05 марта 2016г.
Сплавы для литых постоянных магнитов являются прецизионными и содержат в своём составе дорогостоящие компоненты. Использование собственных металлических отходов взамен чистых металлов при выплавке этих сплавов существенно снижает себестоимость производства литых постоянных магнитов и потому является весьма актуальной и важной задачей. В то же время возможность такого использования сдерживается высокими требованиями к магнитотвёрдым сплавам по химическому составу и содержанию растворимых и нерастворимых примесей. Особенно вредными примесями в этих сплавах являются углерод и азот, содержание которых не должно превышать 0,05% и 0,002% по массе соответственно. Установлено, что для предотвращения накапливания этих примесей в сплаве плавку надо вести на форсированных режимах, а при выпуске расплава из печи и заливке его в литейную форму следует избегать контакта расплава с углеродсодержащими и азотовыделяющими материалами [1-4]. Установлено также, что для снижения содержания вредных примесей и устранения возможности отклонения химического состава выплавляемого сплава от заданного все металлические отходы перед использованием рекомендуется предварительно голтовать, обдувать воздухом и переплавлять под рафинировочным шлаком с последующей разливкой по металлическим изложницам и анализом химического состава полученного сплава. Приготовленный таким образом сплав принято называть паспортной шихтой.
Использование паспортной шихты позволяет с высокой точностью попадать в заданный химический состав выплавляемого сплава. Установлено, что угар элементов при выплавке сплавов с применением паспортной шихты значительно ниже, чем при плавке с применением в качестве компонентов шихты чистых металлов. При изготовлении паспортной шихты имеется возможность рафинирования расплава от примесей. Для этих целей применяют продувку расплава газами, фильтрование расплава, шлаковое рафинирование.
Для удаления углерода, азота и их соединений из расплава весьма эффективным способом является высокотемпературная обработка расплава (ВТОР). Режимы ВТОР для каждого сплава подбираются экспериментально и заключаются в подборе длительности нахождения расплава при температурах 1650-1700 С. Такая обработка расплава приводит к разложению присутствующих в расплаве карбидов и нитридов, а также к удалению углерода и азота из расплава [5]. Поскольку ВТОР предполагает достаточно длительную выдержку расплава при высоких температурах, то футеровка плавильного агрегата должна обладать высокой огнеупорностью и химической стойкостью. Практика показала, что наилучшим материалом футеровки плавильных печей при выплавке магнитных сплавов является электрокорунд.
Для полной замены чистых металлов следует использовать такую паспортную шихту, химический состав которой полностью соответствует химическому составу выплавляемого магнитного сплава с учётом угара элементов при плавке. Такую паспортную шихту предложено называть паспортной шихтой заданного состава и обозначать ПШЗС. Для изготовления ПШЗС проводят необходимую дошихтовку переплавляемых отходов чистыми металлами с последующей паспортизации полученного сплава. Использование ПШЗС в технологии производства литых постоянных магнитов обеспечивает надёжное попадание в заданный химический состав выплавляемого сплава, хорошую воспроизводимость результатов, получение требуемого типа кристаллической структуры в отливках, заданный уровень магнитных свойств литых магнитов. ПШЗС сильно упрощает процесс выплавки магнитных сплавов, позволяет его автоматизировать. Выплавка сплава в этом случае включает следующие операции: загрузку ПШЗС в тигель плавильной печи, расплавление ПШЗС, проведение ВТОР, заливку расплава в литейную форму. При этом полностью устраняется влияние человеческого фактора на процесс плавки, повышается воспроизводимость результатов, повышается качество и выход годного выпускаемой продукции. Процесс выплавки сплавов становится более безопасным.
Рециклинг позволяет экономить остродефицитные чистые металлы (кобальт, никель, медь, титан) и снижает себестоимость изготовления литых постоянных магнитов более чем на 30%.
Список литературы
1. В.В. Сергеев. Магнитотвёрдые материалы. / В.В. Сергеев, Т.И. Булыгина. - М.: Энергия, 1980, 224с.
2. И.В. Беляев. Влияние чистоты шихтовых материалов по примесям на структуру и свойства постоянных магнитов. / И.В. Беляев, К.В. Григорович, Н.Б. Кольчугина, С.С. Шибаев. // Неорганические материалы, 2010, т.46, №3, с.341-344.
3. И.В. Беляев. Совершенствование технологии плавки и разливки магнитотвёрдого сплава ЮНДКТ5АА. /И.В. Беляев, А.В. Моисеев, А.А. Степнов, А.В. Кутепов. // Литейщик России, 2013, №4, с.36-38.
4. И.В. Беляев. Исследование температурно-временных режимов выплавки магнитного сплава ЮНДКТ5БА из паспортной шихты заданного состава./И.В. Беляев, В.Ф. Стукалов, С.С. Шибаев, К.В. Григорович, Н.Б. Кольчугина. // Металлы, 2010, №6, с.23-29.
5. М.В. Пикунов. Кристаллизация сплавов и направленное затвердевание отливок. / М.В. Пикунов, И.В. Беляев, Е.В. Сидоров. - Владимир: Изд-во Владим. Гос. Ун-та, 2002, 214с.
