RU2215810C2

RU2215810C2 - Method of production of aluminum-titanium-boron master alloy

Info

Publication number: RU2215810C2
Application number: RU2001135901/02A
Authority: RU
Inventors: В.В. Чеглаков; А.П. Назаров; В.И. Шпаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Красноярский металлургический завод"
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: metallurgy; modification of alloys at ingot casting. SUBSTANCE: proposed method includes grinding titanium in form of titanium sponge and mixing it with potassium tetrafluoroborate. Mixture thus obtained is placed in metal container which is heated to temperature of 515-530 C, after which pressure is rammed till disappearance of liquid phase; after relieving pressure, mixture is withdrawn from container. EFFECT: enhanced degree of assimilation of boron by liquid al8luminum; reduced losses of boron with slag. 1 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении лигатуры алюминий-титан-бор, используемой для модифицирования сплавов при литье слитков. The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used to obtain an aluminum-titanium-boron alloy, used to modify alloys during casting of ingots.

Известен способ получения лигатуры алюминий-титан-бор путем введения в расплав алюминия титана в виде стружки или губки тетрафторбората калия и флюса - хлорида калия, покрывающего расплав \1\. There is a method of producing aluminum-titanium-boron alloys by introducing titanium into the aluminum melt in the form of chips or sponges of potassium tetrafluoroborate and flux — potassium chloride coating the melt \ 1 \.

Недостатком известного способа является низкая степень усвоения бора алюминием из-за его потерь в виде газообразного фтористого бора, образующегося по реакции восстановления и обладающего высокой упругостью пара. The disadvantage of this method is the low degree of assimilation of boron by aluminum due to its loss in the form of gaseous fluoride boron formed by the reduction reaction and having a high vapor pressure.

Известен способ получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающий введение в жидкий алюминий губчатого титана и фторбората калия в смеси с хлоридом калия при их соотношении (4,3 - 4,9) по массе \2\. A known method of producing aluminum-titanium-boron alloys, including the introduction of sponge titanium and potassium fluoroborate into liquid aluminum in a mixture with potassium chloride at a ratio of (4.3 - 4.9) by weight \ 2 \.

Недостаток известного способа заключается в том, что смесь тетрафторбората калия и хлорида калия является более легкоплавкой, чем чистый тетрафторборат калия, поэтому трехфтористый бор, образующийся по реакции восстановления, начинает интенсивно испаряться при более низких температурах, что приводит к резкому увеличению потерь бора. The disadvantage of this method is that the mixture of potassium tetrafluoroborate and potassium chloride is more low-melting than pure potassium tetrafluoroborate, therefore, boron trifluoride formed by the reduction reaction begins to evaporate intensively at lower temperatures, which leads to a sharp increase in boron losses.

Наиболее близким техническим решением является способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор, включающий плавление алюминия, порционное введение в расплав смеси порошков титана, алюминия и бора, перемешивание расплава, его кристаллизацию и разливку \3\. The closest technical solution is a method of preparing an aluminum-titanium-boron alloy, including melting aluminum, portioned introduction of a mixture of titanium, aluminum and boron powders into the melt, mixing the melt, its crystallization and casting \ 3 \.

Недостатком известного способа является низкая степень усвоения бора из смеси и загрязнение лигатуры оксидами, так как реакция взаимодействия жидкого алюминия с тетрафторборатом калия не распространяется по всему объему расплава алюминия, а протекает только в объеме введенной смеси, при этом переход диборида алюминия в расплав алюминия затрудняется из-за наличия побочных продуктов реакции оксидов. The disadvantage of this method is the low degree of absorption of boron from the mixture and contamination of the ligature by oxides, since the reaction of liquid aluminum with potassium tetrafluoroborate does not spread throughout the entire volume of the aluminum melt, but proceeds only in the volume of the introduced mixture, while the transition of aluminum diboride to the aluminum melt is difficult from due to the presence of by-products of the reaction of oxides.

Задачей предлагаемого способа является повышение степени усвоения бора жидким алюминием и уменьшение потерь бора со шлаком. The objective of the proposed method is to increase the degree of assimilation of boron by liquid aluminum and to reduce losses of boron with slag.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающем плавление алюминия, порционное введение в расплав смеси титана с борсодержащим компонентом, перемешивание расплава и его разливку, новым является то, что предварительно титановую губку измельчают до размера 10-15 мм, смешивают с тетрафторборатом калия, смесь помещают в металлический контейнер, нагревают до температуры 515-530^oС и уплотняют давлением до исчезновения жидкой фазы и после снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера.The problem is achieved in that in the method of producing an aluminum-titanium-boron alloy, including melting aluminum, portioned introduction of a mixture of titanium with a boron-containing component into the melt, mixing the melt and pouring it, it is new that the titanium sponge is preliminarily crushed to a size of 10-15 mm, mixed with potassium tetrafluoroborate, the mixture is placed in a metal container, heated to a temperature of 515-530 ^o C and compacted with pressure until the liquid phase disappears and after relieving the pressure, the resulting mixture is removed from the container.

Расплавленный тетрафторборат калия, войдя в поры губки под давлением, затвердевает. Из полученной смеси насыщение бором алюминия идет более эффективно. При введении смеси в расплавленный алюминий титановая губка растворяется в алюминии, при этом обеспечивается повышение концентрации атомов титана в слое алюминия, окружающего кусочки титановой губки. Находящийся в порах титановой губки тетрафторборат калия взаимодействует с алюминием с образованием бора, который при наличии в соседстве высокой концентрации атомов титана полностью связывает его в диборид титана за счет большего сродства к титану, чем к алюминию, при этом резко повышается степень его усвоения. The molten potassium tetrafluoroborate, having entered the pore sponge under pressure, hardens. From the resulting mixture, aluminum boron saturation is more efficient. When a mixture is introduced into molten aluminum, the titanium sponge dissolves in aluminum, while increasing the concentration of titanium atoms in the aluminum layer surrounding the titanium sponge pieces. Potassium tetrafluoroborate located in the pores of the titanium sponge interacts with aluminum to form boron, which, in the presence of a high concentration of titanium atoms, completely binds it to titanium diboride due to a greater affinity for titanium than for aluminum, and its absorption is sharply increased.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Приготавливают смесь титана с борсодержащим компонентом. Для этого титановую губку предварительно измельчают до размера 10-15 мм и смешивают с тетрафторборатом калия. Полученную смесь помещают в металлический контейнер, нагревают до температуры 515-530^oС до образования жидкой солевой фазы и ставят под пуансон пресса. При уплотнении смеси давлением пуансона происходит затвердевание жидкой фазы смеси. После снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера, загружают в алюминий, нагретый до температуры 800-820^oС и покрытый слоем жидкого хлористого калия. Сначала загружают 1\3 часть от общего количества подготовленной смеси из контейнера. После присадки первой порции расплав перемешивают в течение 5-7 минут, затем вводят следующие порции смеси. После загрузки всей навески смеси через каждые 20-25 минут производят перемешивание расплава в течение 3-5 минут. После съема шлака производят разливку лигатуры.A mixture of titanium with a boron-containing component is prepared. To do this, the titanium sponge is pre-crushed to a size of 10-15 mm and mixed with potassium tetrafluoroborate. The resulting mixture is placed in a metal container, heated to a temperature of 515-530 ^o With until the formation of a liquid salt phase and put under the punch of the press. When the mixture is compacted by the pressure of the punch, the liquid phase of the mixture solidifies. After depressurization, the resulting mixture is removed from the container, loaded into aluminum, heated to a temperature of 800-820 ^o C and coated with a layer of liquid potassium chloride. First, 1/3 of the total amount of the prepared mixture is loaded from the container. After the first portion is added, the melt is mixed for 5-7 minutes, then the next portions of the mixture are introduced. After loading the entire portion of the mixture every 20-25 minutes, melt is mixed for 3-5 minutes. After slag removal, ligatures are cast.

Результаты испытаний предлагаемого способа получения лигатуры представлены в таблице. The test results of the proposed method for producing ligatures are presented in the table.

Как видно из представленных результатов, при получении лигатуры предлагаемым способом степень усвоения бора алюминием повышается в среднем в 1,9 раза. Потери бора со шлаком уменьшаются приблизительно на 30%. As can be seen from the presented results, upon receipt of the ligature by the proposed method, the degree of assimilation of boron by aluminum rises by an average of 1.9 times. Loss of boron with slag is reduced by approximately 30%.

Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает технико-экономическую эффективность производства лигатуры алюминий-титан-бор. Thus, the proposed method significantly improves the technical and economic efficiency of the production of aluminum-titanium-boron alloys.

Источники информации
1. Лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов. - М.: Металлургия, 1983, с. 106. Напалков В.И. и др.Sources of information
1. Ligature for the production of aluminum and magnesium alloys. - M.: Metallurgy, 1983, p. 106. Napalkov V.I. and etc.

2. Патент РФ 1774964, С 22 С 1/02, 1/06, 1991. 2. RF patent 1774964, C 22 C 1/02, 1/06, 1991.

3. Патент РФ 2138572, С 22 С 1/02, 21/00, 1997. 3. RF patent 2138572, C 22 C 1/02, 21/00, 1997.

Claims

A method of producing an aluminum-titanium-boron alloy, including melting aluminum, portioned introduction of a mixture of titanium with a boron-containing component into the aluminum melt, mixing the melt and pouring it, characterized in that the titanium in the form of a titanium sponge is first crushed to a size of 10-15 mm, mixed with a boron-containing component in the form of potassium tetrafluoroborate, the mixture is placed in a metal container and heated to a temperature of 515-530 ^o C, then compacted with pressure until the liquid phase disappears and after relieving the pressure, remove the resulting mixture t out of the container.