RU2122599C1

RU2122599C1 - Method of preparing secondary aluminum alloys

Info

Publication number: RU2122599C1
Application number: RU97111626A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Мельников; С.С. Кузнецов; А.П. Оскольских; В.А. Васильев; С.В. Овсянников; С.В. Шустеров; Т.А. Чупалова; В.С. Шустеров; Н.А. Калужский
Original assignee: Закрытое акционерное общество СП "ЛСТ-Металл"
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: technology of production of secondary aluminum alloys. SUBSTANCE: method consists in that furnace is charged and heavy scrap is melted, brought to melt surface is flux consisting of alloy of metals chlorides in the amount of 0.1-0.2 of metal weight and loaded on flux surface and mixed with melt up to melting chips together with screenings in the amount of 0.02-0.05 of metal weight. Metallurgical yield in chips amounts to 94%, and in screenings, 82%. In this case, depth of cleaning from hydrogen rises by 1.5 times, and from Al₂O₃., by 1.4 times. EFFECT: higher metallurgical yield of chips and direct use as charge of screenings with sufficiently high metallurgical yield. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к технологии производства вторичных алюминиевых сплавов. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, specifically to the production technology of secondary aluminum alloys.

Известен способ приготовления вторичных алюминиевых сплавов, включающий загрузку и плавление тяжелого лома, введение в расплав пакетированной стружки (либо одновременное введение тяжелых ломов и пакетированной стружки на сухую подину печи с последующим расплавлением их под слоем флюса), наведение флюса, легирование, съем шлака и разливку готового сплава (см. Койбаш В.А., Резняков А. А. Оборудование предприятий вторичной цветной металлургии. М.: Металлургия, 1976, 232 с.). A known method of preparing secondary aluminum alloys, including loading and melting of heavy scrap, introducing packaged chips into the melt (or simultaneously introducing heavy scraps and packed chips into a dry hearth of the furnace, followed by melting them under a flux layer), inducing flux, alloying, removing slag and casting finished alloy (see Koybash V.A., Reznyakov A. A. Equipment of secondary non-ferrous metallurgy enterprises. M: Metallurgy, 1976, 232 p.).

Основные недостатки этого способа заключаются в необходимости предварительного пакетирования стружки, сравнительно невысоком металлургическом выходе по стружке и во взрывоопасности этой технологии. Сравнительно невысокую величину металлургического выхода по стружке здесь можно объяснить тем, что используемый состав флюса (эквимолярная смесь NaCl-KCl с добавкой криолита) способствует заметным потерям алюминия из-за невысокой величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз металл-оксид-флюс, а также вследствие того, что в расплаве не только образуется суфторид алюминия, но и вытесняется натрий по реакции: 5Al + Na₃AlF₆ ⇄ 6AlF + Na (см. Ларионов Г.В. Вторичный алюминий. М.: Металлургия, 1967, 272 с.).The main disadvantages of this method are the need for pre-packaging chips, a relatively low metallurgical output for chips and the explosiveness of this technology. The relatively low metallurgical yield of chips here can be explained by the fact that the flux composition used (equimolar mixture of NaCl-KCl with cryolite additive) contributes to noticeable aluminum losses due to the low surface tension at the metal-oxide-flux interface, as well as due to of the fact that not only aluminum sufluoride is formed in the melt, but sodium is also displaced by the reaction: 5Al + Na ₃ AlF ₆ ⇄ 6AlF + Na (see Larionov GV Secondary aluminum. M .: Metallurgy, 1967, 272 p.) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ приготовления вторичных алюминиевых сплавов, включающий загрузку и расплавление тяжелого лома, наведение флюса на поверхности расплава, загрузку, вмешивание и расплавление сыпучей стружки, легирование, съем шлака и разливку готового сплава. Здесь в качестве флюсовой композиции используется эквимолярная смесь солей NaCl-KCl с добавками до 10% криолита. Флюс вводят в количестве 0,1-0,3 от массы металла (см. Ершов Г.С., Бычков Ю.Б. Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе вторичного сырья. М.: Металлургия, 1979, 192 с.). Closest to the invention in technical essence is a method of preparing secondary aluminum alloys, including loading and melting of heavy scrap, inducing flux on the surface of the melt, loading, interfering and melting loose chips, alloying, removing slag and casting the finished alloy. Here, an equimolar mixture of NaCl-KCl salts with additives of up to 10% cryolite is used as a flux composition. The flux is introduced in an amount of 0.1-0.3 by weight of the metal (see Ershov G.S., Bychkov, Yu.B. High-strength aluminum alloys based on secondary raw materials. M: Metallurgy, 1979, 192 p.).

Основной недостаток этого способа состоит в том, что он не обеспечивает достижения достаточно высокого металлургического выхода по стружке (не превышает 80-83%), что объясняется потерями металла за счет частичного неудовлетворительного воздействия компонентов флюса на поверхностное натяжение на границе раздела фаз и на химические процессы в расплаве. The main disadvantage of this method is that it does not achieve a sufficiently high metallurgical yield in chips (does not exceed 80-83%), which is explained by metal losses due to the partial unsatisfactory effect of flux components on the surface tension at the interface and on chemical processes in the melt.

При производстве вторичных алюминиевых сплавов в качестве шихты традиционного используют тяжелые лома, съемы и стружку. Отсевы, являющиеся отходами процесса механической переработки стружки и имеющие повышенное содержание вредных металлургических примесей и сечение фракции ≤1 мм, непосредственно для приготовления сплавов не используют, а перерабатывают их в специальных солевых вращающихся печах с максимальным металлургическим выходом, не превышающим 50%. In the production of secondary aluminum alloys, heavy scrap, scraps and shavings are used as a traditional charge. Screenings, which are waste products from the mechanical processing of chips and have a high content of harmful metallurgical impurities and a fraction section of ≤1 mm, are not used directly for alloy preparation, but they are processed in special salt rotary kilns with a maximum metallurgical yield not exceeding 50%.

Технической задачей изобретения является повышение металлургического выхода стружки и непосредственное использование в качестве шихты отсевов с достаточно высоким металлургическим выходом. An object of the invention is to increase the metallurgical yield of chips and the direct use as a charge of screenings with a sufficiently high metallurgical yield.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в печь загружают и расплавляют тяжелый дом, наводят на поверхность расплава флюс, состоящий из плава хлоридов металлов, в количестве 0,1-0,2 от массы металла и на поверхность флюса загружают и вмешивают в расплав до расплавления стружку вместе с отсевами в количестве 0,02-0,05 от массы металла. The solution to this problem lies in the fact that a heavy house is loaded and melted into the furnace, a flux consisting of a melt of metal chlorides is injected onto the surface of the melt in an amount of 0.1-0.2 by weight of the metal and loaded and mixed into the melt until melting the chips together with screenings in an amount of 0.02-0.05 by weight of the metal.

Снижение потерь металла при использовании в качестве шихты материала с развитой поверхностью (стружка, отсевы) определяется, главным образом, поверхностными явлениями на границе раздела фаз металл-оксид-флюс, поскольку растворимость Al₂O₃ в галоидных солях очень мала.The reduction in metal losses when using a material with a developed surface as a charge (chips, screenings) is determined mainly by surface phenomena at the metal-oxide-flux interface, since the solubility of Al ₂ O ₃ in halide salts is very small.

Условия ведения процесса по изобретению являются более благоприятными с точки зрения снижения потерь металла по сравнению с условиями известного способа - это объясняется тем, что в известном способе субгалоиды металлов образуются в результате взаимодействия компонентов флюса с жидким металлом, тем самым повышая его потери, а в изобретении они выделяются из плава хлоридов металлов при его расплавлении. При этом краевой угол смачивания на границе фаз оксид-металл в изобретении составляет 140-150^o, а в известном - 100-110^o. Кроме того, в изобретении достигается дополнительный эффект, заключающийся в повышении степени рафинирования расплава от примесей H₂, Al₂O₃, Mg.The conditions of the process according to the invention are more favorable from the point of view of reducing metal losses compared to the conditions of the known method - this is due to the fact that in the known method, metal subhaloids are formed as a result of the interaction of flux components with liquid metal, thereby increasing its losses, and in the invention they are released from the metal chloride melt during its melting. The contact angle at the oxide-metal phase boundary in the invention is 140-150 ^o , and in the known - 100-110 ^o . In addition, the invention achieves an additional effect, which consists in increasing the degree of refining of the melt from impurities H ₂ , Al ₂ O ₃ , Mg.

Выбранные параметры лимитируются следующими факторами. The selected parameters are limited by the following factors.

Установлено, что при выборе количества вводимого флюса, составляющем меньше 0,1 от массы металла, достигается приемлемо высокая величина металлургическая выхода по отсевам и стружке, но не обеспечивается необходимая степень рафинирования расплава от примесей H₂, Al₂O₃ и Mg; когда же количество вводимого флюса превышает 0,2 от массы металла не происходит улучшения уже достигнутых показателей, т.е. имеет место непроизводительный расход флюса. При выборе количества отсевов, составляющем менее 0,02 от массы металла снижается эффективность их использования; а когда загружаемое количество отсевов превышает 0,05 от массы металла, возможно повышение выше допустимого содержания переходящих в расплав вредных металлических примесей.It was found that when choosing the amount of flux introduced, which is less than 0.1 by weight of the metal, an acceptable high metallurgical yield by screenings and shavings is achieved, but the necessary degree of refining the melt from impurities H ₂ , Al ₂ O ₃ and Mg is not provided; when the amount of flux introduced exceeds 0.2 by weight of the metal, there is no improvement in already achieved indicators, i.e. there is a waste of flux. When choosing the number of screenings, which is less than 0.02 by weight of the metal, the efficiency of their use is reduced; and when the loaded number of screenings exceeds 0.05 by weight of the metal, it is possible to increase above the permissible content of harmful metallic impurities passing into the melt.

Заявляемый способ испытан в промышленных условиях при приготовлении сплава АК5М2 в двухкамерной газовой отражательной печи. The inventive method is tested under industrial conditions in the preparation of alloy AK5M2 in a two-chamber gas reflective furnace.

Пример выполнения способа. An example of the method.

В плавильную камеру печи загружали 15500 кг тяжелых ломов, после их расплавления и достижения температуры ≈800^oC снимали шлак и переливали металл в камеру-копильник, где вначале осуществляли отбор пробы для экспресс-анализа химического состава расплава, затем на поверхность последнего загружали флюс - плав хлоридов металлов в количестве 1550 кг (что составляет 0,1 от массы металла), после его расплавления загружали стружку в количестве 3875 кг (что составляло 25% от массы металла) вместе с отсевами в количестве 581 кг (что составляло 0,037 от массы металла). Затем после вмешивания и расплавления стружки и отсевов отбирали пробу на экспресс-анализ химического состава, производили дополнительное легирование сплава медью и кремнием и, после растворения последних, вновь отбирали пробу на химсостав. После получения удовлетворительного результата анализа снимали шлак и производили разливку готового сплава.15500 kg of heavy scrap were loaded into the melting chamber of the furnace, after their melting and reaching a temperature of ≈800 ^° C, the slag was removed and the metal was poured into the piggy bank, where samples were first taken for express analysis of the chemical composition of the melt, then flux was loaded onto the surface of the latter - metal chloride melt in the amount of 1550 kg (which is 0.1 of the metal mass), after its melting, 3875 kg of chips were loaded (which was 25% of the metal mass) together with screenings in the amount of 581 kg (which was 0.037 of the metal mass a). Then, after intervening and melting the chips and screenings, a sample was taken for an express analysis of the chemical composition, additional alloying with copper and silicon was made, and after the latter was dissolved, a chemical composition was again taken. After obtaining a satisfactory analysis result, the slag was removed and the finished alloy was cast.

Анализ полученных данных показал, что металлургический выход по стружке составил 94%, что заметно превышает величину, достигаемую при использовании известных способов, а по отсевам - 82%, что значительно выше, чем получают даже в специальных солевых печах, и свидетельствует о возможности их эффективного непосредственного использования в качестве шихты при приготовлении вторичных сплавов. При этом содержание в сплаве цинка и железа составило 1,3% и 0,9% соответственно, а магния - 0,8% - все эти значения ниже требований ГОСТа. Кроме того, здесь концентрация водорода снизилась почти в 2 раза (с 0,45 см³/100 г до 0,23 см³/100 г), а содержание оксида алюминия снизилось с 0,08% до 0,037%.Analysis of the data showed that the metallurgical yield for chips was 94%, which significantly exceeds the value achieved using known methods, and for screenings - 82%, which is significantly higher than that obtained even in special salt furnaces, and indicates the possibility of their effective direct use as a mixture in the preparation of secondary alloys. Moreover, the content in the alloy of zinc and iron was 1.3% and 0.9%, respectively, and magnesium - 0.8% - all of these values are below the requirements of GOST. Furthermore, the hydrogen concentration is decreased by almost 2-fold (from 0.45 cm ^3/100 g to 0.23 cm ^3/100 g), and the alumina content decreased from 0.08% to 0.037%.

Заявляемый способ испытывался также при запредельных и предельных значениях выбранных параметров. Исследовался и известный способ (прототип). The inventive method was also tested with transcendent and limiting values of the selected parameters. The known method (prototype) was also investigated.

Результаты исследований приведены в таблице. The research results are shown in the table.

Из данных таблицы следует, что наиболее высокие контролируемые показатели процесса достигаются по изобретению. Так, металлургический выход по стружке по сравнению со способом-прототипом увеличился более чем на 10% за счет снижения потерь металла. Показала возможность непосредственного использования отсевов в качестве шихтового материала (без предварительной их переработки в солевых печах) с чрезвычайно высоким для такого вида сырья металлургическим выходом, величина которого не ниже 82%. При этом в 1,5 раза возрастает глубина очистки от водорода и в 1,4 раза - от Al₂O₃; во всех случаях уровень содержания примесей цинка, железа и магния не превышает требуемых ГОСТом значений.From the table it follows that the highest controlled process indicators are achieved according to the invention. Thus, the metallurgical yield of chips in comparison with the prototype method increased by more than 10% due to the reduction of metal losses. It showed the possibility of direct use of screenings as a charge material (without preliminary processing in salt furnaces) with an extremely high metallurgical yield for this type of raw material, the value of which is not lower than 82%. At the same time, the depth of purification from hydrogen increases by 1.5 times and from Al ₂ O _{3 by} 1.4 times; in all cases, the level of impurities of zinc, iron and magnesium does not exceed the values required by GOST.

Claims

A method of preparing secondary aluminum alloys, including loading into the furnace and melting of heavy scrap, inducing flux on the surface of the melt, loading, interfering with the melt and melting of the chips, alloying, characterized in that the flux consisting of metal chloride melt is introduced in an amount of 0.1 -0.2 of the mass of the loaded metal, while together with the chips load its screenings, comprising 0.02-0.05 of the mass of the loaded metal.