Способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов

 

Использование для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Сущность: в расплав алюминия вводят компонент, образующий с алюминием эвтектику, осуществляют загрузку губчатого титана и фторбората калия в смеси с хлоридом калия при их соотношении (4,3- 4,9) 1 по массе 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 1/02, 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4919596/02 (22) 14.03.91 (46) 07.11.92.Бюл,N 41 (71) Сибирский металлургический иНститут им. Серго Орджоникидзе и Новокузнецкий алюминиевый завод (72) Т.К.Демыкина, В.П.Кадричев, М.С.Колесов, В.А.Дегтярь, М,Я.Минцис, С.В.Волков и

А.Ф,Пинаев (73) Новокузнецкий алюминиевый завод (56) Авторское свидетельство СССР

N.. 1696551, кл, С 22 С 1/02, 1989.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, используемых для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов, одним иэ компонентов которых может быть кремний, магний или медь.

Наиболее близким к заявляемому по . технической сущности является способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия, введение компонента (Mg,, Sl или Cu), образующего с алюминием сплав эвтектического состава, загрузку фторбората калия при 600-650 С, введение губчатого титана под слой образовавшегося флюса при 800-950 С.

Недостатком данного способа являются потери фторбората калия, которые составляют 20-30%.

Целью изобретения является увеличение степени извлечения бора и титана в лигатуру, сокращение потерь исходного

SU 1774964 А3 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ ДЛЯ

МОДИФИЦИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ (57) Использование: для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Сущность: в расплав алюминия вводят компонент, образующий с алюминием эвтектику, осуществляют загрузку губчатого титана и фторбората калия в смеси с хлоридом калия при их соотношении (4,34,9):1 по массе. t табл. сырья и выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающем расплавление алюминия, введение компонента, образующего с алюминием сплав эвтектического состава, загрузку фторбората калия и губчатого титана, введение фторбората калия осуществляют в смеси с хлоридом калия при соотношении фторбората калия к хлориду калия (4,3-4,9):1 по массе. о»

Обоснование данного способа сводится 4»ь. к следующему: как известно, диаграмма плавкости системы KCI-KB F4 относится к эвтектическому типу с эвтектической точкой диаграммы, соответствующей 483 С, при содержании 18% КО и 82% KBF4, что соответствует отношению KBF4;KCl=4,6,1.

Введение фторбората калия в смеси с хлоридом калия позволяет снизить температуру плавления с 54" С у фторбарата калия

1774964 до 483 С у эвтектической смеси и уменьшить разложение КВЕ4.

Образующийся по реакции

Al+KB F4=B+KF+AtFg калиевый криолит в смеси с хлоридом калия выполняет роль покровного флюса.

При введении первой порции смеси фторбората и хлорида калия из-эа взаимодействия алюминия с фторборатом калия по реакции на поверхности алюминия образуется твердая корка смеси фторидов с хлоридом калия, которая не дает возможность газообразным фторидам бора покинуть зону взаимодействия, Введение последующих порций смеси под корку образующегося на поверхности слоя твердого электролита приводит к накоплению покровного флюса и его расплавлению. Введение титана проводят под слой жидкого покровного флюса при 800-950 С.

Таким образом, использование эвтектической смеси KCI-KBF4 и ее порционное введение по сравнению с прототипом позволяет увеличить степень усвоения бора за счет уменьшения разложения фторбората калия.

Увеличение степени усвоения бора позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу.

Использованием смесей фторбората калия с хлоридом калия за пределами, ограниченными соотношением (4,3-4,9):1, поставленная цель не достигается, так как температура плавления смеси повышается и разложение фторбората калия усиливается, Пример 1. В графитовом тигле расплавляли 280 r алюминия технической чистоты марки Aá (ГОСТ 11069-74) и при

680-700 С вводили предварительно нагретую до 300 С медь катодную марки MOOK (ГОСТ 859-78) массой 170г, Для снижения температуры расплава до требуемой (600620ОС) добавляли твердый алюминий массой 70ã. После растворения меди при перемешивании вводили 62г смеси фторбората и хлорида калия в отношении 4,3:1 десятью порциями по бг каждая в течение

20-30 мин. Затем повышали температуру расплава до 850 С и под слой образовавшегося флюса загружали губчатый титан марки

ТГ 110(ГОСТ 17746-79) массой 30г. Расплав выдерживали при перемешивании 30-35 мин и производили разливку. В лигатуре определяли содержание бора. титана, меди и рассчитывали степень усвоения бора и титана.

Пример 2. В графитовом тигле расплавляли 450г алюминия при 700-720 С, загружали предварительно нагретый до

100-200"С кремний марки Крl (ГОСТ 216969) массой 60г. После растворения кремния при перемешивании порциями по -бг каждая вводили смесь фторбората и хлорида

5 калия массой 62г. В дальнейшем процесс вели, как описано в примере 1.

Пример 3. В графитовом тигле расплавляли 450г алюминия при 670-690 С, загружали 30г магния марки Mr (ГОСТ 804-74).

10 При растворении магния при температуре расплава не выше 650 С, которую получали вводя 50г твердого алюминия порциями по бг каждая, подавали смесь фторбората и хлорида калия массой 62г. В дальнейшем

15 процесс вели, как описано в примере 1.

Остальные опыты проводили варьируя соотношение фторбората к хлориду калия

4,6:1, 4,9:1, 4.0:". Результаты опытов приведены в таблице, 20 Для сравнения на том же оборудовании получена лигатура по способу-прототипу.

В графитовом тигле расплавляли 280г алюминия технической чистоты марки Аб (ГОСТ 11069 -74) и при 680 С вводили пред25 варительно нагретую до 300 С медь катодную марки МООк (ГОСТ 859-78) массой 170г, Затем добавляли твердый алюминий массой

70г. После растворения меди и снижения температуры вводили 50г фторбората калия

30 марки "ХЧ" (ГОСТ 9532-75). После перемешивания в течение 25 мин повышали температуру расплава до 800 С и под слой образовавшегося флюСа вводили губчатый титан марки ТГ 110 (ГОСТ 17746-79) массой

35 430г. Расплав перемешивали в течение

30 мин и производили разливку..

Как видно из данных таблицы, применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом повышает степень усвоения бо40 ра и титана, в лигатуру, что обеспечивает сокращение потерь исходного сырья и выбросов вредных веществ в окружающую среду, Полученная лигатура может найти при45 менение для модифицирования сплавов на основе алюминия.

Предлагаемый способ опробован на Новокузнецком алюминиевом заводе.

50 Формула изобретения

Способ получения лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия, введение

55 компонента, образующего с алюминием сплав эвтектического состава, загрузку фторбората калия и губчатого титана, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени извлечения бора и титана в лигатуру. сокращение потерь исходного сырья и

1774964

5 вляют s cMec» c a » 0 21I1»11 11p»»x спотношении (4,3-4,9):1 по массе. выбросов вредных веществ в окружающую среду, загрузку фторбора ra калия осущестСодервание компонентов, мас t Степень усвоения,3 йедь Кремний Иагний J Бор титан бора титана

М Способ пп

Соотнощение

30,70

10,20

5,61

32,82

9,85

5,76

30,51

9,91

5,70

30,62

32,00

30,6

9,6

:,в

Составитель Т.Демикина

Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Редактор С.Кулакова

Заказ 3944 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно»здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

8

11

12

13

Заявляемый

II

ll

«I I«

II

II

11

II

«I 1«

11

II

Прототип

II

4,3:1

4 ° 3:1 .

413:1

4,6;1

4,6:1

4,6:1

4,9:1

4,9 1

4,9:1

4,0:1

5,2:1

0,66 4,68

0,56 4,01

0,59 4,26

0,70 4,71 о,5е 4,12

0,62 4,37

0,68 4,71

0,56 3,97

0,61 4,30 о,61 4,ze

0,62 4,36

0,63 4,59

0,52 3,81

0,58 4,24

Вг,5

75,6

76,6

88,6

7В, 4

86,1

75,6

78,z

78,2

79,5

86;7

78 ° 6

80,4

87,2

80,8

82,4

87,2

92 ° 3

81,1

76,4

8о,7