CN112921199B - 一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用 - Google Patents

一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用，属于铝钛硼中间合金制备技术领域。本发明铝钛硼合金生产用精炼剂，以质量百分数计，包括氟化钠10‑20％、氟化钙10‑20％、氟硅酸钠5‑15％、氧化铝粉15‑25％、氧化钙粉15‑25％和木炭粉15‑25％。在制备铝钛硼合金的应用中，精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的1.0‑3.0％，加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。本发明铝钛硼合金生产用精炼剂制备方法简单，可操作性强，使用方法简便，适合大规模工业化生产。

Description

一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用
技术领域
本发明涉及一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用，属于铝钛硼中间合金制备技术领域。
背景技术
铝钛硼中间合金是目前使用的最为广泛的铝合金细化剂，75％以上的铝工业使用铝-钛-硼细化剂，我国生产的铝-钛-硼细化剂与国外的相比，在质量上存在一定差距，主要包括铝钛硼细化剂线杆中TiAl3分布不够均匀，TiB2颗粒较为粗大且分布不均，偏聚现象严重，细化效果欠佳。
同时铝钛硼中间合金生产主要工艺之一的在高温铝溶液中按照比例添加氟钛酸钾和氟硼酸钾，通过消耗铝置换出钛和硼并形成钛硼化合物的过程，并生成氟铝酸钾，氟铝酸钾及其他熔渣粘附在溶体中，会降低铝钛硼产品的品级和恶化产品的使用效果，如何减少这些熔渣，是提升铝钛硼产品关键指标之一。
发明内容
本发明针对现有铝钛硼细化剂线杆中TiAl3分布不够均匀，TiB2颗粒较为粗大且分布不均，偏聚现象严重，细化效果欠佳的问题，提供一种铝钛硼合金生产用精炼剂及应用，本发明铝钛硼合金生产用精炼剂可使铝钛硼合金熔体中的残余浮渣流动化，浮渣与铝钛硼合金熔体完全分离成上下两层时，将精炼容器倾斜，很易析出上层浮渣，可在几乎不损失铝熔体的前提下，将浮渣完全除去，实现铝钛硼细化剂线杆中TiAl3分布均匀，TiB2颗粒粒径小且分布均匀。
一种铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠10-20％、氟化钙10-20％、氟硅酸钠5-15％、氧化铝粉15-25％、氧化钙粉15-25％和木炭粉15-25％；
优选的，所述铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠15％、氟化钙15％、氟硅酸钠10％、氧化铝粉20％、氧化钙粉20％和木炭粉20％；
铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为150-250℃下烘干即得；
所述铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的1.0-3.0％；加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或者用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。
铝钛硼合金的晶粒细化机理与其内部的TiAl3和Ti B2两种金属化合物颗粒关系密切；
以氟盐法制备铝钛硼合金为列,晶核的成核由以下反应完成:
Al+K2TiF6+KBF4→Al(TiB2·TiAl3)+mKF·nAlF3
反应式中Al(Ti B2·TiAl3)为铝钛硼合金,是需要制备的合金产品；m KF·nAl F3为氟铝酸钾,是制备铝钛硼合金熔体时得到的副产品,一般被当成渣滓分离开；由上面反应式可见,铝钛硼合金初始晶核主要为TiAl3和Ti B2质点，这两种初始晶核的大小和活性是决定铝钛硼品级的重要参数；晶核越小,铝钛硼合金品级越高；活性越大，TiAl3和Ti B2质点越不易团聚,分布越均匀,越能得到高品质的铝钛硼合金。
本发明的有益效果是：
(1)本发明铝钛硼合金生产用精炼剂可使铝钛硼合金熔体中的残余浮渣流动化，浮渣与铝钛硼合金熔体完全分离成上下两层时，将精炼容器倾斜，很易析出上层浮渣，可在几乎不损失铝熔体的前提下，将浮渣完全除去，实现铝钛硼细化剂线杆中TiAl3分布均匀，TiB2颗粒粒径小且分布均匀；
(2)本发明铝钛硼合金生产用精炼剂制备方法简单，可操作性强，使用方法简便，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠15％、氟化钙15％、氟硅酸钠10％、氧化铝粉20％、氧化钙粉20％和木炭粉20％；
铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为150℃下烘干即得；
铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的1.0％；加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或者用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。
本实施例铝钛硼细化剂线杆中(包含TiAl3及TiB2)颗粒密度为2.73g/cm，晶粒尺寸为110μ，且分布均匀。
实施例2：本实施例铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠13％、氟化钙17％、氟硅酸钠8％、氧化铝粉22％、氧化钙粉18％和木炭粉22％；
铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为170℃下烘干即得；
铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的2.0％；加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或者用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。
本实施例铝钛硼细化剂线杆中(包含TiAl3及TiB2)颗粒密度为2.85g/cm，晶粒尺寸为140μ，且分布较为均匀。
实施例3：本实施例铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠17％、氟化钙13％、氟硅酸钠12％、氧化铝粉18％、氧化钙粉22％和木炭粉18％；
铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为190℃下烘干即得；
铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的2.5％；加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或者用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。
本实施例铝钛硼细化剂线杆中(包含TiAl3及TiB2)颗粒密度为2.70g/cm，晶粒尺寸为130μ，且分布较为均匀。
实施例4：本实施例铝钛硼合金生产用精炼剂：以质量百分数计，包括氟化钠12％、氟化钙18％、氟硅酸钠13％、氧化铝粉17％、氧化钙粉25％和木炭粉15％；
铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为240℃下烘干即得；
铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的3.0％；加入倒完钾冰的铝钛硼溶体中，在反应包和合金炉内前后依次加入，可以用钟罩压入或者用氮气喷入，形成固态渣后用打渣瓢清除这些熔渣。
本实施例铝钛硼细化剂线杆中(包含TiAl3及TiB2)颗粒密度为2.78g/cm，晶粒尺寸为120μ，且分布较为均匀。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种铝钛硼合金生产用精炼剂，其特征在于：以质量百分数计，由氟化钠10-20%、氟化钙10-20%、氟硅酸钠5-15%、氧化铝粉15-25%、氧化钙粉15-25%和木炭粉15-25%组成；
所述铝钛硼合金生产用精炼剂的制备方法：将氟化钠、氟化钙、氟硅酸钠、氧化铝粉、氧化钙粉和木炭粉混合均匀，置于温度为150-250℃下烘干即得。
2.权利要求1所述铝钛硼合金生产用精炼剂在制备铝钛硼合金的应用，其特征在于：铝钛硼合金生产用精炼剂的添加量为铝钛硼合金熔体质量的1.0-3.0%。
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