ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», Нижний Новгород, Россия:

А. Н. Грачев, доцент кафедры «Металлургические технологии и оборудование»
И. О. Леушин, зав. кафедрой «Металлургические технологии и оборудование»
О. С. Кошелев, профессор кафедры «Машиностроительные технологические комплексы»

НИТУ «МИСиС», Москва, Россия.

В. Б. Деев, профессор кафедры «Литейные технологии и художественная обработка материалов», эл. почта: deev.vb@mail.ru

Проведен анализ характеристик и свойств отходов термического производства в виде шлама соляных закалочных ванн. Отмечены предпосылки использования шлама в качестве материала для изготовления активных в отношении алюминиевых расплавов сетчатых фильтров: 1) соответствие по степени воздействия на организм человека 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007–76 (вещества умеренно опасные); 2) суммарное содержание до 30 % солей NaCl, KCl, MgCl₂; 3) содержание до 36 % ВаСО₃; 4) возможность упрочнения разбавленного водой шлама в процессе тепловой сушки без применения связующих материалов; 5) низкая стоимость по сравнению с традиционно применяемыми для обработки силуминов материалами (фториды, хлориды, карбонаты), так как шлам является отходом производства, а возникающие при его использовании затраты вызваны необходимостью проведения подгото вительных операций. Описана подготовка шлама соляных закалочных ванн для получения активной в отношении алюминиевых расплавов пропитки стеклосетки, а также сам процесс изготовления сетчатых фильтров. Приведены результаты сравнительной оценки механических свойств литых и термически обработанных образцов из алюминиевого сплава АК5М2 с применением полученных сетчатых фильтров и без них, а также результаты металлографического анализа. Оценка показала эффективность полученных фильтров в отношении: очистки расплава от неметаллических включений; снижения балла пористости с 3-го до 1-го по ГОСТ 1583–93; увеличения твердости термически не обработанных образцов на 2,7–24,2 %; снижения твердости термически обработанных образцов на 13,2–19,5 %; увеличения временного сопротивления разрыву термически обработанных образцов на 8,3–9,3 %; снижения временного сопротивления разрыву образца без термической обработки на 1,5 %; увеличения временного сопротивления разрыву образца после термической обработки на 3,4–4,5 %; уменьшения размера дендрита α-Al в среднем с 35 до 24 мкм; уменьшение размера тройной эвтектики (Al + Si + β-FeSiAl₅) с 56 до 47 мкм.

1. Prusov E. S., Panfilov A. A. Properties of cast aluminum-based composite alloys reinforced by endogenous and exogenous phases // Russ. Metall. 2011. No. 7. P. 670–674.
2. Prusov E. S., Panfilov A. A. Influence of repeated remeltings on formation of structure of castings from aluminium matrix composite alloys // Metal 2013: Proc. 22-nd Int. conf. on metallurgy and materials. 2013. No. 1. P. 1152–1156.
3. Nikitin K. V., Nikitin V. I., Timoshkin I. Yu., Glushchenkov V. A., Chernikov D. G. Melt treatment by pulsed magnetic fields aimed at controlling the structure and properties of industrial silumins // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. Vol. 57 (3). P. 202–210.
4. Timoshkin I. Y., Nikitin K. V., Nikitin V. I., Deev V. B. Influence of treatment of melts by electromagnetic acoustic fields on the structure and properties of alloys of the Al–Si system // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. Vol. 57 (5). P. 419–423.
5. Ivanov Y. F., Alsaraeva K. V., Gromov V. E., Popova N. A., Konovalov S. V. Fatigue life of silumin treated with a highintensity pulsed electron beam // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2015. Vol. 9, Iss. 5. P. 1056–1059.
6. Ivanov Y. F., Alsaraeva K. V., Gromov V. E., Konovalov S. V., Semina O. A. Evolution of Al –19,4 Si alloy surface structure after electron beam treatment and high cycle fatigue // Mater. Sci. Technol. (UK). 2015. Vol. 31, Iss. 13a. P. 1523–1529.
7. Deev V. B., Ponomareva K. V., Prikhodko O. G., Smetanyuk S. V. Influence of temperatures of melt overheating and pouring on the quality of aluminum alloy lost foam castings // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58 (4). P. 373–377.
8. Deev V. B., Ponomareva K. V., Yudin A. S. Investigation into the density of polystyrene foam models when implementing the resource-saving fabrication technology of thin-wall aluminum sheet // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. Vol. 56 (3). P. 283–286.
9. Deev V. B., Degtyar V. A., Kutsenko A. I., Selyanin I. F., Voitkov A. P. Resource-saving technology for the production of cast aluminum alloys // Steel in Translation. 2007. Vol. 37 (12). P. 991–994.
10. Selyanin I. F., Deev V. B., Kukharenko A. V. Resource-saving and environment-saving production technologies of secondary aluminum alloys // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. Vol. 56 (3). P. 272–276.
11. Sizyakov V. M., Bazhin V. Yu., Vlasov A. A. Status and prospects for growth of the aluminum industry // Metallurgist. — 2010. — Vol. 54 (7–8). — P. 409–414.
12. Mishra R. K., Venkatesh R. Theoretical evaluation of structural and various associated properties of Al – Si melts // Chemical Physics. 2008. Vol. 354, No. 1–3. P. 112–117.
13. Piątkowski J. The effect of Al – 17 wt. % Si alloy melt overheating on solidification process and microstructure evolution // Solid State Phenomena. 2011. Vol. 176. P. 29–34.
14. Shittu M. D., Ibitoye S. A., Olawale J. O., Popoola A. P. I. Superheat influence on mechanical properties of cast hypoeutectic aluminium-silicon alloy // Int. J. Cast Met. Res. 2012. Vol. 25, No. 3. P. 170–175.
15. Piątkowski J., Gajdzik B., Matuła T. Crystallization and structure of cast A390.0 alloy with melt overheating temperature // Metalurgija. 2012. Vol. 51, No. 3. P. 321–324.
16. Kolonakov A. A., Kukharenko A. V., Deev V. B., Abaturova A. A. Structure and chemical composition of the AK12MMgN piston alloy fabricated based on various charges // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. Vol. 56 (4). P. 428–433.
17. Чайкина Н. В., Чайкин В. А., Задруцкий С. П., Немененок Б. М., Розум В. А. Карбонаты — перспективные материалы для изготовления рафинирующих присадок для силуминов // Литье и металлургия. 2010. No. 3 (57). С. 33–39.
18. Пат. 2298047 РФ. Модифицирующая смесь / Леушин И. О., Коровин В. А., Новоселов В. В., Пряничников В. А., Смирнова Л. А., Мошнин Д. А. ; заявл. 06.06.2005 ; опубл. 27.04.2007, Бюл. 12.
19. Пат. 2623966 РФ. Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов / Бобрышев Б. Л., Моисеев В. С., Ряховский А. П., Петров И. А., Шляпцева А. Д., Валиахметов С. А., Андреева М. Ю., Попков Д. В. ; заявл. 23.12.2015 ; опубл. 27.06.2017, Бюл. 18.
20. Пат. 1673620 СССР. Флюс для обработки алюминиевокремниевых сплавов / Никитин Ю. П., Ланина З. Н., Ахметов Т. Г., Надеева Ф. И., Тимошкин В. И., Сидорчук В. А., Степанян А. Г., Мустафин Х. В., Поляков Е. В., Поляков М. В.; заявл. 18.09.1989 ; опубл. 30.08.1991, Бюл. 32.
21. Зыкович И. Л., Чайкина Н. В., Задруцкий С. П., Розум В. А., Панасюгин А. С., Бежок А. П. Рафинирующая обработка алюминия карбонатом кальция // Ползуновский альманах. 2011. №. 4. С. 126–128.
22. Beloglazov I. I., Bazhin V. Yu., Zyryanova O. V. Upgrading of the process of technological pulp separation in modern pressure filters // Non-ferrous Metals. 2016. № 1. P. 38–40.
23. Курдюмов А. В., Инкин С. В., Чулков В. С., Графас Н. И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. — М. : Металлургия, 1980. — 196 с.
24. Пат. 1227609 СССР. Состав для пропитки тканого стекловолокна / Коэмец Н. А., Назарова Т. Н., Рутман Д. С., Кащеев И. Д. ; заявл. 24.10.1983 ; опубл. 30.04.1986, Бюл. № 16.
25. Фильтр для алюминия. URL: http://bellit.ru/кремнеземные-фильтры/фильтр-фэа.php (дата обращения: 03.02.2018).
26. Пат. 2561948 РФ. Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов / Маслов К. А., Леушин И. О., Грачев А. Н., Леушина Л. И. ; заявл. 01.04.2014 ; опубл. 10.09.2015, Бюл. № 25.
27. Грачев А. Н., Леушин И. О., Маслов К. А., Леушина Л. И. Применение шлама соляных закалочных ванн для рафинирования алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2015. № 11. С. 76–79.
28. Никитин К. В. Модифицирование и комплексная обработка силуминов : уч. пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. — Самара : Самарский государственный технический университет, 2016. — 92 с.