NO793958L

NO793958L - ALLOY ADDITIVES AND PROCEDURES OF PRODUCING THEREOF.

Info

Publication number: NO793958L
Application number: NO793958A
Authority: NO
Inventors: Edwin Reginald Marshall; Clifford Edward Welham
Original assignee: Solmet Alloys
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1980-06-09
Also published as: DE2949103A1; GB2038364A; GB2038364B

Description

Legeringstilsetningsmiddel og fremgangsmåte ved fremstilling derav. Alloy additive and method for its production.

Oppfinnelsen angår et legeringstilsetningsmiddel for fremstilling av legeringer av ikke-jernmetaller og en fremgangsmåte ved fremstilling av et slikt legeringstilsetningsmiddel . The invention relates to an alloy additive for the production of alloys of non-ferrous metals and a method for the production of such an alloy additive.

Ved fremstilling av metallegeringer tilsettes legeringselementer til det smeltede metall som utgjør hovedmetal-let for legeringen og som ofte betegnes som metallbasen. Problemer forekommer imidlertid ved fremstilling av legeringer av ikke-jernmetaller på grunn av at legeringselementene som regel har et langt høyere smeltepunkt enn det metall som de skal legeres med, og dessuten er legeringselementene ofte lett oxyderbare, hvorved en oxydfilm dannes på utsiden av legeringselementene og således forsinker eller endog hindrer legeringen fra å finne sted. In the production of metal alloys, alloying elements are added to the molten metal which constitutes the main metal for the alloy and which is often referred to as the metal base. However, problems occur in the production of alloys of non-ferrous metals due to the fact that the alloying elements usually have a much higher melting point than the metal with which they are to be alloyed, and furthermore the alloying elements are often easily oxidizable, whereby an oxide film is formed on the outside of the alloying elements and thus delays or even prevents the alloy from taking place.

Den vanlige metode å hanskes med dette problem.på er til metallbasen å tilsette ikke legeringselementet som så-dant, men støpeblokker av en såkalt herde- eller forlegering. Disse herde- eller forlegeringsstøpeblokker utgjøres av legeringselementene som i en forholdsvis høy prosentuell andel er legert med det metall som utgjør metallbasen av den legering som skal fremstilles. Disse støpeblokker må fremstilles spesielt og er forholdsvis kostbare på grunn av den mengde av metallbase som må inneholdes i disse, og på grunn av nødvendigheten av å anvende meget høye temperaturer for å smelte legeringselementene for fremstilling av herde-eller forlegeringene. Herde- eller forlegeringen er således "fortynnet" når herde- eller forlegeringen innføres i den smeltede metallbase. For å sikre at støpeblokken av herde-eller forlegering blir neddykket i den smeltede metallbase kan den slippes inn slik at en eventuell skorpe eller slagg som er blitt dannet på overflaten av metallbasen, vil gjennom-trenges. Om nødvendig kan den smeltede metallbase omrøres for å lette fordelingen av materialet i støpeblokken inntil støpeblokken er blitt fullstendig smeltet og blandet med metallbasen. The usual method of dealing with this problem is to add to the metal base not the alloy element as such, but casting blocks of a so-called hardening or pre-alloy. These hardening or pre-alloy ingots are made up of the alloy elements which are alloyed in a relatively high percentage with the metal which forms the metal base of the alloy to be produced. These ingots must be specially manufactured and are relatively expensive due to the amount of metal base which must be contained in them, and due to the necessity of using very high temperatures to melt the alloying elements for the production of the hardening or pre-alloys. The hardening or prealloy is thus "diluted" when the hardening or prealloy is introduced into the molten metal base. To ensure that the ingot of hardening or prealloy is immersed in the molten metal base, it can be dropped in so that any crust or slag that has formed on the surface of the metal base will be penetrated. If necessary, the molten base metal can be stirred to facilitate the distribution of the material in the ingot until the ingot has been completely melted and mixed with the base metal.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på å tilveiebringe et legeringstilsetningsmiddel for fremstilling av legeringer av ikke-jernmetaller, hvor oxydasjonen av legeringselementene nedsettes i det vesentlige til null og hvor det tilveiebringes et tilsetningsmiddel som er forholdsvis rimelig å fremstille sammenlignet med herde- eller for-legeringer. The aim of the present invention is to provide an alloy additive for the production of alloys of non-ferrous metals, where the oxidation of the alloying elements is essentially reduced to zero and where an additive is provided which is relatively inexpensive to produce compared to hardening or alloys.

Oppfinnelsen angår således et legeringstilsetningsmiddel for fremstilling av legeringer av ikke-jernmetaller, og legeringstilsetningsmidlet er særpreget ved at det omfatter ett eller flere partikkelformige legeringselementer, idet hver partikkel er i det minste i det vesentlige omgitt av en blanding av ett eller flere flussmidler og en fortynnet ol je. The invention thus relates to an alloy additive for the production of alloys of non-ferrous metals, and the alloy additive is characterized by the fact that it comprises one or more particulate alloy elements, each particle being at least substantially surrounded by a mixture of one or more fluxes and a diluted ol you

Oljen kan være en vegetabilsk olje, og den kan være fortynnet med paraffin. The oil can be a vegetable oil, and it can be diluted with paraffin.

Flussmidlene utgjøres fortrinnsvis av klorider eller fluorider av kalium, natrium, magnesium, kalsium og/eller mangan. The fluxes preferably consist of chlorides or fluorides of potassium, sodium, magnesium, calcium and/or manganese.

Partiklene i legeringselementet eller legeringselementene er fortrinnsvis mindre enn 6,35 mm, og hovedmengden av partiklene har fortrinnsvis en størrelse innen området fra 3,17 mm til 200 mesh (britisk standard). Egnede legeringselementer omfatter mangan, jern, krom, nikkel, titan, bor, kobber, silicium, bly, vismuth, kadmium og zirkonium. Kryolitt kan anvendes som flussmidlet eller som et av flussmidlene . The particles in the alloy element or elements are preferably smaller than 6.35 mm and the bulk of the particles preferably have a size in the range of 3.17 mm to 200 mesh (British Standard). Suitable alloying elements include manganese, iron, chromium, nickel, titanium, boron, copper, silicon, lead, bismuth, cadmium and zirconium. Cryolite can be used as the flux or as one of the fluxes.

Det tilveiebringes ifølge oppfinnelsen også et legeringstilsetningsmiddel hvori flussmidlene omfatter kloridene av kalium, natrium og/eller magnesium. The invention also provides an alloy additive in which the fluxes comprise the chlorides of potassium, sodium and/or magnesium.

Om nødvendig kan ett eller flere av legeringselementene males til en egnet størrelse under blandingen. Partiklene av ett eller flere av legeringselementene, partiklene av flussmidlet og den fortynnede olje kan blandes med hverandre i en mølle, hvorved legeringselementene og flussmidlene males samtidig som de blandes. If necessary, one or more of the alloying elements can be ground to a suitable size during mixing. The particles of one or more of the alloying elements, the particles of the flux and the diluted oil can be mixed with each other in a mill, whereby the alloying elements and fluxes are ground at the same time as they are mixed.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningene, hvorav Fig. 1 viser en papirsekk med legeringstilsetningsmiddel ifølge oppfinnelsen, delvis avdekket, og Fig. 2 viser en forstørrelse av sirkelen som er merket II på Fig. 1. The invention will be described in more detail by means of an example and with reference to the drawings, of which Fig. 1 shows a paper sack with alloy additive according to the invention, partially uncovered, and Fig. 2 shows an enlargement of the circle marked II in Fig. 1.

På Fig. 1 vises en papirsekk 1 av én form av tilset ningsmidlet ifølge oppfinnelsen, og det fremgår av den av-dekkede del 2 at den består av et stort antall partikler 3 Fig. 1 shows a paper bag 1 of one form of the additive according to the invention, and it is clear from the uncovered part 2 that it consists of a large number of particles 3

av ett eller flere legeringselementer som hver effektivt er dekket med en blanding av ett eller flere flussmidler og vegetabilsk olje og paraffin. of one or more alloy elements each effectively covered with a mixture of one or more fluxes and vegetable oil and paraffin.

Fig. 2 viser i forstørrelse en del av sekken ifølgeFig. 2 shows an enlarged part of the bag according to

Fig. 1, som angitt ved II, og av denne fremgår de enkelte partikler 3 som er i det vesentlige omgitt av blandingen 4 Fig. 1, as indicated by II, and this shows the individual particles 3 which are essentially surrounded by the mixture 4

av flussmiddel, olje og paraffin.of flux, oil and paraffin.

Virkningen ved denne oppbygning er at partiklene av legeringselementet eller legeringselementene er forsynt med et flussmiddelblandingsbelegg som effektivt hindrer oxydasjon av partiklenes utvendige overflater og som byr på den fordel at når klumpene av legeringstilsetningsmidlet innføres i den smeltede metallbase, vil flussmidlet smeltes av metallbasen og derved føre til at partiklene frigjøres for intim kontakt med metallbasen uten av det finnes noen mulighet for at partiklene skal oxydere. Den vegetabilske olje og paraffinet som blandes med flussmidlet eller flussmidlene, virker som en støvhemmende blanding som gjør det mulig å anvende materialet i partikkelform uten at det er nødvendig å kon-glomerere materialet til stykker. Derved nedsettes også flussmidletseller flussmidlenes hygroskopiske egenskap, og atmosfærisk vannforurensning og ødeleggelse av flussmiddel-virkningen hindres. Under legeringsdannelsen vil det smeltede flussmiddel flyte mot toppen av smeiten og vil på grunn av smelting fordele partiklene i en viss grad i den smeltede metallbase. Flussmidlet vil også være tilbøyelig til å be-virke en viss turbulens i selve det smeltede metall og således hjelpe til med å oppnå en homogen fordeling av legeringselementet eller legeringselementene i den smeltede metallbase. Den vegetabilske olje og paraffinet vil fordampe eller brenne av uten skadelig virkning. The effect of this structure is that the particles of the alloy element or alloy elements are provided with a flux mixture coating which effectively prevents oxidation of the particles' external surfaces and which offers the advantage that when the lumps of the alloy additive are introduced into the molten metal base, the flux will be melted by the metal base and thereby lead to that the particles are released for intimate contact with the metal base without there being any possibility of the particles oxidizing. The vegetable oil and the paraffin that are mixed with the flux or fluxes act as a dust-inhibiting mixture which makes it possible to use the material in particle form without it being necessary to conglomerate the material into pieces. Thereby, the hygroscopic property of the flux or the fluxes is also reduced, and atmospheric water pollution and destruction of the flux effect is prevented. During alloy formation, the molten flux will flow towards the top of the forge and, due to melting, will distribute the particles to a certain extent in the molten metal base. The flux will also tend to cause a certain turbulence in the molten metal itself and thus help to achieve a homogeneous distribution of the alloying element or alloying elements in the molten metal base. The vegetable oil and paraffin will evaporate or burn off without harmful effect.

Det vil dessuten fremgå at legeringstilsetningsmidlet utelukkende består av legeringselementet eller legeringselementene sammen med den nødvendige flussmiddelblanding og at det ikke inneholder noe av det metall som utgjør metallbasen, hvorved prisen for legeringstilsetningsmidlene blir mindre enn prisen for den støpeblokk av herde- eller for legering som er nødvendig for å oppnå den samme legerings-dannelse. It will also appear that the alloying additive consists exclusively of the alloying element or alloying elements together with the necessary flux mixture and that it does not contain any of the metal that makes up the metal base, whereby the price of the alloying additives will be less than the price of the ingot of hardening or alloying that is necessary to achieve the same alloy formation.

Dessuten blir, som nærmere beskrevet nedenfor, den virkelige omkostning for fremstilling av legeringstilsetningsmidlet lavere på grunn av at det ikke foreligger noen nød-vendighet for å oppvarme legeringselementet eller legeringselementene . Moreover, as described in more detail below, the real cost of producing the alloy additive is lower because there is no need to heat the alloy element or alloy elements.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av et legeringstilsetningsmiddel for fremstilling av . legeringer av ikke-jernmetaller, og fremgangsmåten er særpreget ved at partikler av ett eller flere legeringselementer blandes med partikler av ett eller flere flussmidler og med fortynnet olje, slik at det dannes et partikkelformig materiale hvori legeringselementpartiklene er i det minste i det vesentlige omgitt av en blanding av flussmiddel eller flussmidler og fortynnet olje. The invention also relates to a method for the production of an alloy additive for the production of . alloys of non-ferrous metals, and the method is characterized by the fact that particles of one or more alloying elements are mixed with particles of one or more fluxes and with diluted oil, so that a particulate material is formed in which the alloying element particles are at least substantially surrounded by a mixture of flux or fluxes and diluted oil.

En utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte for fremstilling av et legeringstilsetningsmiddel vil nu bli beskrevet. I dette spesielle tilfelle anvendes et legeringstilsetningsmiddel av mangan for anvendelse spesielt ved legering av aluminium. An embodiment of the present method for producing an alloy additive will now be described. In this particular case, an alloy additive of manganese is used for use in particular when alloying aluminium.

Magnesiumpulver eller -flak som er den form som dette metall vanligvis er kommersielt tilgjengelig i, fylles i en mølle, som en kulemølle eller stavmølle, sammen med pulver-formige flussmidler og egnede mengder vegetabilsk olje og paraffin. Flussmidler som anvendes sammen med mangan, er som regel kaliumklorid og natriumklorid. Magnesiumklorid kan også anvendes sammen med disse to opprinnelige flussmidler. Magnesium powder or flakes, which is the form in which this metal is usually commercially available, is fed into a mill, such as a ball mill or rod mill, along with powdered fluxes and suitable amounts of vegetable oil and paraffin. Fluxes used together with manganese are usually potassium chloride and sodium chloride. Magnesium chloride can also be used together with these two original fluxes.

Flussmidlene kan også anvendes i form av et grovt pulver eller i stykkform. Efter at egnede mengder av manganet og av de forskjellige flussmidler sammen med den vegetabilske olje og paraffin er blitt fylt i nedmalingsapparatet, blandes de og nedmales til egnet størrelse i nedmalingsmøllen i ett trinn. Et egnet forhold mellom manganet og flussmidlet er. 80:20 vektdeler, men dette forhold kan om ønsket varieres mellom 50:50 og 95:5 vektdeler. Blandingen av mangan og flussmiddel utgjør med fordel 99,5% av legeringstilsetningsmidlet, idet de øvrige 0,5% utgjøres av en 50:50 blanding av The fluxes can also be used in the form of a coarse powder or in piece form. After suitable quantities of the manganese and the various fluxes together with the vegetable oil and paraffin have been filled into the grinding device, they are mixed and ground down to a suitable size in the grinding mill in one step. A suitable ratio between the manganese and the flux is 80:20 parts by weight, but this ratio can, if desired, be varied between 50:50 and 95:5 parts by weight. The mixture of manganese and flux advantageously makes up 99.5% of the alloy additive, with the other 0.5% being made up of a 50:50 mixture of

en vegetabilsk olje,^som den som selges under .varemerket Risella eller Ondina, og paraffin. Pulverflakene males i møllen inntil manganet fås i form av et pulver med partikler hvorav hovedparten har en størrelse av mellom 3,17 mm og 200 mesh (britisk standard). Mindre partikler kan også a vegetable oil,^such as that sold under the .trade mark Risella or Ondina, and paraffin. The powder flakes are ground in the mill until the manganese is obtained in the form of a powder with particles, the majority of which have a size between 3.17 mm and 200 mesh (British standard). Smaller particles can too

lett aksepteres, men ingen partikler bør være størreeasily accepted, but no particles should be larger

enn 6,35 mm. Flussmiddelpartiklene har med fordel en stør-relse fra 30 mesh og nedover, men flussmidlets virkelige partikkelstørrelse er ikke av spesielt avgjørende betydning forutsatt at den er tilstrekkelig liten til at det fås et godt belegg på metallpartiklene. Efter at nedmalingen og blandingen er avsluttet, fylles blandingen i papirsekker, than 6.35 mm. The flux particles advantageously have a size of 30 mesh and below, but the actual particle size of the flux is not of particularly decisive importance provided that it is sufficiently small to obtain a good coating on the metal particles. After the painting and mixing is finished, the mixture is filled into paper bags,

som vist på Fig. 1, eller i aluminiumbeholdere og er klar for bruk. as shown in Fig. 1, or in aluminum containers and is ready for use.

Dersom papirsekker anvendes, vil disse brennes når tilsetningsmidlet tilsettes til det metall som det skal legeres med, uten at det derved oppstår noen uheldig virkning. Dersom metallbeholdere anvendes, må disse være av det samme metall som det metall som skal legeres. If paper sacks are used, these will be burned when the additive is added to the metal with which it is to be alloyed, without any adverse effect arising thereby. If metal containers are used, these must be of the same metal as the metal to be alloyed.

Det vil forstås at selv om den ovenfor beskrevne fremgangsmåte gjelder fremstilling av et mangantilsetningsmiddel, vil den like godt kunne anvendes for fremstilling av andre tilsetningsmidler som er egnede for anvendelse i forbindelse med ikke-jernmetaller. Disse tilsetningsmidler kan omfatte ett eller flere av mangan, jern, krom, nikkel, titan, bor, kobber, silicium, bly, vismuth, kadmium og zirkonium. Dessuten kan forskjellige flussmidler anvendes. Egnede flussmidler omfatter kloridene eller fluoridene av kalium, natrium, magnesium, kalsium og mangan. Dessuten kan de mer naturlige former for flussmidler flus<p>at og kryolitt anvendes. Ikke-jernmetallene som kan anvendes som metallbaser for legeringene, omfatter aluminium, kobber, magnesium, sink og bly. Andre egnede oljer og fortynningsmidler kan også anvendes. It will be understood that although the method described above applies to the production of a manganese additive, it could just as well be used for the production of other additives which are suitable for use in connection with non-ferrous metals. These additives may include one or more of manganese, iron, chromium, nickel, titanium, boron, copper, silicon, lead, bismuth, cadmium and zirconium. In addition, different fluxes can be used. Suitable fluxes include the chlorides or fluorides of potassium, sodium, magnesium, calcium and manganese. In addition, the more natural forms of fluxes flus<p>at and cryolite can be used. The non-ferrous metals that can be used as metal bases for the alloys include aluminium, copper, magnesium, zinc and lead. Other suitable oils and diluents can also be used.

Det vil forstås a ti- det er av spesiell betydning at leger-ingsmaterialene bør være tyngre enn den smelte hvortil de tilsettes, slik at de vil synke ned til bunnen av smeiten efter at de har trengt gjennom en eventuell skorpe eller slagg som er blitt dannet på overflaten, og slik at de ikke holder seg flytende på overflaten. Forskjellige metoder er nødvendige for å kunne anvende tilsetningsmidler som er lettere en metall-basesmelten. Det vil dessuten forstås at tilsetningsmidlet ikke bare er egnet for fremstilling av legeringer av en spesiell metallbase, men at det også er egnet for å variere bestanddelene i en allerede dannet legering, ved tilsetning av ytterligere legeringselementer eller ved å variere det prosentuelle forhold mellom de elementer som allerede er til-stede i legeringen. Antallet av legeringselementer som kan anvendes i et enkelt fast tilsetningsmiddel, kan varieres av-hengig av den legering som skal fremstilles med dette. Legeringstilsetningsmidlene kan også være begrenset til å inneholde et enkelt legeringselement, og forskjellige typer, av tilsetningsmidler kan anvendes dersom flere enn ett legeringselement skal tilsettes. Hva flussmidlene angår, er det vanlig å anvende to eller tre forskjellige flussmidler, men et hvilket som helst egnet antall flussmidler kan anvendes. It will be understood that it is of particular importance that the alloying materials should be heavier than the melt to which they are added, so that they will sink to the bottom of the melt after they have penetrated any crust or slag that has formed on the surface, and so that they do not stay floating on the surface. Different methods are necessary to be able to use additives that are lighter than the metal-base melt. It will also be understood that the additive is not only suitable for the production of alloys of a particular metal base, but that it is also suitable for varying the constituents of an already formed alloy, by adding further alloying elements or by varying the percentage ratio between the elements which is already present in the alloy. The number of alloying elements that can be used in a single solid additive can be varied depending on the alloy to be produced with it. The alloy additives can also be limited to containing a single alloy element, and different types of additives can be used if more than one alloy element is to be added. As regards the fluxes, it is usual to use two or three different fluxes, but any suitable number of fluxes may be used.

Ved legeringen av metallbasen med legeringselementet eller legeringselementene i tilsethingsmidlet som beskrevet ovenfor i forbindelse med den ovennevnte utførelsesform, er det bare nødvendig å kjenne til mengden av smeiten, hvorefter vekten av tilsetningsmaterialet kan bestemmes med kjennskap til den forholdsvise vekt mellom legeringselementene og flussmidlet. Veiing er i alminnelighet ikke nødvendig da legeringstilsetningsmidlet tilføres i på forhånd veide mengder. When alloying the metal base with the alloying element or alloying elements in the additive as described above in connection with the above-mentioned embodiment, it is only necessary to know the amount of the melt, after which the weight of the additive can be determined with knowledge of the relative weight between the alloying elements and the flux. Weighing is generally not necessary as the alloy additive is supplied in pre-weighed amounts.

Det fremgår av det ovenstående at ved den foreliggende oppfinnelse er det mulig å tilveiebringe et legeringstilsetningsmiddel som er tilstrekkelig beskyttet mot oxydasjon og i sterk grad mot innvirkning av vann eller vanndamp, som lett lar seg dispergere i en smelte, og som er rimelig på grunn av at det er lett å fremstille og på grunn av at det ikke be-høver å inneholde noe av det metall som metallbasen utgjøres av, med unntagelse av dersom tilsetningsmidlet leveres i metallbeholdere. It appears from the above that with the present invention it is possible to provide an alloy additive which is sufficiently protected against oxidation and to a large extent against the influence of water or water vapour, which can be easily dispersed in a melt, and which is reasonable due to that it is easy to produce and because it does not need to contain any of the metal of which the metal base is made, with the exception of if the additive is supplied in metal containers.

Claims

1. Alloy additive for the production of alloys of non-ferrous metals, characterized in that it comprises one or more particulate alloying agents, each particle being at least substantially surrounded by a mixture of one or more fluxes and a diluted oil.

2. Alloy additive according to claim 1, characterized in that the oil is a vegetable oil.

3. Alloy additive according to claim 1 or 2, characterized in that the oil is diluted with paraffin.

4. Alloy additive according to claims 1-3, characterized in that the fluxes consist of chlorides or fluorides of potassium, sodium, magnesium, calcium and/or manganese.

5. Alloy additive according to claims 1-4, characterized in that the particles of the alloy element or alloy elements are smaller than 6.35 mm.

6. Alloy additive according to claim 5, characterized in that the majority of the particles have a size within the range from 3.17 mm to 200 mesh (British standard).

7. Alloy additive according to claims 1-6, characterized in that the alloying elements are from the group manganese, iron, chromium, nickel, titanium, boron, copper, silicon, lead, bismuth, cadmium and zirconium.

8. Alloy additive according to claims 1-7, characterized in that the alloying element is manganese.

9. Alloy additive according to claims 1-8, characterized in that at least one of the fluxes is cryolite.

10. Alloy additive according to claims 1-8, characterized in that the fluxes comprise one or more of the chlorides of potassium, sodium and. magnesium.

11. Method for the production of an alloy additive for the production of alloys of non-ferrous metals, characterized in that particles of one or more alloying elements are mixed with particles of one or more fluxes and a diluted oil, so that a particulate material is formed in which the particles of the alloying element is at least substantially surrounded by a mixture of flux or fluxes and diluted oil.

12. Method according to claim 11, characterized in that a vegetable oil is added as oil.

13. Method according to claim 11 or 12, characterized in that an oil diluted with paraffin is added.

14. Method according to claims 11-13, characterized in that one or more alloy elements are ground down to a suitable size during the mixture.

15. Method according to claims 11-13, characterized in that the particles of one or more alloying elements, the particles of the fluxing agent and the diluted oil are mixed in a mill, so that the alloying elements and the fluxing agent are ground down at the same time as they are mixed with each other.