Поведение магния при электрошлаковой плавке отходов алюминиевых магнийсодержащих сплавов

Abstract

При электрошлаковой плавке некомпактных отходов алюминиевого сплава АЛ25 под солевыми шлаками систем NaCl–KCl и NaCl–KCl–Na₃AlF₆ установлено, что в металле значительно уменьшается содержание магния, что объясняется перераспределением магния между контактирующими фазами и протеканием обменной реакции между этим элементом и содержащимся в шлаке фторидом алюминия AlF₃. Для сохранения магния в сплаве в нормируемых пределах необходимо повышать его активность в шлаке путем введения магнийсодержащих компонентов. Поэтому целью экспериментов было изучение влияния добавок этих компонентов в шлаки, содержащие криолит, на изменение содержания магния в металле. С учетом термодинамических данных взаимодействия магния с фторидом алюминия выполнен анализ распределения магния в системе шлак–алюминиевый сплав. Определена взаимосвязь между концентрациями магния в металле и шлаке в зависимости от содержания криолита в последнем. На основании полученных расчетных данных выбраны новые шлаковые композиции, в которых в качестве магнийсодержащего компонента использовали карналлит KClxMgCl₂, проведены дополнительные эксперименты для уточнения поведения магния. Установлено, что содержание магния в алюминиевом сплаве АЛ25 зависит от концентраций карналлита и криолита в шлаке и сохраняется в регламентируемых пределах 0,8...1,3 % при соотношении KClxMgCl₂ к Na₃AlF₆ как (1,2...1,7) / 1. В результате для плавки отходов алюминиевого сплава АЛ25 разработан солевой шлак следующего состава, мас. %: 44...48 NaCl; 25...30 KCl; 10...15 Na₃AlF₆; 12...18 KClxMgCl₂.

It was found in electroslag melting of non-compact wastes of aluminium alloy Al25 under the salt slags of NaCl—KCl and NaCl—KCl—Na₃AlF₆ systems, that magnesium content in metal is significantly decreased, that is explained by the redistribution of magnesium between contacting phases and proceeding of exchange reaction between this element and aluminium fluoride AlF₃ contained in a slag. To retain Mg in the alloy within the standardized limits, it is necessary to increase its activity in a slag by adding the magnesium-containing components. Therefore, the purpose of experiments was to study the influence of additions of these components to slags, containing a cryolite, on the change of magnesium content in the metal. Taking into account the thermodynamic data of magnesium interaction with AlF₃, the analysis of magnesium distribution in the slag-aluminium alloy system was made. Interrelation between the concentrations of magnesium in metal and slag depending on cryolite content in the latter was determined. On the basis of the calculation data the new slag compositions were selected, in which the karnallit (KCl⋅MgCl₂) was used as a magnesium component, and the additional experiments were conducted for clarification of the magnesium behavior. It was found that content of magnesium in the aluminium alloy AL25 depends on the concentrations of karnallit and cryolite in a slag and is retained in the regulated limits (0.8… 1.3 %) at correlation of KCl⋅MgCl2 to Na₃AlF₆ as (1.2… 1.7)/1. As a result, for melting of wastes of aluminium alloy AL25 the salt slag of the following composition was developed, %: NaCl 44… 48, KCl 25… 30, Na₃AlF₆ 10… 15, KCl⋅MgCl2 12… 18.