Способ получения лигатуры алюминий-титан

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к технологии получения лигатур на основе алюминия, содержащих титан, для модифицирования алюминия и его сплавов. Цель изобретения - повышение усвояемости титана, сокращение потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижение расхода лигатуры примодифицировании за счет повышения ее качества . Положительный эффект обеспечивается тем, что титан вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентрацией титана 4-5 мас.% при температуре расплава на 150-350° С ниже температуры ликвидуса , при этом концентрацию титана в расплаве доводят до 7,2-13,7 мас.%, после чего расплав разбавляют алюминием до исходной концентрации титана, а при разливке лигатуры оставляют часть расплава, равную 0,33-0.54 общего его объема, которую используют в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана. Усвояемость титана повышается на 11 абс.%. Потери металла от окисления расплава за счет уме-ньшения продолжительности плавки снижаются на 2,8 кг/т получаемой лигатуры , в том числе алюминия - на 2,4 кг/т. Расход лигатуры при модифицировании алюминия или его сплава уменьшается на 20% без снижения эффекта модифицирования . 1 табл. f Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)5 С 22 С 1/03

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5039894/02 (22) 27.04.92 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Братский алюминиевый завод (72) В.Э.Лисай, А.Н.Маленьких, И.В,Косов, В.А.Горбунов, Ю.А.Зверев и Ф,К,Тепляков (73) Братский алюминиевый завод (56) Альтман M.Á, и др. Плавка и литье легких сплавов, — M,: Måòàëëóðãèÿ, 1969, с.274. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ

АЛЮМИНИЙ-ТИТАН (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к технологии получения лигатур на основе алюминия, содержащих титан, для модифицирован ия алюминия и его сплавов. Цель изобретения— повышение усвояемости титана, сокращение потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижение расхода лигатуры при модифицировании за счет повышения ее каИзобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к технологии получения лигатур на основе алюминия, содержащих титан, для модифицирования алюминия и его сплавов.

Целью изобретения является повышение усвояемости титана, сокращение потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижение расхода лигатуры при модифицировании за счет повышения ее качества.

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения лигатуры алюминий— титан, включающему введение титана в расплав с перемешиванием, снятие шлака и

„„5U„„1836471 АЗ чества. Положительный эффект обеспечивается тем, что титан вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентрацией титана 4 — 5 мас.Я, при температуре расплава нэ 150-350 С ниже температуры ликвидуса, при этом концентрацию титана в расплаве доводят до 7,2 — 13,7 мас.g, после чего расплав разбавляют алюминием до исходной концентрации титана, а при разливке лигатуры оставляют часть расплава, равную 0,33-0.54 общего его обьема, которую используют в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана.

; Усваяемость титана повышается нг 11 абс., Потери металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки снижаются на 2,8 кг/т получаемой лигатуры, в том числе алюминия — на 2,4 кг/т.

Расход лигатуры при модифицировании алюминия или его сплава уменьшается "a

20 без снижения эффекта модифицирова- 2 ния. 1 табл. разливку. лигатуры, титан вводят в алюмини- (Ь евотитановый расплав с исходной концент- фь рацией титана 4 — 5 мас.% при температуре расплава на 150 — 350 С ниже температуры д ликвидуса, при этом концентрацию титана доводят до 7,2 — 13,7 мас. ь, после чего расплав разбавляют алюминием до исходной концентрации титана, а при разливке лига- Ы туры оставляют часть расплава, равную

0,33-0,54 общего его обьема, которую используют в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана, Введение титана в алюминиевотитэновый расплав с определенной исходной концентраций титана (4 — 5 мас. $) при

1836471 температуре расплава на 150 — 350 С ниже температуры ликвидуса с доведением концентрации титана в расплаве до 7,2 — 13,7 мас., последующим разбавлением полученного концентрированного расплава алюминием и оставлением неразлитой части лигатуры, равной 0,33 — 0,54 общего объема расплава, для использования ее в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана обеспечивает повышение усвояемости титана, сокращение потерь металла от окисления расплава и снижение расхода лигатуры при модифицировании,,Повышение усвояемости титана достигается тем, что при введении его B алюминиевотитановый расплав, имеющий определенную исходную концентрацию титана (4 — 5 мас. ) и одновременно температуру ниже температуры ликвидусэ (на

150 — 350 С), уменьшается окисление вводимого титана и повышается скорость его растворения в расплаве, в результате чего

20 снижаются потери титана при введении его в расплав. Уменьшение окисления титана обеспечивается снижением температуры расплава с улучшением условий для эффективного растворения титана в расплаве, чему способствует предварительное наличие в последнем титана, выполняющего роль затравки именно при пониженной температуре расплава. Снижение потерь и повышение эффективности растворения титана при введении его в расплав уменьшают продолжительность плавки в резульгате повышения скорости роста концентрации титана в расплаве, что ведет к сокращению потерь металла (алюминия и дополнительно — титана) от окисления расплава, Этому же способствует и снижение температуры 40 процесса плавки. Уменьшение времени приготовления лигатуры, процесс разбавления концентрированного расплава и оставление части неразлитой лигатуры способствует повышению качества лигатуры зэ счет уменьшения числа образующихся игольчатообразных кристаллов химического соединения алюминия с титаном и уменьшения ликвации титана, От повышения качества лигатуры снижается ее удель- 50 ный расход при модифицировании алюминия или его сплава без снижения модифицирующего эффекта. С использованием неразлитой части лигатуры в качестве алюминиевотитанового расплава для введе- 55 ния титана при получении новой партии лигатуры не требуется специальное приготовление такого расплава на чистом алюминии, связанное со значительными потерями титана, Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Уменьшение исходной концентрации титана в алюминиевотитановом расплаве (для введения титана) менее 4 мас, /, ведет к снижению усвояемости титана до такой степени, при которой за счет увеличения. времени приготовления лигатуры повышаются потери металла от окисления расплава, а увеличение более 5 мас. нецелесообразно из-за повышения вязкости расплава, в результате чего снижается качество лигатуры при ее разливке и увеличивается ее расход при модифицировании алюминия или его сплава.

Увеличение концентрации титана в расплэве после окончания его введения в расплав более 13,7 мас, ведет к повышению температуры расплава и снижению усвояемости титана, в результате чего увеличивается продолжительность плавки и повышаются потери металла от окисления расплава, а уменьшение менее 7,2 мас. нецелесообразно из-за снижения производительности процесса приготовления лигатуры за счет уменьшения коэффициента разбавления расплава.

Уменьшение температуры расплава менее, чем на 150 С ниже температуры ликвидуса ведет к снижению усвояемости титана и повышению температуры процесса, что приводит к увеличению потерь титана при его введении в расплав и повышению окисления расплава, а увеличение более, чем на

350 С ниже температуры ликвидуса — снижению усвояемости титана и ухудшению качества лигатуры при разливке.

Уменьшение неразлитой части лигатуры, используемой в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана менее 0,33 общего объема расплава и увеличение более 0,54 — ведет в первом случае к уменьшению. а во втором — увеличению содержания титана в лигатуре (соответственно менее 4 мас. / и более 5 мас. /),.

Для получения лигатуры с соблюдением заданного содержания титана (4 — 5 мас. ) в первом случае концентрацию титана в расплаве необходимо доводить до величины более, чем 13,7 мас,, а во втором — вести процесс плавки не представляется возможным из-за отсутствия свободной емкости печи для дальнейшего разбавления расплава.

B результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый способ получения лигатуры алюминий — титан для модифицирования алюминия и его сплавов от прототипа, а именно: позволяющими

1836471 обеспечить условия для предотвращения окисления титана при его введении в расплав и осуществления интенсивного замешивания и растворения титана в расплаве, в результате чего достигается эффективное усвоение титана с уменьшением продолжительности плавки и повышением качества лигатуры.

Реализация способа осуществляется при приготовлении алюминиево-титановой лигатуры (для модифицирования алюминия и его сплавов) в индукционной печи ИАТ-6.

Для получения лигатуры используют титан губчатый марки ТГ-110 по ГОСТ 17746-79 и первичный алюминия марок А5, А6, АО по

ГОСТ 11069 — 74.

Пример 1. В алюминиевотитановый расплав — остаток неразлитой лигатуры (в количестве 2970 кг) — с концентрацией титана 4мас. при температуре расплава 930 С или на 150 С ниже температуры ликвидуса, вводят титан, Температура расплава по мере введения титана повышается и после окончания его введения она составляет 990 С.

Всего вводят 105 кг титана (с учетом на потери), в результате чего его концентрацию в расплаве доводят до 7,2 мас. . Далее концентрированный расплав разбавляют алюминием (в количестве 2460 кг) с получением лигатуры (с содержанием титана 4 мас.%) в количестве 5,5 тн. Усвояемость титана составляет 96,4%. После снятия шлака лигатуру разливают в количестве 2530 кг.

Неразлитую часть лигатуры (2970 кг), равную 0,54 общего объема расплава, используют в качестве алюминиевотитанового расплава с исходной концентрацией титана для введения последнего, при приготовлении следующей партии лигатуры алюминий-титан. Полученную лигатуру алюминий-титан используют при модифицировании алюминия и сплава на его основе (АМГ2). На шлифах определяют структуру модифицированного алюминия и его сплава. Ведут контроль удельного расхода лигатуры с учетом качества модифицирования.

В примерах 2 и 3 лигатуру алюминий— титан получают аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

Пример 2, Исходная концентрация титана в алюминиевотитановом расплаве (до введения титана) — 4,5 мас. .

Расплав в количестве 2420 кг содержит

108,9 кг титана, Температура расплава в начале и конце введения титана составляет соответственно

840 С и 940 С или на 250 С ниже температуры ликвидуса.

Концентрация титана в расплзве после его введения — 10 мас. /, (всего введено

143 кг титана).

После разбавления концентрированного расплава алюминием (2960 кг) получают лигатуру с содержанием титзна 4.5 мас. в количестве 5,5 тн.

Усвояемость титана составляет 97,5%.

Неразлитая часть лигатуры для последующего введения титана — 2420 кг или

0,44 общего объема расплава.

Пример 3. Исходная концентрация титана в алюминиевотитановом расплаве (до введения титана) — 5 мас., Расплав в количестве 1815 кг содержит

90.8 кг титана.

Температура расплава в начале и конце введения титана составляет соответственно

755 С и 880 С или на 350 С киже температуры ликвидуса, Концентрация титана в расплаве после его введения — 13,7 мас. / (всего введено

189 кг титана), После разбавления концентрированного расплава алюминием (3520 кг) получают лигатуру с содержанием титана 5 мас.% в количестве 5,5 тн.

Усвояемость титана составляет 96,97.

Неразлитая часть лигатуры для последующего введения титана — 1815 кг или 0,33

15

25 общего объема расплава

В примерах 4 — 11 лигатуру получают аналогично примерам 1 — 3 за пределами за30 явленных интервалов, Получают лигатуру по известному решению, Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа получения лигатуры алюминий — титан (примеры 1 — 3) окисления расплава на 2,8 кг/т получаемой лигатуры (в том числе алюминия — на

2,4 кг/т) за счет уменьшения времени приготовления лигатуры на 20%. За счет повышения качества лигатуры снижается ее расход при модифицировании алюминия или его сплава на 20, Формула изобретения

Способ получения лигатуры алюминий— титан, включающий введение титана в расплав с перемешиванием, снятие шлака и разливку, отличающийся тем, что, с целью повышения усвояемости титана, сокращения потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижения расхода лигатуры при модифицировании зз счет повышения ее качества, титан вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентраций титана 4-5 мзс. npu

50

55 обеспечивает повышение усвояемости на

40 11% абс. и сокращение потерь металла от

1836471 температуре расплава нэ 150-350 С ниже температуры ликвидуса, концентрацию титана s pacn/Ease доводят до 7,2-13,7 мас,, после чего расплав разбавляют алюминием до исходной концентрации титана, а при разливке лигатуры оставляют часть расплава. равную 0,33-0,54 общего его объема с использованием ее в качестве алюминиевотитанового расплава для введением ти5 тана, Исходная концентрация титана, иас,2

° аоказатели енпература расплава, Неразлитая часть гм гатуры, доли ед. от оаи, объема аринеры

Концентрация титана после его вверасход лигатуры при модифициоовании, кг/т время приготовления

1 т лигатуры, 2 отн. содеряание титана в лигатуре, иас.Ф потери металла от окисления расплава кг/т отери тана усвоя мост ь

2 после введения титана нсходнод конентраиед итака нине ликвид са и его вел емЧ гз 41

*ения, иас.Ф н, /т

990 96,4

940 . 37 5

880 96 9

94o 97,5

94о 90,0

103о 9а,5

870 97,5

940 97,5

940 97,5

760 86,0

1085 87,0

1200

1,5

6,5

Температура перегрева .нал ликвидусои,ео

440 1га 86,0

1аа

7,à

0,7 а 4

Составитель А. Даукшис

Техред M,Mîðãåíòà/E Корректор А. Обручар

Редактор Е, Полионова

Заказ 3010 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2 я 1 o 48 я,, 74ь и „,Ц,54

5 ф., .!з,ф ф 0,33 в У 6 1:О,О 0,44 5 и 3" " 10,0 o,41:.

6 45 150 044

7 45 60 о44

8 4,5 10,0 0,23

9 4 5 1о а о 64

10 4,5 10,0 0,44

ll 4 5 10,0 . О, 44

1г

Известныд

35О гво

lOO

8Во вао

84о

Вдо

990 иоа

1,5 0,3.

E ° 2 0,3

r,6 О З

Е,5 0,3

З,З 0.5

4,7 0.7

1,2 0,2

1,2 0,3

1.2 0,3

7,30., 4

6.7 0,5

6,0

4,2

3,6

4, а

7,0

7,о

3,3

4,5

4, О

6,0

7,г

4 5

4,5

4,5

4,5

4,5

2,4

6,8

4,5

4-5 во

8о во во

1оа

8о

85 ва

1аа

1,4

l,2

1,1

1,6

1,6

1,3

1,2

1,3

1,5

1 7

1, 3