СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1995 года по МПК C22C1/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства сплавов на основе алюминия и кремния, содержащих один или более элементов из группы тугоплавких переходных металлов.

Известен способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов, включающий плавление алюминия, введение в расплав переходного металла, осуществляемое в виде сбрикетированной термической смеси его с алюминием (авт. св. СССР N 1759930, кл. С 22 С, 1992).

Недостатками данного способа являются большой расход алюминия, значительные затраты на приготовление брикетов, что ведет к повышению себестоимости сплава.

Известен способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий выплавку заэвтектического силикоалюминия, сплавление его с алюминием и введением меди и/или никеля в заэвтектический силикоалюминий при температуре 900-1400^оС в виде сплава с цинком (авт.св. СССР N 1286638, кл. С 22 С, 1987).

Недостатком данного способа является то, что для приготовления сплавов меди и/или никеля с цинком, используемых для введения их в силикоалюминий, требуются дополнительные затраты. Кроме того, использование данного способа ограничивается необходимостью присутствия в получаемом сплаве цинка.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сплавов на основе алюминия, включающий растворение легирующих элементов в предварительно перегретом расплаве алюминия, вводимых в виде лигатур или чистых металлов. Так, например, марганец вводят в виде кусков с размерами 30-40 мм в поперечнике при температуре расплава 900-1000^оС, медь в виде листов при температуре 800-850^оС, никель в виде пластин и гранул при температуре 950-1000^оС и т. д. (М.Б.Альтман и др. Плавка и литье алюминиевых сплавов. М. Металлургия, 1970, с. 161-163).

Недостатком известного способа является невысокая степень усвоения легирующих тугоплавких переходных металлов, что ведет к значительным потерям этих металлов. Из-за малой скорости растворения данных компонентов в алюминиевом расплаве увеличивается длительность плавки, что снижает производительность литейно-плавильного агрегата и за счет этого себестоимость сплава.

Целью изобретения является сокращение потерь легирующих тугоплавких переходных металлов за счет повышения степени их усвоения, уменьшение длительности плавки и снижение себестоимости сплава.

Цель достигается тем, что по способу получения алюминиевых сплавов, включающему легирование расплава кремнием и тугоплавкими переходными металлами с перемешиванием, охлаждение и разливку, тугоплавкие переходные металлы вводят в струю расплавленного кремния с температурой 1450-1750^оС, подаваемую в расплав алюминия или его сплава.

Введение тугоплавких переходных металлов в струю расплавленного кремния с температурой 1450-1750^оС, подаваемую в расплав алюминия или его сплава, обеспечивает сокращение потерь легирующих тугоплавких переходных металлов за счет повышения степени их усвоения, уменьшение длительности плавки и снижение себестоимости сплава.

Повышение степени усвоения легирующих тугоплавких переходных металлов достигается за счет интенсивного замешивания этих металлов в кремниевую жидкую струю и высокой скорости их растворения в расплавленном кремнии с температурой 1450-1750^оС. В расплав алюминия или его сплава поступает жидкая струя кремния с растворенными в ней тугоплавкими переходными металлами. Высокая скорость растворения и эффективное усвоение тугоплавких переходных металлов в кремниевой жидкой струе при заданных температурах и далее в расплаве алюминия или его сплава обеспечивает значительное сокращение длительности плавки, что ведет к увеличению производительности плавильно-раздаточного агрегата и за счет этого к снижению себестоимости сплава. Этому же способствует сокращение потерь легирующих тугоплавких переходных металлов от повышения степени их усвоения. Несмотря на повышение температуры расплава после введения в него расплавленного кремния потери металла от окисления расплава не увеличиваются, так как длительность плавки резко сокращается.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Снижение температуры жидкой кремниевой струи менее 1450^оС не представляется возможным из-за сближения температуры струи и температуры плавления кремния, а повышение более 1750^оС нецелесообразно из-за повышения потерь металла от окисления расплава.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно: позволяющими с помощью кремниевой жидкой струи осуществить эффективное растворение с перемешиванием вводимых в струю тугоплавких переходных металлов.

Реализация способа осуществляется при приготовлении алюминиево-кремниевых сплавов, содержащих один или более компонентов из группы тугоплавких переходных металлов. Для получения сплава используют кремниевую жидкую струю при выпуске ее из рудовосстановительной печи типа РКО-25КрИ после плавки кремния. В качестве легирующих тугоплавких переходных металлов используют марганец в виде кусков с размерами 30-40 мм в поперечнике, медь в виде листовых катодов и никель в виде пластин и гранул.

П р и м е р 1. В литейный ковш с расплавленным и подогретым до 750^оС алюминием в количестве 3955 кг (по расчету) по желобу вводят струю кремния с температурой 1450^оС, в которую в истоке желоба вводят тугоплавкий переходный металл-марганец в количестве 36,3 кг на плавку. Всего кремния вводят 1105 кг. Получают 5000 кг сплава с содержанием кремния 21% и марганца 0,7% который после охлаждения разливают. Степень усвоения марганца составляет 97,0%
В примерах 2 и 3 сплав Al-Si-Mn получают аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

П р и м е р 2. Температура кремниевой струи 1600^оС.

П р и м е р 3. Температура кремниевой струи 1750^оС.

В примере 4 сплав получают аналогично примерам 1-3 за верхним пределом заявляемого интервала.

Получают аналогичный сплав по известному способу (пример 5).

В примерах 6-9 получают сплав Al-Si-Сu аналогично примерам 1-4.

Получают аналогичный сплав по известному способу (пример 10).

В примерах (11-14) получают сплав Al-Si-Ni аналогично примерам 1-4 и 6-9.

Получают аналогичный сплав по известному способу (пример 15).

В примерах 16-19 получают сплав Al-Si-Mn-Cu-Ni (АК-21) аналогично примерам 1-3, 6-9 и 11-14.

Получают аналогичный сплав по известному способу (пример 20).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа получения алюминиевых сплавов обеспечивает повышение степени усвоения тугоплавких переходных металлов в среднем на 7,5 абс. и за счет этого сокращение их потерь в среднем в 5,5 раза. Время приготовления сплава на основе алюминия с добавками тугоплавких переходных металлов сокращается на 39% За счет повышения производительности процесса и сокращения легирующих тугоплавких переходных металлов снижается себестоимость сплава.

Использование: производство сплавов на основе алюминия и кремния. Сущность: введение тугоплавких переходных металлов в струю расплавленного кремния с температурой 1450 - 1750°С обеспечивает сокращение потерь легирующих тугоплавких переходных металлов. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий легирование расплава алюминия и его сплавов кремнием и тугоплавкими переходными металлами с перемешиванием, отличающийся тем, что легирование осуществляют струей расплавленного кремния с температурой 1450 1750^oС, а тугоплавкие переходные металлы подвергают дополнительному перемешиванию в струе расплавленного кремния.