовых балок оклеивают асбестовым картоном в два слоя толщиной 10 мм каждый. Наклеивание картона выполняют путем нанесения мазков жидкого стекла. Поверхность асбеста после наклейки должна быть ровной, выступы и зазоры между листами не допускаются.

Выстилка диатомитовым кирпичом производится на плашку всухую с тщательной притиркой кирпичей друг к другу. Зазоры между кирпичами заполняют диатомитовым порошком из боя этого же кирпича крупностью до двух миллиметров. Швы между кирпичами составляют 2 мм.

Кирпичи первого ряда выкладывают вдоль продольной оси миксера. Кирпичи второго ряда выкладывают вдоль поперечной оси миксера с поворотом их на 90°. Температурные швы выполняют в соответствии с чертежом футеровки. Далее выполняют обратный свод подины на торец из шамотного кирпича на цементно-щамотно-глиняном растворе жидкой консистенции с толщиной швов не более 1 мм. Кладку обратного свода производят кольцами. Стык обратного свода подины с вертикальными стенами футеровки выкладывают пятовым кирпичом. Стык обратного свода подины с продольными стенками каркаса выкладывают прямым шамотным кирпичом согласно чертежу футеровки. Теску кирпичей примыкающих к обратному своду выполняют под углом 60°, стесанная поверхность должна быть ровной. Кирпичи стыка должны плотно прилегать к срезам обратного свода и стенкам каркаса. По всему периметру выкладывается слой футеровки (рисунок 1.8), примыкающий к стенкам кожуха, из диатомитового кирпича всухую и впритирку.

Рисунок 1.8- Футеровка. 1-пятовая балка; 2-слой диатомитового кирпича; 3-слой глинозема; 4-асбестовый картон; 5-слой шамотного кирпича

Швы в кладке выполняются не более двух миллиметров и заполняются диатомитовым порошком. Кладка стены толщиной в полтора кирпича ведется тычковыми и ложковыми рядами. Вертикальный продольный шов перевязывают взаимной заменой тычкового и ложкового рядов в соседних рядах кладки.

При кладке углов используют трехчетвертные кирпичи. Кладка ведется на цементно-шамотно-глиняном растворе с толщиной швов 1 мм. Затем по периметру ведется кладка внутреннего огнеупорного слоя из шамотного кирпича тычковым рядом на плашку с перевязкой смежных рядов в четверть кирпича.

Для замены леток без разрушения основной кладки, вокруг леток шамотный кирпич укладывают в два слоя без раствора и по периметру прокладывают слой асбестового картона толщиной 10 мм.

Толщина и расположение температурных швов выполняется так, чтобы они не уменьшили прочности кладки и не служили каналами для движения газов и проникновения жидкого металла. В обратном своде подины из шамотного кирпича продольные температурные швы выполняют по чертежу футеровки.

Поперечные температурные швы выполняют "змейкой", то есть со смещением швов в смежных рядах.

В конструкцию миксера входят чугунные отливки, служащие пятовыми опорами свода. Перед установкой сводов 2 (рисунок 1.7) в миксер необходимо тщательно проверить состояние нагревательных элементов 3 (рисунок 1.7), равномерность зазоров между их витками, надежность заделки крючков, уплотнение выводов нагревателей.

Ввиду того, что своды при установке на пятовые кирпичи футеровки создают большое распорное усилие, действующее на продольные стенки каркаса, своды следует устанавливать в следующей последовательности: установить крайние своды, установить стяжки и тарельчатые пружины, затянуть гайки на стяжках; установить следующие два свода и закрепить стяжки; последними установить два средних свода, закрепить стяжки. После установки всех сводов производят уплотнение зазоров. Согласно электрической схеме соединяют между собой выводы нагревателей, соединяют токопроводящие провода, устанавливают на место ограждения выводов нагревателей.

Перед включением нагревательных элементов необходимо проверить состояние и надежность заземления каркаса миксера; проверить наличие и действия блокировки, отключающей нагреватели при открывании заслонок; проверить правильность работы электрической части установки миксера по соответствующим чертежам и инструкциям.

Замена съемного свода производится при перегорании нагревателей. На стенде для монтажа и сушки должен быть полностью смонтирован и высушен по соответствующему графику запасной съемный свод. Перед демонтажем свода следует отключить все нагреватели миксера, снять ограждения на выводах свода, разъединить перемычки между выводами. Отвинтить гайки на стяжках свода, снять стяжки, убрать уплотнения между соседними сводами.

Вынуть краном свод, установить его на стенд, а на место снятого свода поставить запасной съемный свод. Закрепить на новом своде стяжки, присоединить перемычки между выводами, поставить на место укрытия выводов, уплотнить зазоры между сводами. После этого включают нагреватели миксера.

Также в устройство миксера входят форкамеры, эскиз которой показан на рисунке 1.9.

Они служат для загрузки лигатуры, шихтовых материалов, а также для снятия шлака с зеркала металла. Форкамеры изготавливают из хромистого чугуна. Закрываются форкамеры заслонками 3 (рисунок 1.7), изготовленными из нержавеющей стали. Заслонки оснащены механизмом подъема 1 (рисунок 1.9), с помощью которого они поднимаются. Это необходимо для того чтобы без особого труда осуществлять снятие шлака и добавление лигатуры в жидкий металл. Механизм подъема оснащен тросом и редуктором подсоединенным к двигателю. Заслонки служат для герметизадии рабочего пространства миксера.

Рисунок 1.9- Форкамера. 1-механизм подъема; 2-форкамера; 3-заслонки

Размещено на Allbest.ru