Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf

Поскольку в системе Mg — ЛГ— Zn известно боль­ шое число сплавов (МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6, М ЛІбидр.), отличающихся содержанием алюминия и цинка, то впол­ не очевидно, что расход марганца для рафинирования сплавов должен меняться. При этом количество вводи­ мого марганца для конкретного состава сплава должно лишь незначительно превышать его растворимость при температурах отстаивания.

Проведенные авторами исследования позволили ус­ тановить связь между содержанием железа и марганца

Опыты проводили в тигле емкостью 3 кг в печи со­ противления. Вначале в магний при 800° С вводили мар­ ганец марки МРО в количестве 3% от массы плавки. После введения алюминия сплав перемешивали и от-

Кояичестбо ббодитго А1,% (по массе)

Рнс. 23. Зависимость содержания марганца от количества вводимого алюминия в сплав Mg—-Al—Mn при различных температурах отстаивания:

!, 2 , 3 , 4 — 800; 760; 720; 680“ С соответственно

84

стаивали при температурах 800, 760, 720, 680° С. Через 20 мин после этого отбирали пробы.

Аналогичная методика проведения опытов была при­ нята и при введении в магний цинка.

На рис. 23 представлена зависимость между количе­ ством вводимого алюминия и содержанием марганца при различных температурах. Отсюда видно, что с уве-

Рис. 24. Изменение содержания алюминия и ж елеза в сплаве Mg—АІ—Mn в зависимости от количества вводимого алюми­ ния при температурах отстаивания:

/, 2, 3, 4 — 800; 780; 720; 680° С соответственно

личением количества вводимого алюминия раствори­ мость марганца в сплаве уменьшается.

Данные, приведенные на рис. 24, показывают, что со­ держание алюминия в сплаве практически соответствует количеству алюминия, вводимому в сплав.

Как видно на рис. 24, содержание железа в сплаве по мере введения алюминия резко снижается: так, уже

85

При содержании 1% алюминия содержание железа пріі 720° С составляет 0,002%- При этом температура спла­ ва также существенно влияет на содержание железа. На­ пример, в сплаве с 1% алюминия при снижении темпе­

сплаве свыше 3,0%.

Как видно из рис. 25, изменение содержания железа носит экстремальный характер. При растворении до 3% цинка содержание железа увеличивается, однако кон­ центрация его остается все же ниже предела раствори­ мости при данных температурах. Дальнейшее увеличе­ ние количества вводимого цинка приводит к снижению содержания железа в сплаве вследствие удаления избы­ точного количества цинка. Очевидно, избыточная цинко­ вая фаза, выделяясь из расплава, связывает железо в соединения, осаждающиеся на дно.

86

Полученные в опытах со сплавами Mg — Al — Mn и Mg — Zn — Mn закономерности были проверены на про­ мышленных сплавах МЛ1, МЛ2, МЛ4, МЛ5, отличаю­ щихся содержанием алюминия и цинка. При этом уточ­ няли величину оптимального количества вводимого мар­ ганца, обеспечивающую получение сплавов высокой чи­ стоты.

Марганец вводили при температуре магния 760° С в количестве 0,2—2,0%. Затем температуру снижали до

МЛ5 необходимая чис­ тота сплава достигается уже при введении 0,9—1,0і%

Mn, в то время как высокая чистота сплава МЛЗ достигается при введении 1,2—1,4% Мп. В то же время введение даже 2,0% Мп в сплав МЛ1 не дает необходи­ мого эффекта. Таким образом, можно предположить, что для глубокой очистки сплавов системы Mg—AI—Zn ко­ личество вводимого марганца должно быть тем больше, чем меньше содержание алюминия, и не зависит от со­ держания цинка.

87

П олучение сплава вы сокой чистоты системы M g — М п

Имеются сведения [1], что, вводя в магний марганец сверх предела его растворимости, можно при последую­ щем отстаивании получить сплав с низким содержанием железа, равным 0,006—0,007%. Однако применение мар­ ганца не способствует более глубокой очистке сплава по отношению к железу, несмотря на проведение операции замораживания расплава «до корочки».

В табл. 18 приведены результаты опытов по очистке сплава МГС1 от железа с помощью марганца.

Опыты проводили в печах СМТ-1, для чего в магнийсырец при 730—740°С вводили 3,2—3,6% Мп мар­ ки МР0. Расплав перемешивали 30—35 мин, затем за­ мораживали до «корочки», вновь разогревали до 700— 710° С и разливали в чушки на конвейере.

Т а б л и ц а 18 Результаты приготовления сплава МГС1 в. ч. при введении марганца

Опыты показали, что практически невозможно полу­ чить сплав МГС1 с содержанием менее 0,005% Fe, исполь­ зуя в качестве рафинирующей присадки марганец.

2. ПРИМЕНЕНИЕ ТИТАНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ

Рассмотренный выше способ очистки сплавов систе­ мы Mg — Al — Z n 'марганцем позволяет получать спла­ вы с содержанием железа менее 0,005%. Однако этот способ не экономичен из-за большой продолжительности плавки, что связано с увеличением расхода электро­ энергии, марганца, а также трудовых-затрат.

Широко внедренный в промышленность способ очи­ стки магния от железа титансодержащими присадками

88

Литературных данных по рассматриваемому вопросу недостаточно. Имеются сведения о проведении поиско­ вых экспериментов по очистке сплава МЛ5, выполнен­ ных в атмосфере аргона. Сделаны также предположения (не подтверждены экспериментом) о возможности очист­ ки магниевых сплавов от железа с помощью титана [57].

Вначале следовало выяснить влияние легирующих компонентов сплава системы Mg — Al — Zn — Mn. на растворимость и эффективность действия -титана в маг­ нии в условиях плавки под флюсами, изучить и выбрать оптимальный вариант последовательности загрузки ших­ товых материалов.

Исходным материалом служили магний Мг, алюми­ ний А95, цинк ЦО, марганец МРО. В виде титанового флюса вводили 0,3% Ті от массы плавки. Для предот­ вращения горения применяли флюс ВИ2.

Опыты проводили при температурах 800 и 700° С. В магний вводили вначале титан, а затем один из леги­ рующих компонентов в различных количествах. Через 0; 30 и 60 мин отстаивания при этих температурах отби­ рали пробы.

В табл. 19 приведены данные по влиянию легирую­ щих компонентов на растворимость титана в магнии. Они свидетельствуют, что растворимость титана в маг­ нии при 800 и 700° С составляет соответственно 0,026 и

Введение алюминия и марганца способствует резко­ му. снижению содержания титана в магнии. Так, при

ния и марганца практически не меняет содержания ти­ тана, составляющего 0,001—0,004% при 800 и 700°С.

Содержание титана в магниевоцинковом сплаве не­ сколько иное: при наличии 0,26—0,30% Zn содержание титана составляет 0,014 и 0,018%. При дальнейшем по­ вышении содержания цинка количество титана остает­ ся постоянным, равным 0,013 и 0,018% соответственно при 700 и 800° С.

Рассмотрение диаграмм состояния двойных систем А1 — Ti, Mn — Ті и Zn — Ті подтверждает полученные экспериментальные данные. В первых двух случаях об-

89