» » Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg
08.02.2017

Алюминий активно взаимодействует со многими газами. Началом взаимодействия является активированная адсорбция. Адсорбированные молекулы газа диссоциируют на атомы, диффундируют в металл (сплав) и растворяются в нем. Все эти процессы предшествуют химическим реакциям между газом и металлами. Иногда растворение заканчивается образованием новой фазы, т. е. происходит химическая реакция. Ho и в тех случаях, когда новые химические соединения не образуются, процесс взаимодействия металлов и сплавов, которому предшествует активированная адсорбция, следует рассматривать как химический.
В алюминии и алюминиевых сплавах преимущественно содержится водород в газообразном состоянии и кислород в составе Al2O3 в виде твердых частиц. Водород и окись алюминия несут разноименные электрические заряды. Водород, адсорбированный на поверхности твердых частиц, образует с ними электростатические комплексы (H2)x-(Al2O3)y.
Для очистки расплава осуществляют его рафинирование. Газообразные и твердые включения представляют собой единый комплекс, и при рафинировании происходит удаление обеих составляющих. В настоящее время применяют адсорбционные и неадсорбционные методы рафинирования. Неадсорбционные методы рафинирования, основанные на нарушении равновесия во всем объеме металл — газ — окись, более эффективны, чем адсорбционные, при которых происходит нарушение равновесия в местах соприкосновения: рафинирующее средство — газ — окись. Неадсорбционными методами рафинирования, особенно комбинированными, возможно получать материалы с наиболее низким содержанием неметаллических включений. По плотности детали, полученные с применением комбинированного метода рафинирования, близки деталям, кристаллизующимся в автоклаве.
Адсорбционные методы рафинирования, к которым относится также обработка флюсами, осуществляются по следующей схеме: введение или образование в расплаве газа (адсорбента), адсорбция растворенных газов и удаление их из расплава.
Было проведено исследование эффективности наиболее распространенных методов рафинирования алюминиевых сплавов. В лабораторных условиях на чистом алюминии изучалась способность различных рафинирующих средств удалять из расплава водород и окисные включения. Для контроля эффекта рафинирования применялись наиболее точные из известных методов; вакуумная экстракция из твердой пробы и параллельно метод первого пузырька для анализа газосодержания металла; для определения содержания окиси алюминия применялся химический бромметаноловый метод.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Полученные результаты представлены в табл. 71. Всеми используемыми методами одновременно удаляется и водород, и окись алюминия, хотя большинство из них принято было рассматривать как методы, обеспечивающие только дегазацию металла. Причем эффективность удаления водорода возрастает в том же порядке, что и эффективность удаления окиси алюминия, за исключением двух случаев: обработки азотом и вакуумирования.
Рассмотрим особенности хлорирования сплавов системы Al—Mg.
По мнению М.В. Шарова и М.Ф. Никитиной, обработка хлором алюминиевомагниевых сплавов отличается от обработки других алюминиевых сплавов тем, что она не приводит к образованию хлористого алюминия.
Рассматривая реакции:
Mg+Cl2 = MgCl2;
2Аl + 3Cl2 = 2АlСl3;
2Mg + 2AlCl3 = 2Аl + 3MgCl3

и соответствующие термодинамические расчеты, определяющие изменения свободной энергии образования хлоридов алюминия и магния в зависимости от температуры, М.В. Шаров и М.Ф. Никитина считают, что реакция взаимодействия хлора с алюминием в присутствии магния возможна только при 1500° С.
Так как в интервале температур 700—750° С кривая изменения свободной энергии образования хлористого магния лежит ниже кривой изменения свободной энергии образования хлористого алюминия (рис. 59), то, следовательно, хлорирование алюминиевомагниевого сплава должно приводить к образованию хлористого магния (нелетучего соединения), который в зависимости от температуры хлорирования находится в твердом или жидком состоянии.
Поэтому известные теории дегазации и объяснения процесса хлорирования алюминиевых сплавов, по мнению указанных авторов, неприменимы к алюминиево-магниевым сплавам. Проведенными ими исследованиями установлено, что образующийся при хлорировании сплава АЛ8 хлористый магний положительно влияет на результаты хлорирования, обеспечивая полное исчезновение газовой пористости в отливках.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Хлорирование производилось при температурах 700 и 730° С. После хлорирования содержание водорода, определенное с помощью вакуум-проб, резко уменьшилось. При этом было отмечено различное влияние хлорирования при 700 и 730° С на процесс последующей кристаллизации сплава. После хлорирования сплава при 700° С наблюдалось укрупнение зерна, указывающее на уменьшение числа кристаллизационных центров благодаря флотирующему действию взвешенных частиц твердого хлористого магния и более полному очищению сплава от других загрязняющих его неметаллических включений.
Несколько иначе ведет себя жидкий хлористый магний, который, возможно, задерживается в расплаве, увеличивая число кристаллизационных центров, и измельчает зерно. Согласно данным М.В. Шарова и М.Ф. Никитиной, механические свойства сплава после хлорирования при 700° С не хуже, чем после хлорирования при 730° С. Хлорирование при 700 и 730° С одинаково способствует резкому уменьшению брака литья по «черному» излому.
На основании полученных результатов авторы приходят к выводу, что хлористый магний, образующийся при хлорировании сплавов Al—Mg, является веществом, способным весьма интенсивно их дегазировать. Однако авторы не объясняют окончательного механизма процесса. Они предполагают, что жидкий хлористый магний может обволакивать частицы окислов, на поверхности которых выделяются пузырьки водорода, и нарушать коллоидное равновесие, заставляя укрупненные частицы вместе с пузырьками газа быстро всплывать на поверхность. Хлористый алюминий в присутствии магния в температурном интервале (700—750° С) не образуется и поэтому в процессе дегазации не участвует. Хлорирование является бесспорно сильно действующим средством дегазации алюминиевомагниевых сплавов.
Таким образом, вопрос о механизме дегазации алюминиевомагниевых сплавов хлорированием, как и роль хлористого алюминия в этом процессе, еще недостаточно изучены, а имеющиеся литературные данные весьма противоречивы. Поэтому необходимы дальнейшие обстоятельные экспериментальные исследования в этом направлении.
Схема одной из установок для рафинирования сплавов хлором приведена на рис. 60.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Баллон с хлором защищают от нагрева экраном или покрывают краской, отражающей тепло, и осушают концентрированной серной кислотой. После хлорирования расплав продувают азотом, чтобы удалить из него взвешенные хлориды и остатки хлора. Для лучшего распределения хлора применяют пористые трубки или трубки с пористыми насадками. Трубки можно изготовлять из графита, а лучше — из кварцевого стекла, так как они более термостойки и, кроме того, химически инертны к хлору и почти не реагируют с жидким алюминием. Давление хлора составляет 80—120 мм рт. ст., оптимальное
время хлорирования 8—12 мин, а температура 720—730° С. По окончании хлорирования систему трубопроводов очищают от хлора путем продувки азотом в течение 1 мин.
Недостаток этого способа рафинирования — сложность технологического процесса, так как из-за токсичности хлора необходимы специальные меры по технике безопасности.
Рафинирующее действие хлористых солей (ZnCl2, МnСl2, АlСl3 и др.) основано на быстром разложении H испарении этих солей при взаимодействии с расплавленным алюминием и образовании газообразных продуктов реакции.
К недостаткам этого способа относится и повышенная гигроскопичность хлористых солей, особенно ZnCl2. Вместе с рафинирующими солями в расплав попадает влага, что значительно снижает эффект рафинирования.
В последние годы пытались использовать другие хлориды, например гексахлорэтан, гексахлорбензол, четыреххлористый углерод, хлорид алюминия. В качестве дегазирующего средства широкое применение нашел гексахлорэтан (С2Сl6).
Гексахлорэтан — органическое вещество белого цвета плотностью 2,091 г/см2; температура его возгонки 185,5° С. В отличие от других хлоридов гексахлорэтан негигроскопичен, значительно дешевле хлористого марганца и обладает более высокой дегазирующей способностью. Интенсивность дегазации гексахлорэтаном можно сопоставить с интенсивностью рафинирования хлором. При введении в алюминиевый расплав гексахлорэтана 30% заключенного в нем хлора взаимодействует с алюминием, а остальной хлор остается в соединении с углеродом, образуя тетрахлорэтилен.
Тетрахлорэтилен представляет собой жидкость, температура кипения которой 121° С, плотность 1,624 (при 15°С). В условиях обработки расплава он превращается в пар и производит дегазацию наряду с хлористым алюминием.
Содержащиеся в сплавах Al—Mg и Al—Zn—Mg некоторые переходные металлы (Zr, Ti) являются геттерами (поглотителями) по отношению к водороду и могут также оказывать дегазирующее действие. Так, при обработке расплавов фторцирконатом калия (K2ZrFe) происходит восстановление циркония из соли, который переходит в расплав и измельчает зерно, а также образует с водородом гидриды и дегазирует расплав. Образующиеся в результате распада фторцирконата калия пузырьки фтористого алюминия AlF6 всплывают и действуют подобно пузырькам других газов.
Наиболее эффективным среди адсорбционных методов рафинирования алюминиевых сплавов является способ продувки инертным газом — аргоном, особенно рекомендуемый для сплавов с содержанием магния более 2%. Эффективность дегазации аргоном алюминия и его сплавов при прочих равных условиях определяется размером пузырьков продуваемого газа. Проведенные расчеты показывают, что при уменьшении диаметра газовых пузырьков возрастает продолжительность их контакта с обрабатываемым металлом и происходит увеличение общей поверхности пузырьков инертного газа. Так, при уменьшении диаметра пузырька с 10 до 1 мм общая поверхность пузырьков в единице объема возрастает в 20 раз. На рис. 61 показана эффективность дегазации алюминия марки А7 аргоном при различных способах введения газа в расплав. Больший эффект дегазации при применении пористой керамики по сравнению с эффектом дегазации при введении газа через трубки объясняется величиной поверхности контакта нейтральный газ — металл, которая зависит от характера движения газа в ванне. Характер движения определяется удельным расходом газа, т. е. расходом газа через единицу сечения отверстий в единицу времени, и диаметром отверстий, через которые газ вводится в расплав (рис. 62). При малых удельных расходах и малых отверстиях сохраняется пузырьковое движение газа в металле. По мере увеличения расхода или диаметра отверстий при некотором критическом удельном расходе газа пузырьки начинают сливаться в поток, движение которого носит пульсирующий характер. При этом сокращается поверхность контакта газ — металл и эффект дегазации уменьшается.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

В промышленных условиях рафинирование осуществляется с применением стальных труб (100—120 отверстий диаметром по 2 мм) при удельном расходе 10—40 л/(мин*см2), в то время как критический удельный расход для данных отверстий составляет 3—4 л/(мин*см2). Следовательно, при применении стальных трубок газ движется в расплаве в виде пульсирующего потока. При применении пористой керамики благодаря большой площади пор (площадь пор пористой диафрагмы диаметром 170 мм равна площади 2000 отверстий диаметром по 2 мм) максимальный удельный расход (приведенный к площади пор) не превышает 1 л/(мин*см2) и газ движется в расплаве только в виде пузырьков.
Таким образом, способ введения газа в расплав через пористую керамику является наиболее эффективным.
Увеличение удельного расхода приводит к снижению эффекта дегазации (рис. 63), поэтому рекомендуется работать при низких значениях расхода газа, что достигается увеличением количества пористых диафрагм. Кислород, содержащийся в аргоне, взаимодействует с металлом с образованием пленки окиси на границе раздела газ — металл, которая препятствует переходу водорода из расплава в пузырек газа. Поэтому к. п. д. продувки зависит также и от содержания кислорода в аргоне (рис. 64).
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Необходимо также помнить, что эффективность дегазации пропорциональна глубине ванны (табл. 72).
В табл. 73 показан результат дегазации Al—Mg—Si и Al—Zn—Mg сплавов при продувке аргоном, а на рис. 65 схема продувки аргоном алюминиевых расплавов через пористое дно тигля.
Выше было показано, что максимальный эффект дегазации достигается в том случае, если через расплав равномерным потоком продувать достаточное количество аргона в виде мелких пузырей.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Для обеспечения требуемого тонкого распыления газового потока применяют пористые блоки, которые устанавливают в дне ковша. Через эти блоки газовый поток поступает в расплав снизу. Большое количество мелких пузырей аргона поднимается в расплаве, при этом газы диффундируют из расплава внутрь пузырей и выносятся ими на поверхность расплава.
Для обеспечения эффективной дегазации расплава пористые блоки должны способствовать тонкому распылению аргона, поступающего в расплав, а также пропускать требуемое количество аргона. Этим свойствам удовлетворяют, например, пористые блоки на основе плавленого муллита (70% Аl2О3+30% SiO2), а также на основе окиси магния с применением связующегo.
К адсорбционным методам рафинирования относится и фильтрация. Рафинирование алюминиевых сплавов методом фильтрации основано как на физической адсорбции и хемосорбции расплава на границе раздела металл — фильтр, так и на механическом торможении и «улавливании» взвешенных в сплаве посторонних примесей (частиц).
В зависимости от природы фильтра, его внешнего вида, габаритов кусков или величины сечения ячейки будет превалировать тот или иной механизм процесса фильтрации. При применении активных фильтров на границе раздела металл — фильтр действуют силы Ван-дер-Ваальса, обусловливающие физическую адсорбцию, и протекают физико-химические процессы, связанные с явлением смачивания и химического сродства твердого тела с жидкостью.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Одним из адсорбционных методов рафинирования является фильтрация расплава через сетку из стекловолокна. В результате очистки металла с помощью фильтра из стекловолокна загрязненность металла твердыми неметаллическими включениями уменьшается в 2—2,5 раза.
Стекловолокно изготавливают из бесщелочного алюмоборосиликатного стекла с содержанием не более 0,7% окислов щелочных металлов. Сетки из стекла этого состава для фильтрования алюминия и его сплавов в интервале температур 650—750° С прочны и достаточно стойки против воздействия расплавленного алюминия. Для фильтрования расплава применяются стеклянные сетки четырех марок. В табл. 74 приведены основные характеристики таких сеток.
Фильтровальные сетки можно устанавливать в любом месте на пути движения металла: при переливе в раздаточную печь, в чаше при разливке расплава в формы, между чашей и стояком, между стояком и коллектором и т. д.
Фильтрация через слой измельченного глинозема с величиной зерна от 3 до 6 мм (рис. 66) позволяет почти полностью удалить неметаллические включения, но не оказывает влияния на содержание водорода в металле. Этот способ может быть использован при приготовлении сплавов для литья под давлением, содержащих неболшое количество водорода для противодействия развитию осевой пористости и поверхностных утяжин (особенно при недостаточном питании массивных частей отливки).
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Предложены различные конструктивно-технологические схемы фильтрующих систем, в том числе и предусматривающие возможность автоматической заливки. Лимитирующим фактором в этом случае является размер и толщина фильтрующего слоя.
При фильтровании расплава через слой углерода можно обеспечить полное удаление окислов из металла и снижение содержания водорода на 50%. Рафинирования хлором или хлористыми слоями в этом случае не требуется, и, следовательно, устраняется один из основных источников загрязнения атмосферы цеха. Измельченный электродный бой, являющийся оптимальным материалом для фильтрования алюминиевых сплавов, всплывает в жидком металле; для удержания фильтрующего слоя в этом случае должна быть использована сетчатая плита. Эффективность фильтрации изменяется прямо пропорционально толщине фильтрующего слоя и обратно пропорционально размерам графитовых частиц.
Известен также комбинированный способ рафинирования: фильтрация через глиноземный слой со встречной продувкой металла аргоном и последующей фильтрацией через углеродный слой. В этом случае можно полностью удалить из расплава как окисные включения, так и водород.
С целью повышения эффективности рафинирования для фильтров были предложены так называемые активные материалы, которые в жидком или полужидком состоянии способны адсорбировать твердые неметаллические включения. К ним относятся шамотовая и магнезитовая крошки, проваренные в специальных флюсах, а также раздробленные флюсы различного состава с относительно высокой температурой плавления. В ряде опубликованных работ даны следующие рекомендации для выбора таких флюсов: 1) температура плавления флюсов должна быть на 20—30° С выше температуры расплава во время фильтрации; 2) флюс, из которого приготовляется крошка, должен хорошо смачивать окислы и другие неметаллические включения обрабатываемого фильтрацией расплава.
Лучшей смачивающей способностью обладают флюсы следующих составов:
1) 52,7% СаF2+47,3 NaF (эвтектика); температура плавления 810° С;
2) 51,0% MgF2+49% NaF (эвтектика); температура плавления 820° С;
3) бура; температура плавления 890° С;
4) 66% NaCl+34% NaF; температура плавления 750° С;
5) 60% AlF6+40% NaF; температура плавления 890° С.
Предполагается, что при фильтрации через шамотовую или магнезитовую крошку, проваренную во флюсах, рафинирование расплава будет происходить не только вследствие чисто механического удержания фильтром крупных твердых включений, но и в результате физикохимических процессов, проходящих на полужидкой поверхности кусочков фильтра. Кусковые (активные) фильтры размельчают на куски размером 10—15 мм, засыпают в специальную чашу и подогревают перед фильтрацией.
Активные фильтры, как и сетчатые, устанавливают на пути перелива металла. В ряде случаев кусковой фильтр располагают в литейных желобах (при переливе), в печи, в литниковой чаше, в раздаточном тигле. С помощью кусковых фильтров возможно также регулирование скорости металла в литниковых каналах и форме.
Всем перечисленным способам адсорбционного рафинирования (флюсами, газами и т. д.) присущ один общий недостаток: невозможность охватить весь объем рафинируемого металла, поэтому адсорбционным методом очищаются практически участки расплава, имеющие непосредственный контакт с адсорбентом.
Более активными являются неадсорбционные методы рафинирования, основанные на принципе нарушения равновесия в системе металл — газ. В настоящее время существуют два основных пути использования этого принципа для дегазации алюминиевых сплавов — увеличение давления над расплавом и уменьшение (вакуумная плавка). Увеличение давления над расплавом широко используется в применяемом промышленностью методе кристаллизации под давлением в автоклаве. Применение этого способа позволяет получать наиболее плотные отливки из алюминиевых сплавов; его можно считать самым эффективным для борьбы с газовой пористостью в фасонном литье алюминиевых сплавов.
Однако автоклавный процесс имеет ряд существенных недостатков: применение его ограничивается только частью отливок в песчаные формы и не охватывает литья в другие виды форм; в автоклаве могут заливаться только те песчаные формы, которые подходят по габаритам; автоклавное оборудование громоздко, требует мощной компрессорной установки и значительной производственной площади.
Более широкую область применения нашла вакуумная обработка жидких алюминиевых сплавов, основанная на уменьшении растворимости водорода и других газов с понижением давления. Исходя из указанной закономерности, алюминиевый расплав можно подвергнуть вакуумной обработке на трех стадиях: в момент плавления, перед разливкой и во время разливки.
Вакуумное плавление обеспечивает получение алюминиевых сплавов с минимальным содержанием газов и твердых неметаллических включений, но при этом возникают некоторые трудности. Прежде всего необходимо иметь в виду значительную летучесть магния — основного легирующего компонента многих алюминиевых сплавов. Температура возгонки магния понижается по мере увеличения его концентрации в сплаве. По данным В.А. Пазухина, минимальная температура возгонки магния в сплавах с алюминием при давлении 0,058 мм рт. ст. составляет:
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Установлено, что при выдержке сплава АЛ27 под разрежением при 700° С содержание магния и бериллия остается практически без изменений, а при 750° С и выше наблюдается резкое понижение содержания магния и бериллия. Содержание титана и циркония при выдержке расплава под разрежением остается без изменения.
На основе этих данных можно сделать заключение, что дегазацию расплава вакуумированием следует проводить при температуре около 700° С. В случае необходимости вакуумирования при более высокой температуре обязательна подшихтовка магния и бериллия.
На рис. 67 приведены кривые изменения механических свойств сплава АЛ27 в термообработанном состоянии. На графиках видно, что с повышением температуры выдержки расплава под разрежением предел прочности уменьшается. Это, по-видимому, связано с уменьшением эффекта термообработки из-за угара магния. Относительное удлинение с повышением температуры вакуумирования расплава резко увеличивается.
Сравнивая метод вакуумирования алюминиевых сплавов с другими методами, следует отметить высокую эффективность очистки расплава, возможность совмещения процессов плавки и рафинирования, простоту изготовления и эксплуатации вакуумных установок и оздоровление условий труда в литейном цехе, где применяется метод вакуумирования.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

К неадсорбционным методам рафинирования относится также обработка расплава ультразвуком. Сущность дегазации сплава с помощью ультразвука состоит в том, что при возбуждении упругих колебаний в расплаве возникают знакопеременные давления (явление кавитации), приводящие к разрыву сплошности и образованию пустот в жидкой фазе, куда устремляется растворенный в расплаве газ. Образование большого количества кавитационных пузырьков, а также рост под влиянием звукового давления существующих в расплаве мельчайших пузырьков обеспечивают активное выделение газа из расплава Отечественный промышленный агрегат для ультразвуковой дегазации алюминиевых сплавов УЗГ-100 (УЗГ-200) разработан в двух моделях: с передвижением по полу цеха и по монорельсу над печами.
При рафинировании ультразвуком повышенные требования предъявляются к материалу волновода. Волновод должен быть жаростойким, не разрушаться при знакопеременных нагрузках ультразвуковой частоты и не поглощать ультразвуковые колебания, а также обладать необходимой вязкостью для предотвращения разрушения (диспергирования) силами кавитации. Наилучшими материалами для волноводов при обработке алюминия и его сплавов являются ниобий и титан. Ниобий практически не растворяется, а растворение титана имеет тенденцию к стабилизации при длительности обработки порядка 20 мин.
Разрушение волновода приводит к некоторому насыщению расплава материалом волновода и к некоторому поглощению водорода продуктами разрушения. Поэтому обработанный ультразвуком расплав, как правило, а особенно при малом исходном газосодержании, не дает газовой пористости в отливках.
Однако все перечисленные методы рафинирования (адсорбционные и неадсорбционные) эффективны главным образом лишь для какой-то одной из частей комплекса Al2O3—Н2 (твердой или газообразной). Например, рафинирование газами в большей степени способствует дегазации, чем обработка флюсами, поскольку газ лучше адсорбируется на газовом адсорбенте, а твердые частицы наоборот — на флюсе и т. д.
Поэтому в последние годы все большее распространение получают комбинированные методы рафинирования, дающие максимальный эффект очистки расплава от твердых и газообразных неметаллических включений. Например, наибольший эффект дегазации дает совместная обработка расплава ультразвуком и вакуумом. Понижение давления при вакуумировании не стимулирует образование новых зародышей пузырьков газа, тем более что максимально возможное снижение давления составляет незначительную величину по сравнению с силами поверхностного натяжения на газовых пузырьках малого радиуса. Поэтому при дегазации больших масс металла целесообразно совмещать вакуумирование с каким-либо другим способом рафинирования, способствующим образованию зародышей пузырьков газа. К таким способам относится обработка расплава флюсом или ультразвуком. Обработка расплава ультразвуком способствует не только интенсивному образованию газовых зародышей, но и их коагуляции, что приводит к ускорению дегазации и получению металла более высокой чистоты.
В литературе неоднократно отмечалось, что недостатком вакуумной обработки является наличие разности давлений между зеркалом металла и дном разливочного ковша, так как снижение давления в результате эвакуации воздуха в полной мере проявляется только в поверхностном слое расплава. (Кроме того, дегазацию затрудняет покрывающий расплав слой шлака, имеющий низкую газопроницаемость). Этот недостаток устраняется путем проведения вакуумной обработки совместно с продувкой аргоном. Установлено, что в результате продувки аргоном достигается больший эффект, чем при статическом атмосферном давлении. При продувке расплав хорошо перемешивается, кроме того, снижается парциальное давление выделяющихся газов. Герметизация ковша конструктивно может быть выполнена различными способами, например с помощью колпака, прочно соединенного с ковшом, съемного кольца с отдельной крышкой или крышки, соединенной с ковшом.
На рис. 68 показана схема установки для эффективной очистки алюминиевых сплавов от газообразных и твердых неметаллических включений, действие которой основано на применении комбинированного рафинирования: газ+фильтрация.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Установка выполняет следующие функции:
1) флюсовую очистку металла;
2) дегазацию азотом при условиях, которые предотвращают или сводят до минимума образование новых включений;
3) окончательное удаление неметаллических включений при прохождении расплава через слой шероховатых («липких») шариков, покрытых слоем флюса;
4) удаление остатков флюса, захваченных расплавом, и осаждение взвешенных в расплаве интерметаллических частиц (например, гроздьев частиц, обогащенных титаном) при подаче расплава вверх через слой шероховатых «сухих» шариков.
В качестве флюса используются KCl и NaCI, предварительно сплавленные в приблизительно эвтектических пропорциях с добавкой небольшого количества СаF2. Для образования липкого слоя раскаленные шарики перед загрузкой в аппарат обливают расплавленным флюсом. Расход азота составляет около 4 м3/ч, расход флюса 4,5 кг на 5 T обработанного металла. Содержание водорода в отфильтрованном металле не превышало 0,04—0,13 см3/100 г, что ниже, чем при обработке хлором.
Рафинирование сплавов Al-Mg и Al-Zn-Mg

Процесс пригоден также для контроля содержания натрия и позволяет снизить это содержание с 0,002—0,0025 до 0,0005% и менее. По другой схеме (рис. 69), алюминиевый сплав пропускают через установленный в печи тигель, внутри которого имеется перегородка. Для лучшего распределения инертного газа на конце трубки предусмотрено разветвление, состоящее из пучка трубок малого сечения, или пористый материал. Чтобы усилить действие поднимающегося газа, расплав дополнительно диспергируют, пропуская его через фильтрующуй слой, расположенный между перегородкой и стенкой тигля. Фильтрующий слой состоит из тугоплавкого и устойчивого к действию жидкого алюминия материала, например из спеченного корунда. Использование хлора в этом процессе невозможно, так как фильтрующий слой засоряется образующимися хлоридами.
Таким образом, для более эффективной очистки сплавов от газообразных и твердых неметаллических включений следует рекомендовать комбинированные методы, позволяющие полнее использовать преимущества того или иного метода рафинирования.
О степени очистки расплава следует судить не только по снижению содержания неметаллических примесей, HO и по повышению плотности, механических и других свойств металла. Поэтому выбор тех или иных методов рафинирования, а также их комбинаций (продувка газов+фильтрация, ультразвук+вакуум и т. д.) должен определяться химическим составом и физическими свойствами сплава, назначением литых деталей и условиями их работы, технической оснащенностью производства и экономической целесообразностью метода.