Способ получения лигатуры алюминий-титан Советский патент 1993 года по МПК C22C1/03 

Изобретение 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

разливку лигатуры, титан вводят в алюмини- евотитановый расплав с исходной концентрацией титана 4-5 мас.% при температуре расплава на 150-350° С ниже температуры ликвидуса, при этом концентрацию титана 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 алгаминиевотитанового расплава для введения титана.

Введение титана в алюминиевотитано- вый расплав с определенной исходной концентраций титана (4-5 мас.%) при

00 W О

XI

Ы

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 в алюми- ниевотитановый расплав, имеющий определенную исходную концентрацию титана (4-5 мас.%) и одновременно температуру ниже температуры ликвидуса (на 150-350° С), уменьшается окисление вводимого титана и повышается скорость его растворения в расплаве, в результате чего 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 результате 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 процесса плавки. Уменьшение времени приготовления лигатуры, процесс разбавления концентрированного расплава и оставление части неразлитой лигатуры способствует повышению качества лигатуры за счет уменьшения числа образующихся игольчатообразных кристаллов химического соединения алюминия с титаном и уменьшения ликвации титана. От повышений качества лигатуры снижается ее удель- ный расход при модифицировании алюминия или его сплава без снижения модифицирующего эффекта. С использованием неразлитой части лигатуры в качестве алюминиевотитанового расплава для введения 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 увел имение 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 расплаве 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 произво

дительности процесса приготовления лигатуры за счет уменьшения коэффициента разбавления расплава.

Уменьшение температуры расплава менее, чем на 150° С ниже температуры ликви0 дуса 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

5 350° С ниже температуры ликвидуса - снижению усвояемости титана и ухудшению качества лигатуры при разливке.

Уменьшение неразлитой части лигатуры, используемой в качестве алюминиево0 титанового расплава для введения титана менее 0,33 общего обьема расплава и увеличение более 0,54 - ведет в первом случае к уменьшению, а во втором - увеличению содержания титана в лигатуре (соответствен5 но 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

0 более, чем 13,7 мас.%, а во втором - вести процесс плавки не представляется возможным из-за отсутствия свободной емкости печи для дальнейшего разбавления расплава. В результате поиска по патентной и

5 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

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.

П р и м е р 1. В алюминиевотитановый расплав - остаток неразлитой лигатуры (в количестве 2970 кг) - с концентрацией титана 4 мас.% 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 модифи- цированииалюминия исплавана 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.

П р и м е р 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 расплаве после его введения - 10 мае. % (всего введено 143 кг титана).

После разбавления концентрированного расплава алюминием (2960 кг) получают лигатуру с содержанием титана 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.

П римерЗ. Исходная концентрация 0 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 5 введения титана составляет соответственно 755° С и 880° С или на 350° С ниже температуры ликвидуса.

Концентрация титана в расплаве после его введения -.13,7 мас.% (всего введено 0 189 кг титана).

После разбавления концентрированного расплава алюминием (3520 кг) получают лигатуру с содержанием титана 5 мас.% в количестве 5,5 тн. 5 Усвояемость титана составляет 96,9%.

Неразлитая часть лигатуры для последующего введения титана - 1815 кг или 0,33 общего объема расплава.

В примерах 4-11 лигатуру получают 0 аналогично примерам 1-3 за пределами за- .явленных интервалов.

Получают лигатуру по известному решению.

Результаты испытаний приведены в 5 таблице.

Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа получения лигатуры алюминий - титан (примеры 1-3) обеспечивает повышение усвояемости на 0 11% абс. и сокращение потерь металла от 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 поаы- 5 шения качества лигатуры снижается ее расход при модифицировании алюминия или его сплава на 20%.

Формула изобретения

Способ получения лигатуры алюминий - 0 титан, включающий введение титана в расплав с перемешиванием, снятие шлака и разливку, отличающийся тем, что, с целью повышения усвояемости титане, сокращения потерь металла от окисления 5 расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижения расхода лигатуры при модифицировании за счет повышения ее качества, титан вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентраций титана 4-5 мас.% при

температуре расплава на 150-350° С ниже температуры ликвидуса, концентрацию титана в расплаве доводят до 7,2-13,7 мае. %, после чего расплав разбавляют элюминипри разливке лигатуры оставляют часть расплава, равную 0,33-0,54 общего его объема с использованием ее в качестве алюминие- вотитанового расплава для введением ти

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 при- модифицировании за счет повышения ее качества. Положительный эффект обеспечивается тем, что титан вводят в алюминиевоти- тановый 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 алюминиевоти- танового 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

ем до исходной концентрации титана, а 5 тана,