Способ получения сплава алюминий-титан-бор в печи

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминиевых сплавов, содержащих титан и бор. Целью изобретения является повышение степени извлечения бора. Согласно изобретению осуществляют заливку в печь жидкого алюминия, нанесение на его поверхность слоя покровного флюса, содержащего хлористый калий, введение под слой флюса фторбората калия, губчатого титана, перемешивание и разливку. Перед нанесением покровного флюса температуру жидкого алюминия поддерживают в пределах 670 - 690°С. В состав покровного флюса дополнительно вводят криолит при соотношении масс хлорида калия и криолита (7 - 15) : 1. После введения фторбората калия температуру расплава повышают до 850 - 900°С. Частицы солевой фазы, прилегающей к поверхности расплавленного алюминия, находятся в состоянии предплавления, они пластичны. Это усиливает газонепроницаемость и механическую прочность солевой корки. Повышению прочности способствует процесс спекания хлорида калия и криолита при температурах процесса. 1 табл.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 1/02

ГОСУДАРС1 ВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ1ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г, ЛВ ТО РС КОМУ С В ИДЕТЕЛ о СТВ У (Ь 4

ЬЭ (21) 4730404/02 (22) 11,08,89 (45) 23 08.91, Бюл И 31 (71) Сибирский металлургический инс.итут и СерГ о 0рджоникидзе» Новокузнецкий ал оминиевый завод (72) В,A.Äåãòÿðü, B.Ï,Кадричев, М,С,Колесов, А. Ф,Пинаев, Т.К.Демы кина и С, В. Волков (53) 669 715,018.8 (088 8) (58) Напалов В.И, и др. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов — M.: Металлургия. "t 983, с.105. (54) СПОГ,ОБ ПОГ1У ЕНИЯ СГПЛАВА АЛЮМИНИЙ ТИТАН вЂ” ЬОР Б ПЕЧИ (571 Изобретение от осится к цветной металлургии а именно к производству алюминиевых сплавов, содержащих тиган и бор, Целью изобретения являе-.ся повышение степени извлечения бора. Согласно изобреИзобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюмини=вых сплавов, содержащих титан и бор, Целью изобретения является повышечие степени извлечения бора в сплав алюминий — ти ган — 6np.

Изобретение заключается в том, что в способе получения сплава алюминий — ти.ан-бор, включающем залив.у в печь жидкого алюминия, нанесенного на его поверхность слоя покровного флюса, содерж.зщего хлористый калий, введение под слой флюса фторбсрата калия, губчатого титана, перемешивание и разливку, перед нанес".Hèeì покровного флюса температуру кидкого алюминия поддерживают в пределах 670 — 690 С, в состав покровного флюса

„„5U 1671721 А1 тению осуществляют заливку в печь жидкого алюминия, нанесение на его поверхность слоя покровного флюса, содержащего хлористый калий, введение под слой флюса фторбората калия, губчатого титана, перемешивание и разливку. Перед нанесением покровного флюса температуру жидкого алюминия поддерживают в пределах 670—

690 С. В состав покровного флюса дополнительно вводят криолит при соотношении масс хлорида калия и криолита (7 — 15):1. После введения фторбората калия температуру расплава повышают до 850-900 C.

Частицы солевой фазы, прилегающей к поверхности расплавленного алюминия, находятся в состоянии предплавления, они пластичны. Это усиливает гаэонепроницаемость и механическую прочность солевой корки. Повышению прочности способствует процесс спекания хлорида калия и криолита при температурах процесса. 1 табл, дополнительно вводят криолит при соотношении хлорида калия и криолита (7 — 15):1, а после введения фторбората калия температуру расплава повышают до 850-900 С.

Сущность способа заключается в следующем.

Солевая смесь хлорида калия и криолита, взятая в соотношении масс (7 — 15):1 и нанесенная на поверхность расплавленного алюминия при 670 — 690 С, находится в твердом состоянии, так как температура плавления предлагаемой солевой композиции 750-765 С. Влага, содержащая в небольшом количестве в исходной смеси солей, испаряется, что приводит к уплотнению твердой солевой фазы, созданию механически прочной, газонепроницавмой

1671721 солевой корки. К тому же, частицы солевой фазы из слоя, прилегающего к поверхности расплавленного алюминия, находятся в состоянии предплавления, они пластичны, что позволяет им перекрывать отверстия между твердыми частицами, расположенными выше, тем самым дополнительно усиливаются газонепроницаемость и механическая прочность солевой корки. Повышению прочности и газонепроницаемости солевой корки способствует также процесс спекания хлорида калия и криолита, имеющий место при температурах, близких к температуре плавления солевой смеси. Фторборат вносится под слой твердого флюса. Вначале процесса, когда идет интенсивное усвоение бора алюминием, жидкий фторборат калия располагается между жидким алюминием и твердой солевой фазой, Наличие газонепроницаемой прочной солевой корки снижает выход в атмосферу печи летучих соединений бора, что способствует дополнительному усвоению бора жидким алюминием.

Пределы интервала температуры нанесения флюса на поверхность алюминия обосновываются следующим. Нижний предел (670 С) всего на 10 С выше температуры затвердевания алюминия. Снижение нижнего предела создает угрозу проведению самого процесса получения сплава, так как возможно затвердевание алюминия после нанесения на его поверхность флюса. Верхний предел (690 С) близок к температуре плавления флюса, и превышение тем ературы выше 690 С приводит к быстрому переходу в жидкость твердой солевой фазы после введения фторбората калия. Пределы соотношения масс хлорида калия и криолита выбраны, исходя из следующих соображений. Снижение соотношения масс хлорида калия и криолита после нижнего предела приводит к сближению температур плавления солевой фазы и процесса получения сплава алюминий — титан — бор; солевая корка размягчается, теряются механическая прочность и газонепроницаемость, т,е. повышаются потери бора с газовой фазой.

Увеличение соотношения масс хлорида калия и криолита выше 15:1 не влияет на механическую прочность и гаэонепроницаемость солевой корки, так как приводит к незначительному уменьшению массовой доли криолита в солевой смеси, что не влечет за собой коренных изменений в спекаемости солевой смеси и ее температуре плавления.

После введения фторбората калия под слой покровного флюса необходимо повысить температуру расплава до 850-900 C.

Это обусловлено необходимостью равно5

55 мерного распределения образующихся интермеллических соединений по всему объему сплава. При температуре ниже 850 С интерметаллиды плохо растворяются и концентрируются в данной части сплава. Увеличение температуры выше 900 С практически не влияет на осаждение соединений титана и бора.

Пример, Сплав готовят в индукционной печи ИАТ-6. В печь заливают 4000 кг жидкого алюминия. На поверхность расплава наносят смесь твердых солей хлорида калия и криолита толщиной 0,07 м, Под корпус солей при 670-690 С вводят порциями фторборат калия. Загрузка каждой порции завершается 2-минутным перемешиванием расплава. После загрузки последней порции расплав перемешивают 45 мин, повышают температуру до 850-900 С, вводят губчатый титан, перемешивают сплав

30 — 45 мин и разливают. Результаты извлечения бора в сплав при получении сплава алюминий-титан — бор представлены в таблице.

Параллельно для сравнения проводят получение лигатуры по способу-прототипу, В печь э ливают алюминий, нагревают до

880 С, поверхность расплавленного алюминия покрывают слоем жидкого хлористого калия, вводят порциями фторборат калия и титановую губку при непрерывном перемешивании расплава. После полного введения всех компонентов сплав перемешивают

45 мин и разливают.

Как видно из приведенных данных, применение предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает увеличение степени извлечения бора в сплав за счет образования плотного газонепроницаемо о слоя (корки) смеси хлорида калия и криолита, нанесенных на поверхность расплава; извлечение бора в сплав в предлагаемом способе на 2,5-6,2 выше, чем в способепрототипе (см.таблицу, примеры 2-4).

Кроме того, иэ таблицы видно, что при осуществлении способа с параметрами, выходящими за заявляемые граничные значения, положительный эффект не достигается.

Предлагаемый способ обеспечивает более высокую экологическую чистоту процесса по сравнению с известным, так как снижается количество газообразных выбросов в процессе получения сплава алюминийтитан — бор эа счет снижения температуры, при которой в расплавленный алюминий вводятся фторборат калия, а также за счет создания на поверхности расплава плотной, спеченной газонепроницаемой корки.

Применение предлагаемого способа позволит получить сплав алюминий- титан1671721 бор в промышленных масштабах с высоким усвоением бора из фторбората калия, Составитель О. Голыжникова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M. Кучерявая

Редактор И. Дербак

Заказ 2805 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ получения сплава алюминийтитан-бор в печи, включающий заливку жидкого алюминия. нанесение на его поверхность покровного флюса, содержащего хлорид калия, введение под слой флюса фторбората калия, губчатого титана. перемешивание и разливку, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения бора, в качестве покровного флюса используют смесь хлорида калия и криоли5 та, взятых в соотношении (7-15):1, перед нанесением флюса температуру жидкого алюминия поддерживают равной 670690 С, а после введения фторбората калия температуру расплава повышают до 85010 900 С,