Способ получения лигатуры алюминий-титан

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1)5 С 22 С 1/03 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕН(54) СПОСОБ АЛЮМИНИЙ-ТИ (57) Изобретени цветных металло получения лигадержащих титан, миния и его спл повышение усво ние потерь мета ПОЛ УЧ ЕН ТАН е относитс в, в частнотур на осно для модиф авов. Цел яемости тллэ от оки Я ЛИГАТУРЫ я к металлурги сти к технологи ве алюминия, соицирования алюь изобретения итана, сокраще сления расплав я к металлурги сти к технологи ве алюминия, со дифицировани ни- нт- ре на асвляется повыше- сокращение по- расплава за счет ьности плавки и ы при модифиция ее качества. тигается тем, что туры алюминий - ние титана в расснятие шлака и ас го за счет уменьшения продолжительности плавки и снижение расхода лигатуры при модифицировании за счет повышения ее каИзобретение относитс цветных металлов, в частно получения лигатур на осно держащих титан, для мо алюминия и его сплавов,Целью изобретения я ние усвояемости титана, терь металла от окисления уменьшения продолжител снижение расхода лигатур ровании за счет повышениПоставленная цельдос по способу получения лига титан, включающему введе плав с перемешиванием,чества. Положительный эффект обеспечивается тем, что титан вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентрацией титана 4 - 5 мас.Я, при температуре расплава нэ 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 обьема, которую используют в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана. ; Усвояемость титана повышается нг 11 абс. ф, Потери металла от окисления расплава за счет уменьшения 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. разливку. лигатуры, титан вводят в алюми евотитановый расплав с исходной конце рацией титана 4 - 5 мас.0 при температу расплава на 150 - 350 С ниже температур ликвидуса, при этом концентрацию тита доводят до 7,2-13,7 мас.0 ь. после чего р плав разбавляют алюминием до исходн концентрации титана. а при разливке лиг туры оставляют часть расплава, равну 0,33-0,54 общего его обьема, которую и пользуют в качестве алюминиевотитаново расплава для введения титана,Введение титана в алюминиевотитэн вый расплав с определенной исходной ко центраций титана (4 - 5 мас.) пртемпературе расплава на 150 в 3 С ниже температуры ликвидуса с доведением концентрации титана в расплаве до 7,2-13,7мас., последующим разбавлением полученного концентрированного расплаваалюминием и оставлением неразлитой части лигатуры, равной 0,33 - 0,54 общего объема расплава, для использования ее вкачестве 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 алюминиевотитановый 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 10 15 20 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 резульгате повыше ния 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 40 процесса плавки, Уменьшение времени приготовления лигатуры, процесс разбавления концентрированного расплава и оставление части неразлитой лигатуры способствует повышению качества лигату ры зэ счетуменьшения числа образующихся игольчатообразных кристаллов химического соединения алюминия с титаном и уменьшения ликвации титана, От повышения 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 введе ния 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 увеличение 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 расплэве 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 производительности процесса приготовления лигатуры за счет уменьшения коэффициента разбавления расплава,Уменьшение температуры расплава менее, чем на 150 С ниже температуры ликвидуса 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 350 С ниже температуры ликвидуса - снижению усвояемости титана и ухудшению качества лигатуры при разливке.Уменьшение неразлитой части лигатуры, используемой в качестве алюминиевотитанового расплава для введения титана менее 0,33 общего объема расплава и увеличение более 0,54 - ведет в первом случае к уменьшению. а во втором - увеличению содержания титана в лигатуре (соответственно менее 4 мас,и более 5 мас. ),Для получения лигатуры с соблюдением заданного содержания титана (4 - 5 мас. ф) в первом случае концентрацию титана в расплаве необходимо доводить до величины 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 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: позволяющими10 15 20 25 30 35 45 50 55 обеспечить условия для предотвращекия 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. Для получения лигатуры используют титан губчатый марки ТГпо ГОСТ 17746-79 и первичный алюминия марок А 5, А 6, 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 концентрировакный 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 о . 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. и ри и риготовлении следующей партии лигатуры алюминий-титан, Полученную лигатуру алюминий-титан используют при модифицировании алюминия и сплава на его основе (АМГ 2). 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 мас,(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 р и м е р 3, Исходная концентрация 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 введения титана составляет соответственно 755 С и 880 С или на 350 С киже температуры ликвидуса,Концентрация титака в расплаве после его введения - 13,7 мас.(всего введено 189 кг титана),После разбавления концентрированного расплава алюминием (3520 кг) получают лигатуру с содержанием титана 5 мас.% в количестве 5,5 тн,Усвояемость титана составляет 96,97 О.Неразлитая часть лигатуры для последующего введения титана - 1815 кг или 0,33 общего объема расплава В примерах 4 - 11 лигатуру получаютаналогично примерам 1 - 3 за пределами заявленных интервалов,Получают лигатуру по известному решению,Результаты испытаний приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что использование заявляемого способа получения лигатуры алюминий - титан (примеры 1 - 3) обеспечивает повышекие усвояемости ка40 11 оабс. 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 повышения качества лигатуры снижается ее расход при модифицировании алюминия или его сплава на 20,Формула изобретения Способ получения лигатуры алюминий - титан, включающий введение титана в расплав с перемешиванием, снятие шлака и разливку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения усвояемости титана, сокращения потерь металла от окисления расплава за счет уменьшения продолжительности плавки и снижения расхода лигатуры при модифицировании за счет повышения ее качества, титак вводят в алюминиевотитановый расплав с исходной концентраций титана 4-5 мас.при1836471 температуре расплава на 150-350 С ниже температуры ликвидуса, 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 с использованием ее в качестве алюминиевотитанового расплава для введением ти тана,Ори- Исходная неры концентрациятитана, Ооказатепи енпература расплава, ч Неразлитаячасть ли расходлигатурыпри нори время приго содеркание типотери металла от окислениярасплава, кг/т усвоя ность ле нсходнод кон- ентраиедитака нияеликвидуса ана его едениятана гатуры доли ед товления1 т ли" тана в а циоованиизвтныи Температура дерег нал ликвидусон,ао ЬЬО 120 00 1,7 Составитель А. ДаукшТехред М,Моргентал Полионов Корректор А, Обру кт Заказ 3010 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, 7 К, Раушская наб., 4/5 П дственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 ьр 48 ЬЗ4 ф 6