Институт цветных металлов и материаловедения, Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

В. Н. Баранов, директор, канд. техн. наук, эл. почта: vnbar79@mail.ru
Б. П. Куликов, ведущий научный сотрудник, докт. хим. наук, эл. почта: kulikov-boris@yandex.ru
Е. Г. Партыко, мл. науч. сотр., эл. почта: elforion@mail.ru
П. О. Юрьев, мл. науч. сотр., эл. почта: pashka_urew@mail.ru

Работа выполнена в условиях Саяногорского алюминиевого завода ОК «РУСАЛ» в технологической схеме от алюминиевого электролизера до литейного миксера. Приведены сравнительные результаты исследований динамики насыщения алюминия водородом при использовании вакуум-транспортного ковша с закрытым (сифонным) переливом металла и существующей технологии переливки. Представлена принципиальная конструкция вакуум-транспортного ковша со съемным сифоном. Показано, что одним из основных источников насыщения водородом расплава алюминия является его взаимодействие с влагой воздуха при открытых переливах металла в процессе движения от электролизера до литейного миксера. В ходе исследования было установлено, что выливка алюминия из электролизера по традиционной технологии увеличивает содержание водорода в среднем на 0,045 см³/100 г Al, а в случае применения опытного ковша с сифоном концентрация водорода в металле увеличивается в среднем на 0,029 см³/100 г Al. Было установлено, что при выливка алюминия из ковша в миксер по традиционной технологии приводит к увеличению содержания водорода с 0,220 до 0,297 см³/100 г Al, а при использовании вакуум-транспортного ковша с закрытым (сифонным) переливом происходит снижение содержания водорода с 0,189 до 0,161 см³/100 г Al; дополнительным преимуществом является уменьшение количества шлака, снимаемого с поверхности металла, а также снижение потерь металла за счет окисления расплава. Удельное шлакообразование по существующей технологии перелива составило 1,962 кг/т Al, а при использовании опытного вакуум-транспортного ковша с закрытым (сифонным) переливом удельное образование шлака составило 1,204 кг/т Al.

Работа выполнена с использованием результатов исследований, проведенных в ходе реализации проекта 14.578.21.0193 от 3 октября на период 2016–2018 гг. «Разработка теоретических и технологических решений снижения водорода в составе алюминия и низколегированных алюминиевых сплавов» в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» при финансовой поддержке Министерства образования и науки России.

1. Королев С. П., Галушко А. М., Михайловский В. М. Разработка и использование комплексных препаратов для рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов // Литье и металлургия. 2011. № 3S (62). С. 51–57.
2. Belyaev S. V., Partyko E.G., Kosovich A. A. et al. Analysis of plain aluminium saturation with hydrogen while adding different components // ARPN J. Eng. Appl. Sci. 2018. Vol. 13, No. 9. Р. 3251– 3256.
3. Karagadde S., Dutta P. A comparison of time-scales gov-erning the interaction and growth of hydrogen bubbles with a solidi-fying front // Int. Communications in Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 79. P. 16–20.
4. Belyaev S. V., Kulikov B. P., Deev V. B., Baranov V. N., Rakhuba E. M. Analysis of hydrogen content in the main stages of low-alloy aluminum alloy flat ingot manufacture // Metallurgist. 2017. Vol. 61, Iss. 3-4. P. 325–329.
5. Kumar S., Namboodhiri T. Precipitation hardening and hydrogen embrittlement of aluminum alloy AA7020 // Bulletin of Materials Science. 2011. Vol. 34, Iss. 2. P. 311–321.
6. Lunarska E., Chernyaeva O. Effect of precipitates on hydrogen transport and hydrogen embrittlement of aluminum alloys // Materials Science. 2004. Vol. 40, Iss. 3. P. 399–407.
7. Котлярский Ф. М. Водород в алюминиевых сплавах и отливках. — Киев : Освита Украины, 2011. — 204 с.
8. Liu Y., Dai Y., Wang J. et al. Structure of liquid aluminum and hydrogen absorption // J. of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. 2011. Vol. 26, No. 1. P. 93–97.
9. Wang H., Fu G., Cheng C. et al. Molecular mechanics and dynamics simulation of hydrogen diffusion in aluminum melt // China Foundry. 2017. Vol. 14, No. 6. P. 478–484.
10. Mosisa E., Bazhin V. Yu., Savchenkov S. A. Review on nano particle reinforced aluminum metal matrix composites // Research J. of Applied Sciences. 2016. Vol. 11, No. 5. P. 188–196.
11. Пат. 2659556 РФ. Вакуумный ковш для забора жидкого металла / Куликов Б. П., Баранов В. Н., Фролов В. Ф. и др. ; заявл. 08.06.2017 ; опубл 02.07.2018, Бюл. № 19.
12. ГОСТ Р 50965–96. Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определения водорода в твердом металле ; введ. 01.07.1997.
13. Баранов В. Н., Куликов Б. П., Беляев С. В., Деев В. Б. и др. Технология и оборудование для закрытого перелива алюминиевого расплава из вакуум-транспортного ковша в миксер с использованием сифона // Инновационные технологии в литейном производстве : Сборник трудов Междунар. науч.-техн. конф. к 150-летию факультета «Машиностроительные технологии» и кафедры «Технологии обработки материалов» МГТУ им. Н. Э. Баумана (22–23 апреля 2019 г., Москва) / под общ. ред. К. А. Батышева, К. Г. Семено ва. — М. : ИИУ МГОУ, 2019. — 422 с.