Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nấu luyện tới thành phần của hợp kim được tiến hành với các điều kiện:
- Nấu luyện trong lò điện trung tần với khối lượng 10 Kg/ mẻ nấu.
- Tỉ lệ phối liệu (được tính trên cơ sở hợp kim lý thuyết Zn15Al0.5Mg)
o Zn 8,5 Kg
o Al 1,4 Kg
o HKTG Al5Mg 0,1 Kg
- Nhiệt độ nấu luyện là: 5200 C.
- Chất tinh luyện khử khí VZ-DPL.
- Chất tách xỉ kẽm VZ-DPH.
- Thời gian nấu được thay đổi từ 10 phút ÷30 phút.
Các nguyên liệu trước khi nấu sẽ được sấy khô để tránh gây ra hiện tượng cháy nổ. Thí nghiệm được tiến hành như sau: cho tồn bộ kẽm kim loại vào nồi nấu. Bật lò và nâng nhiệt độ lò lên khoảng 4600 C và chờ đến khi Zn chảy hồn tồn. Sau đó cho Al vào khuấy kĩ để các nguyên tố hòa tan vào nhau. Nâng nhiệt độ lên 4800 C và cho hợp kim trung gian Al5Mg khuấy kĩ lần nữa tránh hiện tượng Al và Mg chưa tan nổi trên bề mặt. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 5200 C và bắt đầu khảo sát với các khoảng thời gian khuấy là 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25
Kết quả thí nghiệm được trình bày như bảng sau:
Bảng 4.2. Thành phần hợp kim thu được sau thí nghiệm. Thí nghiệm Thời gian nấu (Phút) Thành phần tính tốn (%) Thành phần hợp kim thu được (%) Hiệu suất thực thu (%) Zn Al Mg Zn Al Mg Zn Al Mg 1 10 85 15 0,05 83,5 14,1 0,044 98,20 94,0 88,0 2 15 85 15 0,05 84,1 14,7 0,045 98,94 98,0 90,0 3 20 85 15 0,05 83,8 14,4 0,041 98,59 96,0 82,0 4 25 85 15 0,05 83,3 14,3 0,039 98,00 95,33 78,0 5 30 85 15 0,05 82,6 14.1 0,037 97.18 94,00 74,0
Kết quả thí nghiệm cho thấy hợp kim SAM 15 nấu luyện ở nhiệt độ 5200 C với thời gian giữ nhiệt 10 phút các cho hiệu suất thực thu các nguyên tố hợp kim không cao do các nguyên tố thành phần chưa kịp hòa tan hết vào hợp kim. Với thời gian giữ nhiệt lớn hơn 15 phút các nguyên tố hợp kim bắt đầu cháy hao nhiều hơn. Đặc biệt magie hiệu suất thực thu chỉ còn 74% nếu thời gian giữ nhiệt là 30 phút.
Bảng 4.2 và hình 4.2 cũng chỉ ra thời gian giữ nhiệt 15 phút cho hiệu suất thực thu các nguyên tố hợp kim cao nhất. Thời gian nhỏhơn 15 phút sẽkhông đủđể ta khuấy đều các kim loại và hợp kim trong nồi nấu dẫn đến hiện tượng các kim loại hoặc hợp kim chưa tan hết còn lắng đọng dưới đáy nồi nên hiệu suất thu hồi chưa cao. Thời gian giữ nhiệt lớn hơn 15 phút bắt đầu xuất hiện hiện tượng cháy
hao các nguyên tố hợp kim nên hiệu suất thu hồi cũng giảm dần.
4.3 Ảnh hưởng của chất tinh luyện khử khí.
Trong quá trình nấu luyện tạo mác hợp kim ln cần chọn và sử dụng chất tinh luyện và khử khí hợp lý.
Thành phần hợp kim SAM 15 có các nguyên tố Al, Zn, Mg:
- Al: 15 %.
- Mg: 0,05 %
- Zn còn lại
Đây đều là các nguyên tố dễ cháy hao đặc biệt là Mg vì thế phải tìm được chất che phủ bề mặt để phủ bề mặt hợp kim trong quá trình nấu làm giảm cháy hao Mg. Ngoài ra để khử các tạp chất các khí có hại trong mẻ nấu cần phải dùng chất tinh luyện và khử khí ởđây đề tài chọn chất tinh luyện khử xỉ kẽm VZ-DPL và chất tách xỉ kẽm VZ-DPH.
GIỚI THIỆU CHẤT TINH LUYỆN KHỬ XỈ KẼM VZ-DPL
Chất tinh luyện khử xỉ kẽm VZ-DPL có dạng bột màu trắng. Đóng gói nhỏ trong túi nilong, miệng túi dán bằng nhiệt, trọng lượng 1kg/ túi. Đặc điểm tính năng:
- Chất tinh luyện khử xỉ kẽm VZ-DPL có tính năng khử khí và tạp chất lẫn trong kẽm hoặc hợp kim kẽm, cải thiện chất lượng bên trong của vật liệu và nâng cao cơ tính cho sản phẩm.
- Trong q trình sử dụng, chất tinh luyện khử xỉ VZ- DPL khơng sinh ra khí độc, khơng khói, khơng tổn hại thiết bị, không độc hại cơ thể người, là sản
phẩm thân thiện với môi trường.
GIỚI THIỆU CHẤT TÁCH XỈ KẼM VZ-DPH.
Chất tách xỉ kẽm VZ-DPH được đóng gói nhỏ trong túi nilong, miệng túi dán bằng nhiệt và là có dạng bột màu trắng. Đặc điểm tính năng:
- Trong quá trình sử dụng, chất tách xỉ kẽm VZ-DPH có đặc tính phát nhiệt, tốc độ tạo xỉ nhanh, vớt xỉ dễ dàng.
- Nhiệt độ khi sử dụng VZ-DPH thấp, xỉ và kẽm lỏng tách triệt để, hàm lượng kẽm lẫn trong xỉ thấp, tiêu hao kẽm khơng đáng kể, tính năng tách xỉ rất tốt.
- Chất tách xỉ kẽm VZ-DPH thích hợp sử dụng trong lĩnh vực nhúng kẽm, nấu lại kẽm phế liệu và sản xuất phôi hợp kim kẽm.
- Trong quá trình sử dụng , chất tách xỉ kẽm VZ-DPH khơng có khí độc, khơng khói. Khơng làm hỏng thiết bị, khơng độc hại với cơ thể người, là sản phẩm thân thiện với môi trường.
Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chất tách xỉ kẽm VZ-DPH tới thành phần của hợp kim được tiến hành với các điều kiện:
- Nấu luyện trong lò điện trung tần với khối lượng 10 Kg/ mẻ nấu.
- Tỉ lệ phối liệu (được tính trên cơ sở hợp kim lý thuyết Zn15Al0.5Mg)
o Zn 8,5 Kg o Al 1,4 Kg o HKTG Al5Mg 0,1 Kg - Nhiệt độ nấu luyện là: 5200 C. - Chất tinh luyện khử khí VZ-DPL. - Chất tách xỉ kẽm VZ-DPH.
Các nguyên liệu trước khi nấu sẽ được sấy khô để tránh gây ra hiện tượng cháy nổ. Tiến hành thí nghiệm như sau: cho tồn bộ kẽm kim loại vào nồi nấu. Bật lò và nâng nhiệt độ lò lên khoảng 4600 C và chờđến khi Zn chảy hồn tồn. Sau đó nâng nhiệt đến 4800 C và cho Al vào khuấy đều. Tiếp tục nâng nhiệt lên 5200 C và cho hợp kim trung gian Al5Mg vào nồi khuấy kĩ để các nguyên tố hòa tan vào nhau tránh hiện tượng Al và Mg chưa tan nổi trên bề mặt. Sau đó ném túi VZ-DPL lên bề mặt nước hợp kim, sau đó giữ trạng thái tĩnh từ 2 ÷ 4 phút rồi dùng lồng dạng chụp ấn túi bột VZ-DPL xuống sâu trong nước hợp kim nóng chảy (cách đáy lị 10 cm), từ từđảo đều để bột tinh luyện này phân tán đều trong lò. Chờ phản ứng xảy ra hồn tồn. Sau đó rải 0,2 ÷0,5 % trọng lượng kẽm nguyên liệu chất tách xỉ kẽm VZ-DPH lên trên bề mặt xỉ, dùng môi vớt xỉ miết đảo đều trên bề mặt xỉ. Khi lớp xỉ ở bề mặt biến dạng thành bột và tách hoàn toàn khỏi kẽm lỏng thì vớt xỉ.
Để khảo sát hiệu quả của chất tinh luyện và khử khí VZ-DPL cần tiến hành thí nghiệm và khảo sát các trường hợp: nấu luyện khơng có VZ-DPL, nấu luyện sử dụng VZ-DPL với thành phần 0,2; 0,3; 0,4 và 0,5 % khối lượng kẽm kim loại. Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.3. Hiệu suất thực thu của các nguyên tố sau thí nghiệm. Thí nghiệm Phần trăm VZ –DPL theo lượng kẽm (%) Thành phần tính tốn (%) Thành phần hợp
kim thu được (%)
Hiệu suất thực thu (%) Zn Al Mg Zn Al Mg Zn Al Mg 1 0 85 15 0,05 82,8 14,2 0,042 97,4 94,67 84,0 2 0,2 85 15 0.05 83,8 14.5 0.043 98,59 96,67 86,0 3 0,3 85 15 0,05 84,1 14,7 0,044 98,94 98,0 88,0 4 0,4 85 15 0,05 84,1 14,7 0,044 98,94 98,0 88,0 5 0,5 85 15 0,05 84,1 14,7 0,044 98,94 98,0 88,0
Hình 4.3. Ảnh hưởng của hàm lượng VZ-DPL đến hiệu suất thực thu nguyên tố. Kết quả thí nghiệm tại bảng 4.3 và hình 4.3 chỉ ra hợp kim SAM 15 nấu luyện ở nhiệt độ 5200 C với thời gian giữ nhiệt 15 phút và sử dụng VZ-DPL một lượng bằng 0,3 ÷0,5 kẽm cho hiệu suất thực thu các nguyên tố hợp kim cao với kẽm đạt 98,94%, nhôm đạt 98%, magie cháy hao nhiều nhất đạt 88%. Do vậy, sử dụng VZ-DPL một lượng bằng 0,3 kẽm cho hiệu suất thực thu các nguyên tố cao nhất và lượng chất tinh luyện khử khí VZ-DPL phải cho vào là ít nhất.
4.4 Tổng hợp kết quả công nghệ nấu luyện.
Qua các thí nghiệm khảo sát đã cho thấy được khoảng nhiệt độ cho hiệu suất thu hồi cao nhất trong khoảng từ 5200 C đến 5600 C với thời gian giữ nhiệt khoảng 15 phút. Trong khoảng nhiệt độ đó kẽm ít cháy hao nhất. Mg là nguyên tố dễ cháy hao nhiều nhất khi tăng nhiệt độ vì thế ta cần chú ý bù Mg trong quá trình nấu.
Trong quá trình nấu cần dùng chất tinh luyện khử khí VZ-DPL và chất tách xỉ kẽm VZ-DPH đồng thời khuấy kĩ hợp kim sử dụng que titan để tránh hiện tượng kẽm chưa tan hết lắng đọng dưới đáy nồi hoặc Al và Mg nổi trên bề mặt nhằm đạt được hiệu suất thu hồi các nguyên tố hợp kim cao nhất.
Trong các nguyên tố hợp kim SAM 15 thì Zn chiếm tỉ lệ phần trăm khối lượng cao nhất khoảng 85% tiếp theo là đến nhôm khoảng 15% còn Mg chiếm một lượng nhỏ. Với thời gian giữ nhiệt 15 phút thì Zn đạt hiệu suất thu hồi cao nhất 98,94% và nhôm cũng đạt hiệu suất thu hồi tương đối cao 98,0%. Magie càng giữ nhiệt lâu lượng tiêu hao càng lớn. Đây cũng là thời gian hợp lý, nếu thời gian khuấy nhỏ quá (< 10 phút) thì sẽ khơng đủ thời gian khuấy hết các vị trí trong nồi, cịn thời gian khuấy lớn quá (> 15 phút) sẽ gây hiện tượng cháy hao hoặc oxy hóa của kim loại.