Способ обработки алюминиевых сплавов Советский патент 1991 года по МПК C22C1/06 C22B9/10 

Изобретение относится к производству сплавов в цветной металлургии, в частности к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, выплавляемых из 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 хлоридов, содержащий оксохлорид ниобия в количестве 2,0- 3,5 мас.%.

Безводная грануляция плава при сливе его их хлоратора, представляющая собой диспергирование струи солевого расплава с последующим принудительным охлаждением на поверхности рабочего органа грануля- тора, позволяет получить плав в виде чешуек или гранул, однородных по химическому составу, что важно для стабильности модифицирующего эффекта при обработке им алюминиевых сплавов. Кроме того, гранулированный плав обладает меньшей гигроскопичностью, т.е. поглощает меньшее количество влаги из воздуха, чем плав хлоридов, полученный в результате слива расплава из хлоратора и естественного его остывания в коробе. Это происходит потому, что на уплотненной поверхности гранул, имеющих мелкокристаллическую структуру, полученную при быстром охлаждении, образуется тончайший слой окислов. Причиной его образования является взаимодействие низкокипящих оксохлоридов плава с влагой воздуха по реакциям- .

О

XI

3

ч о

ТЮС 2+Н20 аТЮ2+2НС1(1)

VOC r -H20 V02+2HCl(2)

2NbOCI+3H20 Nb205+6HCI(3)

При принудительном охлаждении плава на воздухе (при сливе он имеет температуру 600-650°С) на поверхности гранул возможно образование небольшого количества ок- сохлорида алюминия, менее летучего, чем его хлорид:

А С1з+Н20з А ОСН-2НС1(4)

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

Оксохлорид ниобия наряду с оксохло- ридами 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 измельчению структуры и, улучшению механических свойств сплава.

Механизм перехода ниобия в алюминиевый расплав можно проследить по следующим реакциям ( К):

2ЫЬОС1з+Мдгг - МдО+ - Nba05+NbCl5+

+ -у-МдС12+130 ккал

(5)

2МЬС15+5Мдг 2МЬ+5МдС12+338,5ккал

(6)

3NbCl5+5AU 3Nb+5AICl3+189 ккал (7) Кроме того, оксохлормд ниобия частично разлагается с образованием оксида и пентахлорида:

5NbOCl3 Nb205+3NbCIs(8)

Образующийся в реакциях (5) и (8) оксид ниобия хлорируется затем по реакциям Nb205+3AICl3 2NbOCl3+3AIOCl(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 оксохлорида ниобия в плаве 2,0 мас.% из-за незначительного количества ниобия, попадающего в алюминиевый расплав модифицирующий и, соответственно, рафинирующий эффект снижается. При количестве оксохлорида ниобия в плаве более 3,5 мас.% дальнейшее улучшение свойств металла не наблюдается. Это связано с образованием новых фаз 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 барботирую- щего через толщу расплава хлористого алю- миния. Взаимодействуя с хлористым калием и натрием, хлорид алюминия образует легкоплавкие нелетучие при температу0 ре обработки (720-750°С) комплексы хлоралю инатов KAICU и NaAiCbi, которые, в свою очередь, взаимодействуют с магнием в расплаве, увеличивая эффективности рафинирования:

5 2КА1С14+ЗМдз 2АН-ЗМдС12+2КС1

2NaAlCl4+3Mg:Ј2AH-3MgC 2+2NaCI Благодаря образованию хлоралюмина- тов резко снижается вероятность попадания избытка хлорида алюминия (А1С1з) в

0 атмосферу и уменьшаются, соответственно, вредные газовыделения хлористого водорода, образующегося при разложении хлорида алюминия в атмосфере печи.

Капельки солей, образовавшиеся в ме5 талле при взаимодействии плава хлоридов, а затем хлоралюминатов с алюминиевым расплавом, поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются в

0 слое солевого расплава на границе фаз металл-флюс.

П р и м е р 1. Получают путем безводной грануляции на дисковом грануляторе плав хлоридов (в виде чешуек), имеющий с добав5 кой хлорида ниобия следующий химический состав, мас.%: хлорид алюминия 33; хлорид железа 0,6; оксохлорид ванадия 0,2; оксохлорид ниобия 3,5; хлорид натрия 15; хлорид . калия 35. В лабораторной электропечи рас0 плавляют 2 кг сплава АК 7 с повышенным содержанием магния, перегревают расплав до 750°С.

Для получения сплава с содержанием магния в пределах, требуемых ГОСТом, на5 до удалить из расплава 1 % магния. Установ- лено, что для удаления 1 кг магния необходимо 6-7 кг плава хлоридов. Так как 1 % составляет 20 г, то для удаления магния потребуется 120 г реагента. Масса отрабо0 тайного электролита магниевого производства в 1,5-2,0 раза больше массы плава хлоридов и составляет 200 г.

Отработанный электролит магниевого производства, измельченный предвари5 тельно 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 чего1 снимают шлак

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 макрошлифов.

Примеры выполнения предлагаемого способа приведены в таблице.

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

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

Замена криолитной технологии рафинирования алюминиевых сплавов от магния

позволяет в значительной степени сэкономить дефицитный дорогостоящий криолит и небезопасный в экологическом отношении (при разложении криолита выделяется F2). в результате чего снижается себестоимость

процесса обработки алюминиевого расплава и достигается положительный экологический эффект.

Формула изобретения Способ обработки алюминиевых сплаBOB, включающий введение в расплав рафи- нирующе-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.% ок- сохлорида ниобия, и введение его осуществляют под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства.

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 ок- сохлорид 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

Предлагаемый способ 7502,0 0,097 0,113

2,5 3,0 3,5 1,8 3,7

51

38 49 S3 60 71

63

208

210 208 207 183 200

184

232,4 2,10

230,0 231,8 231,8 178,А 191,0

189,4

2,08 2,11 2,09 (.65 1,81

1,74

0,0

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

36,0

Плав хлоридов подвергали грануляции н вводи лн лод слой отработанного электролита магниевого То же

Плав хлоридов подвергали грануляции н вводили под слой отраВотанного электроячта наг киевого пр-ва Плав не подвергали гранула цик, а слн в корова, после есте венного ох. цения к от

али атеы

тол