Способ обработки алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к производству сплавов в цветной металлургии, а именно к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, выплавляемых из лома и отходов. Целью изобретения является повышение степени рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов. Согласно изобретению осуществляют введение в алюминиевый расплав гранулированный безводным способом плав хлоридов титанового производства, содержащий оксохлорид ниобия 2,0-3,5 мас.% под слой отработанного электролита магниевого производства . Капли солей, образовавшиеся в металле при взаимодействии плава хлоридов , а затем хлоралюминатов с алюминиевым расплавом, поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются в слое солевого расплава на границе фаз металл-флюс . 1 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi)s С 22 С 1/06, С 22 В 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4750652/02 (22) 18.10.89 (46) 15.09.91, Бюл. М 34 (71) Усть-Каменогорский титаномагниевый комбинат им. 50-летия Октябрьской революции (72) B.È. Гель. И.E. Тодораки, А.И. Погорелов, Д.Е. Корнаков, Л.М. Слышев, P.Ñ. Исламов, П.П. Ткаченко, В.С. Луговой и С, В. Тишевецкий (53) 669.715.018(088.,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1171552, кл. С 22 С 1/06, 1983. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к производству сплавов в цветной металлургии, а именно к способам рафинирования и модифицироваИзобретение относится к производству сплавов в цветной металлургии, в частности к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, выплавляемых иэ лома и отходов.

Цель изобретения — повышение степени рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, Согласно изобретению в алюминиевый расплав под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства вводят гранулированный безводным способом плав хпоридов, содержащий оксохлорид ниобия в количестве 2,03,5 мас.7ь.

Безводная грануляция ппава при сливе его их хлоратора, представляющая собой диспергирование струи солевого расплава с последующим принудительным охлаждени Ы, 1677079 А1 ния алюминиевых сплавов, выплавляемых иэ лома и отходов, Целью изобретения является повышение степени рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов.

Согласно изобретению осуществляют введение в алюминиевый расплав гранулированный безводным способом ппав хлоридов титанового производства, содержащий оксохлорид ниобия 2,0-3,5 мас. под слой отработанного электролита магниевого производства. Капли солей, образовавшиеся в металле при взаимодействии ппава хпоридов, а затем хлоралюминатов с алюминиевым расплавом, поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются в слое сопевого расплава на границе фаз металл-флюс. 1 табл, ем на поверхности рабочего органа гранупятора, позволяет получить ппав в виде чешу- (Ь ек или гранул, однородных по химическому составу, что важно для стабильности моди.фицирующего эффекта при обработке им алюминиевых сплавов. Кроме того, гранулированный плав обладает меньшей гигроско- О пичностью, т.е. поглощает меньшее количество влаги из воздуха, чем плав хлоридов, полученный в результате слива расплава иэ хпоратора и естественного его ъ остывания в коробе. Это происходит потому, что на уплотненной поверхности гранул, имеющих мелкокристалпическую структуру, полученную при быстром охлаждении, образуется тончайший слой окислов.

Причиной его образования является взаимодействие низкокипящих оксохпоридов плава с влагой воздуха по реакциям: .

1677079

Ti0CIz+Hz0 Т!Оз+2НС! (1)

VOCI," H20 V0z+2HCI . (2) зчьоС1+Зн20=1!Ь205+6нС! (3)

При принудительном охлаждении плава на воздухе (при сливе он имеет температуру

600-650 С) на поверхности гранул возможно образование небольшого количества оксохлорида алюминия, менее летучего, чем его хлорид:

AlCla+H20 А!ОС!+2НС! (4)

Кроме того, плотная структура гранул позволяет получить материал без пылевой фракции, что снижает потери плава при обработке алюминиевого расплава и позволяет уменьшить количество плана при неизменной массе металла.

Оксохлорид ниобия наряду с оксохлоридами титана и ванадия, являющимися компонентами плава хлоридов, взаимодействует с алюминиевым расплавом. При этом незначительное количество ниобия, попадающее в алюминиевый сплав, модифицирует его, образуя новые центры кристаллизации (совместно с титаном), что приводит к иэмельчению структуры N улучшению механических свойств сплава, Механизм перехода ниобия в алюминиевый расплав можно проследить по следующим реакциям (тра=1000 К):

21!ЬОС!э+Му =- — MgO+ — NbzOg+NbCIs+

1 1

2 2

+ — Mg С! +130 ккал

2 (5)

2Nb CIA+5M g 2Nb+5Mg C12+338,5 ккал (6)

ЗЫЬС1ь+5А1-ЗМЬ+5А! С!э+189 ккал (7)

Кроме того, оксохпорид ниобия частично разлагается с образованием оксида и пентахлорида;

5М ЬОС!3«-1 1 Ь205+ЗИЬС!5 (8)

Образующийся в реакциях (5} и (8) оксид ниобия хлорируется затем по реакциям 1чЬгО +ЗА!С!з -2ИЬОС!э+ЗА!ОС! (9)

Таким образом, оксохлорид ниобия позволяет не только модифицировать металл, но и рафинировать дополнительно расплав от магния и, барботируя через расплав, попутно удалять водород, При содержании оксохпорида ниобия в ппаве 2,0 мас, из-эа незначительного количества ниобия, попадающего в алюминиевый расплав модифицирующий и, соответственно, рафинирующий эффект снижается, При количестве оксохлорида ниобия в плаве более 3,5 мас; j дальнейшее улучшение свойств металла не наблюдается. Это связано с образованием новых фаэ компонентов сплава с ниобием, огрубляющих структуру металла.

Введение плава хлоридов под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства, состоящего из хлоридов калия, магния, натрия, позволяет избежать потерь избыточного барботирующего через толщу расплава хлористого алюминия. Взаимодействуя с хлористым калием и натрием, хлорид алюминия образуетлегкоплавкие нелетучие притемпературе обработки (720-750 С) комплексы хлоралюь,инатов KAICI4 и МаА1С! !, которые, в свою очередь, взаимодействуют с магнием в расплаве, увеличивая эффективноств рафинирования:

2 КА1 С!А+3 М9ЖА!+3 М9С!2+2 КС!

2йаА1 С14+ЗМ92А1+ЗМ9C!z+2NaCI

Благодаря образованию хлоралюминатов резко снижается вероятность попадания избытка хпорида алюминия (А1Сlз) s атмосферу и уменьшаются, соответственно, вредные газовыделения хлористого водорода, образующегося при разложении хлорида алюминия в атмосфере печи, Капельки солей, образовавшиеся в металле при взаимодействии плава хлоридов, а затем хлорапюминатов с алюминиевым расплавом; поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются в слое солевого расплава на границе фаз ме- талл — флюс.

Пример 1. Получают путем безводной грануляции на дисковом грануляторе плав хлоридов (в виде чешуек), имеющий с добавкой хлорида ниобия следующий химический состав, мас.,ь: хлорид алюминия ЗЗ; хлорид железа 0,6; оксохлорид ванадия 0,2; оксохлорид ниобия 3 5; хлорид натрия 15; хлорид калия 35. В лабораторной электропечи расплавляют 2 кг сплава АК 7 с повышенным содержанием магния, перегревают расплав до 750 С.

Дпя получения сплава с содержанием магния в пределах, требуемых ГОСТом, надо удалить иэ расплава 1 магния, Установлено, что для удаления 1 кг магния необходимо 6 — 7 кг плава хпоридов. Так как

17, составляет 20 г, то дпя удаления магния потребуется 120 r реагента. Масса отрабо-. танного электролита магниевого производства в 1,5-2,0 раза больше массы плава хлоридов и составляет 200 r.

Отработанный электролит магниевого производства, измельченный предварительно до крупности частичек 3-5 мм, расплавляют на поверхности расплава. Затем с помощью погружной центрифуги вводят расчетное количество гранулированного плава хлоридов. Центрифугу извлекают, отстаивают расплав, после чего:снимают шлак

1677079

Макрострукл» рв (моПримечание

Механнческне свойства сплаСодерханна пресных примесей в сппаее

Содернанне

Ппав

Темпе

Отработанный

7ytrpItхопнчПрп- Состав мер отработанного электролита наг нневого пранэвод ства, мас.Z остав ра тур а огра ботанного сплава > ес ость оксорндов, кг элекг хлорное, ас. 2

Водород (Б,О), м /IOO г> мй днфнцнМагм (811) ь апа хло рндв ннобна в расплаве хлорпдов, мас.2 ролнт, хг

Предел прочности на раэ

PttB

6I

Мпа

pyttIQIIII э(факт), к-во верех на

1 см нлнфа

ЛО РНов

Отпоснельное спососость по длннсне

2 лопать

tttIry) прнвев эа

О сут

Предлагаемый способ

750 2,0 О 097 0,113

0,51 208

232,4 2,10 0,0

План хлорндов подвергалн грануллцнн и вводн

ЛН ЛОД СЛОЙ отработанного

1 электролнта магниевого

1 КС1 72,0 41С1э 33,0

КЛС1 ° 18,0 FeC1> 0,6

МВС1э 12 0 1(СС1 0,2

СаС1а 2,5 IIaCI 15,0

КС1 35,0

8iO до 10,0

4 2 пр-ва

То ве

230,0

231, 8

231, 8

178,4

191,0

I

II п

2,08 0,0

2,11 OIO

2,09 0,0

1,65 l 0,0

1,81 0,0

208

207

183

200

I и н н

It м

1 е

II

0,38

0>49

0,53

1,60

1,71

II

11

I

tI е н

2,5

3,0

3,5

198

3,7

° I

tI и п

° I

I1

I и

1t II

I84 189>4 1,74 36,0

1,63

2 ° 5

Ън181 191,3

1,84

32,0 н

1,73

2 5 и

Иэвестннй способ н н

140 174,0 1,50 36;0

153 94,0 1,05

TI ВЕ

Бсэ обработкн м

1 ° 67

I,59 и м

° 1 о9 и и разливают металл по формующим средствам: в кокили для образцов, испытуемых на разрыв, для определения химического сплава, для образцов на определение водорода, оксида алюминия, для изготовления макро- 5 шлифов.

Примеры выполнения предлагаемого способа приведены в таблице.

Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает улучшение качества 30 алюминиевых сплавов за счет более высокой степени рафинирования и модифицирования и уровня механических свойств.

Введение плава хлоридов под слой расплавленного отработанного электролита 15 магниевого производства и предварительная безводная грануляция плеве хлоридов обеспечивают снижение вредных пылевых и газовых выбросов в атмосферу в процессе рафинирования и модифицирования. 20

Замена криолитной технологии рафи0 нирования алюминиевых сплавов от магния позволяет в значительной степени сэкономить дефицитный дорогостоящий криолит и небезопасный в экологическом отношении (при разложении криолита выделяется Fz). в результате чего снижается себестоимость процесса обработки алюминиевого расплава и достигается положительный экологический эффект.

Формула изобретения

Способ обработки алюминиевых сплавов, включающий введение в расплав рафинирующе-модифицирующего агента, содержащего плав хлоридов титанового производства и отработанный электролит магниевого производства в соотношении (1,5 — 2,0):1, отличающийся тем, что, с целью повышения степени рафинирования и модифицирования, в качестве плава хлоридов используют гранулированный безводным методом плав хлоридов титанового производства, содержащий 2,0 — 3,5 мас.$ оксохлорида ниобия, и введение его осуществляют гюд слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства.

План хлорндов падве ргалн грануллцнн н вводили под слой отработанного электролнта маг нневого пр-ва

Плав не подвергалн гранула цнн, а слнвалн в короба, аатем после естесг венного охланценна н отстал нэмельчвлн н, подавалн под слой отработанного электролн. та

Плав вводнлн в смесь с отработанньм электролитом