Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор

 

Использование: получение модификаторов в виде лигатуры алюминий-титан-бор из вторичного алюминия, содержащего магний. Задача: снижение затрат, улучшение условий труда. Сущность изобретения: вторичный алюминий, содержащий магний, нагревают до 900 - 950^oC, вводят титан и борсодержащую шлаколигатуру на основе алюминия. Реакционную смесь выдерживают в течение 40 - 60 мин. Положительный эффект: снижаются затраты на 15 - 20% и улучшаются условия труда. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении борсодержащей лигатуры на основе алюминия, например алюминий-титан-бор.

Известные способы получения борсодержащих лигатур на основе алюминия предусматривают растворение бора в расплаве алюминия (Лебедев В.М. Производство алюминиевых лигатур. М. 1969 г. с. 153). Для увеличения содержания бора в сплаве его вводят в смеси с алюминием и графитом в соотношении 1:1:2 под зеркало металла (Авт. свид. СССР, N 463733, кл. C22C 21/00, опубл. 10.07.75 г.).

Основным недостатком этих способов является использование дорогостоящего бора.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения лигатуры алюминий-титан-бор, согласно которому в сплав алюминий-титан при 1000-1100^oС вводят сухой тетрафторборат калия (KBF₄) в количестве 10-15% от массы расплава (Пат. ПНР N 136357, кл. C22C 1/03, опубл. 28.11.86 г.). Использование KBF₄ при получении лигатуры определяет относительно высокие затраты. Кроме этого, в процессе получения лигатуры выделяются токсичные газообразные фтористые соединения алюминия, бора, водорода.

Задачей изобретения является снижение затрат и улучшение условий труда.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающем введение в расплавленный алюминий титана и борсодержащей присадки, согласно изобретению, в алюминий дополнительно вводят магнийсодержащий материал а в качестве присадки используют борсодержащую шлаколигатуру на основе алюминия.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Для получения борсодержащей шлаколигатуры используют шлаки производства сплавов на основе алюминия, например силуминов, и кристаллическую борную кислоту. При этом восстанавливаемый с участием водорода бор взаимодействует с кремнием и алюминием, суммарное содержание которых в шлаке силуминового производства составляет 50-60% Однако относительно малое количество водорода в расплаве не обеспечивает полного восстановления борного ангидрида, поэтому в шлаколигатуре возможно наличие оксида бора. Кроме этого, бор является сильным восстановителем по отношению к SiO₂, присутствующем в шлаке, что способствует увеличению количества борного ангидрида в шлаколигатуре. Наличие оксидов в шлаколигатуре ограничивает область ее применения. Одним из возможных направлений использования борсодержащей шлаколигатуры является ее применение в качестве шихтового материала при получении лигатуры алюминий-титан-бор. При этом исключается использование дорогостоящего фторбората калия. Замена фторбората калия на борсодержащую шлаколигатуру приводит не только к снижению затрат на получение лигатуры Al-Ti-B, но и к улучшению условий труда, поскольку из процесса выводится фторсодержащий реагент. Для восстановления борного ангидрида, содержащегося в шлаколигатуре, можно использовать магнийсодержащий материал. При этом в качестве магнийсодержащего материала можно использовать вторичный алюминий, содержащий магний.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом. Расплавляют алюминий и вводят в него вторичный алюминий, содержащий магний до получения сплава с 10% Mg, затем вводят титан в количестве, обеспечивающем его содержание в расплаве приблизительно 5% После растворения титана в расплав вводят борсодержащую шлаколигатуру. Процесс осуществляют при температуре 900-950^o в течение 40.60 мин. При этом возможно использование в процессе ванны из вторичного алюминия при содержании в нем Mg до 10% Способ проверен в лабораторных условиях.

Пример 1. Получали лигатуру алюминий-титан-бор по предлагаемому способу в лабораторной электрической печи сопротивления. В алундовом тигле расплавляли вторичный алюминий, содержащий 9% магния, в количестве 1 кг. После нагрева расплава до 900^oC ввели 50 гр титана. В полученный сплав ввели шлаколигатуру, содержащую 3,2% бора, в количестве 40% от массы расплава. После выдержки расплава при температуре опыта в течение 40 мин сняли шлак и слили сплав, который анализировали на содержание в нем титана, бора и магния. Результаты опыта приведены в таблице (опыт N 1).

Пример 2. Получали лигатуру по методике примера 1, при этом использовали алюминий, легированный 5% магния (опыт N 2).

Пример 3. Получали лигатуру по методике примера 1, при этом использовали вторичный алюминий, содержащий 3% магния (опыт N 3).

Пример 4. Получали лигатуру по прототипу при 1000^oС. В расплавленном алюминии (1 кг) растворили 50 гр титана и ввели 100 гр фторборат калия и выдержали расплав при 1000^oС в течение 40 мин (опыт N 4).

Как видно из представленных данных, использование предлагаемого способа позволяет получать лигатуру, близкую по содержанию титана и бора (опыты 1. 3), к лигатуре, получаемой по известной технологии (опыт 4) с применением фторбората калия.

Применение предлагаемого способа в промышленности позволит снизить затраты на приготовление лигатуры алюминий-титан-бор на 15.20% и улучшить условия труда за счет исключения из процесса фтористых солей и, соответственно, токсичных газообразных фторидов бора, водорода и др.

Формула изобретения

Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающий введение в расплавленный алюминий титана и борсодержащей присадки, отличающийся тем, что в алюминий дополнительно вводят магнийсодержащий материал, а в качестве присадки используют борсодержащую шлаколигатуру на основе алюминия.

РИСУНКИ

Рисунок 1