Способ обработки алюминиевых сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИРЕСПУБЛИК 1677079(51)5 С 22 С 22 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сповышение степе- одифицирования ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1171552, кл. С 22 С 1/06, 1983.(57) Изобретение относится к производствусплавов в цветной металлургии, а именно кспособам рафинирования и модифицироваИзобретение относится к производству сплавов в цветной металлургии, в частности к способам рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, выплавляемых иэ лома и отходов.Цель изобретения -ни рафинирования и малюминиевых сплавов,Согласно изобретению в алюминиевый расплав под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства вводят гранулированный безводным способом плав хпоридов, 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 охлаждениния алюминиевых сплавов, выплавляемых иэ лома и отходов, Целью изобретения является повышение степени рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов, Согласно изобретению осуществляют введение в алюминиевый расплав гранулированный безводным способом ппав хлоридов титанового производства, содержащий оксохлорид ниобия 2,0-3,5 мас. под слой отработанного электролита магниевого производства. Капли солей, образовавшиеся в металле при взаимодействии ппава хпоридов, а затем хлоралюминатов с алюминиевым расплавом, поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются в слое сопевого расплава на границе фаз металл-флюс. 1 табл,ем на поверхности рабочего органа гранупя- ь тора, позволяет получить ппав в виде чешу- с ек или гранул, однородных по химическому составу, что важно для стабильности моди.фицирующего эффекта при обработке им алюминиевых сплавов. Кроме того, гранулированный плав обладает меньшей гигроско- О пичностью, т.е. поглощает меньшее количество влаги из воздуха, чем плав хлоридов, полученный в результате слива расплава иэ хпоратора и естественного его ъ остывания в коробе. Это происходит потому, что на уплотненной поверхности гранул, имеющих мелкокристалпическую структуру, полученную при быстром охлаждении, образуется тончайший слой окислов. Причиной его образования является взаимодействие низкокипящих оксохпоридов плава с влагой воздуха по реакциям:,50 55 Т 10 С 1 г+НгОзв ТОг+2 НС (1) ЧОС 1,"фНгОфф- ЧОг+2 НС . (2) 21 1 ЬОС+ЗНг 0=1 Ьгов+6 НС (3) При принудительном охлаждении плова на воздухе (при сливе он имеет температуру 600-650 С) на поверхности гранул возможно образование небольшого количества оксохлорида алюминия, менее летучего, чем его хлорид:АС 13+НгО АОС+2 НС (4) Кроме того, плотная структура гранул позволяет получить материал без пылевой фракции, что снижает потери плава при обработке алюминиевого расплава и позволяет уменьшить количество плана при неизменной массе металла.Оксохлорид ниобия наряду с оксохлоридами 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 иэмельчению структуры и улучшению механических свойств сплава,Механизм перехода ниобия в алюминиевый расплав можно проследить по следующим реакциям (тр=1000 К);2 МЬОС 13+Мд -" - МдО+ - МЬг 05+МЬС 15+1 12 2(6)ЗЫЬС 15+5 А -ЗМЬ+5 А Сэ+189 ккал (7) Кроме того, оксохпорид ниобия частично разлагается с образованием оксида и пентахлорида;5 МЬОС 1 з -КЬг 05+ЗИЬС 15 (8) Образующийся в реакциях (5) и(8) оксид ниобия хлорируется затем по реакциямМ Ьг 05+ЗА 1 С 1 з8 ЬО С 1 з+ЗА ОС (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 оксохпорида ниобия в ппаве 2,0 мас,о из-эа 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 фаэ компонентов сплава с ниобием, огрубляющих структуру металла. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Введение плава хлоридов под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства, состоящего из хлоридов калия, магния, натрия, позволяет избежать потерь избыточного барботирующего через толщу расплава хлористого алюминия. Взаимодействуя с хлористым калием и натрием, хлорид алюминия образуетлегкоплавкие нелетучие притемпературе обработки (720-750 С) комплексы хлоралюь инатов КАС 4 и МаА 1 С 14, которые, в свою очередь, взаимодействуют с магнием в расплаве, увеличивая эффективноств рафинирования:2 КА 1 С 14+ЗМдМА+3 Мд С 1 г+2 КС 12 йаА 1 С 14+ЗМдФ 2 А 1+ЗМдС 1 г+2 йаС Благодаря образованию хлоралюминатов резко снижается вероятность попадания избытка хпорида алюминия (А 1 С 1 з) в атмосферу и уменьшаются, соответственно, вредные газовыделения хлористого водорода, образующегося при разложении хлорида алюминия в атмосфере печи,Капельки солей, образовавшиеся в металле при взаимодействии плава хлоридов, а затем хлорапюминатов с алюминиевым расплавом; поднимаясь к поверхности металла, адсорбируют неметаллические примеси, которые затем концентрируются вслое солевого расплава на границе фаз ме-талл - флюс.П р и м е р 1. Получают путем безводной грануляции на дисковом грануляторе плав хлоридов (в виде чешуек), имеющий с добавкой хлорида ниобия следующий химическийсостав, мас.,4: хлорид алюминия ЗЗ; хлорид железа 0,6; оксохлорид ванадия 0,2; оксохлорид ниобия 3,5; хлорид натрия 15; хлорид калия 35. В лабораторной электропечи расплавляют 2 кг сплава АК 7 с повышенным содержанием магния, перегревают расплав до 750 С.Дпя получения сплава с содержанием магния в пределах, требуемых ГОСТом, надо удалить иэ расплава 1 магния, Установлено, что для удаления 1 кг магния необходимо 6 - 7 кг плава хпоридов, Так как 1; составляет 20 г, то дпя удаления магния потребуется 120 г реагента. Масса отрабо-. танного электролита магниевого производства в 1,5-2,0 раза больше массы плава хлоридов и составляет 200 г.Отработанный электролит магниевого производства, измельченный предварительно 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 чего, снимают шлак1677079 Мвкрострукт 1 ре (моПримечание Механическиесвойства сллаСодерваине нреаиых лримесей в сляаее Соде р"наинеохсоПяав 1 еып- ратура отработанного сплава С Отр або"таииый игро- холич Прн" Состав иер отработанногоэлектролита иаг ииевоголраиэвод ства,мас 2 остав ость Рылов кгЕС 1 72, О А 1 С 1 33, О 4ВЛС 1 18,0 УеС 11 0,6МВС 1 12,0 )ГОС 1 0,2СаС 1 з 2,5 аС 1 15,0С 1 35,0810 до 10,0 План хлоридов лодвергалн гр нуляцин н вво ли лед слой отработанного 0,0,0 ,О 0,38 2100,49 208 0,53 207 1,60 183 1,71 200 2,08 2,11 2,09 1,65 1,81 25 3,0 35 1,8 3,7 о в н м 0,0 0,0 Плае хлорлодве ргалинуляциндили лодотработан и воого электролита ма ииевого лр-ва Плав не лодеергали грянула ции, а слнвалн в короба, вате после естественного охлан 94 1,7 25 1,6 и нения и отсто змельчвлн н лодавали лодслой отработаяного злектроли.,3 1,84 32 2 5 1,73 18 Плав вводилисмесь с отработаини электрои том Известный174094,0 1,67 140 ,59 153 имн0и н Беэ обработки 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 макро шлифов.Примеры выполнения предлагаемого способа приведены в таблице.Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает улучшение качества 10 алюминиевых сплавов за счет более высокой степени рафинирования и модифицирования и уровня механических свойств.Введение плава хлоридов под слой расплавленного отработанного электролита 15 магниевого производства и предварительная безводная грануляция плеве хлоридов обеспечивают снижение вредных пылевых и газовых выбросов в атмосферу в процессе рафинирования и модифицирования. 20Замена криолитной технологии рафи- О нирования алюминиевых сплавов от магния позволяет в значительной степени сзкономить дефицитный дорогостоящий криолит и небезопасный в экологическом отношении (при разложении.криолита выделяется Г 2). в результате чего снижается себестоимость процесса обработки алюминиевого расплава и достигается положительный экологический эффект.Формула изобретения Способ обработки алюминиевых сплавов, включающий введение в расплав рафинирующе-модифицирующего агента, содержащего плав хлоридов титанового производства и отработанный электролит магниевого производства в соотношении (1,5 - 20) 1, отл ича ю щи йс я 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, оксохлорида ниобия, и введение его осуществляют под слой расплавленного отработанного электролита магниевого производства.