RU2261933C2 - Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения - Google Patents
Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261933C2 RU2261933C2 RU2002124025/02A RU2002124025A RU2261933C2 RU 2261933 C2 RU2261933 C2 RU 2261933C2 RU 2002124025/02 A RU2002124025/02 A RU 2002124025/02A RU 2002124025 A RU2002124025 A RU 2002124025A RU 2261933 C2 RU2261933 C2 RU 2261933C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- aluminum
- alloy
- aluminum alloy
- melting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литиево-алюминиевых сплавов, используемых в химических источниках тока. Предложен литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения. Сплав на основе лития содержит алюминий - больше 0,05 и не больше 0,09 мас.%. Способ включает загрузку исходного сырья лития, его плавление, загрузку алюминия в расплав лития, плавление литиево-алюминиевого сплава при пониженном давлении, его рафинирование, разливку и направленную кристаллизацию сплава, при этом перед загрузкой алюминия расплав лития рафинируют, загрузку алюминия осуществляют в расплав рафинированного лития в отдельной емкости, плавление сплава проводят при температуре 200-350°С и перемешивании, а разливку сплава совмещают с рафинированием фильтрацией через пористый лист и тканевую сетку. Установка содержит реактор плавления лития, средства подачи инертного газа, соединенные с реактором, фильтр и изложницу, при этом она дополнительно снабжена реактором для плавления литиево-алюминиевого сплава, блоком с контролируемым составом газовой среды с помещенными в него изложницами и фильтрами, обогреваемым металлопроводом, соединяющим реакторы, колпаком создания вакуума для обеспечения тока литиево-алюминиевого расплава по обогреваемому металлопроводу, расположенным в блоке с контролируемым составом газовой среды, и боксом с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков. Технический результат - повышение потребительских и эксплуатационных характеристик. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на литиевой основе, используемых в химических источниках тока.
Известен сплав, содержащий литий-алюминий, способ и устройство для его получения (WO 9108319 A1, C 22 C 21/00, Alkan int LTD (CA)). Однако данный сплав имеет алюминиевую основу и не пригоден для использования в химических источниках тока.
Известен сплав, содержащий литий-алюминий, и способ его получения (ЕР 0274972 A1, C 22 C 21/02 Hommet Corp., 1987). Однако данный сплав также содержит до 2,8% лития, имеет алюминиевую основу и также не пригоден для использования в химических источниках тока.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является литиево-алюминиевый сплав, содержащий литий и алюминий (RU 2123538, С 22 С 21/06, 20.12.1998) - прототип.
Недостатком известного сплава является малое содержание лития и обусловленная этим обстоятельством невозможность использования сплава по нужному назначению.
Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату являются также способ и установка для получения литиевого сплава (RU 2139363, С 22 В 9/02, 10.10.1999) - прототип.
Известный способ литиевого сплава включает загрузку исходного сырья, плавление, рафинирование, разливку и направленную кристаллизацию.
Известная установка содержит реактор плавления металла, средства подачи инертного газа, соединенные с реактором, блок с контролируемым составом газовой среды с помещенными в него изложницами, и фильтры.
Недостатками известных аналогов является невысокое качество получаемого продукта и заниженные в связи с этим потребительские и эксплуатационные характеристики. Кроме того, промышленные установки аналогов энергоемки и малоэффективны.
Технической задачей изобретения является повышение потребительских и эксплуатационных характеристик путем обеспечения возможности получения литиево-алюминиевого сплава с содержанием алюминия до 9% при одновременном повышении его качества и сокращении энергозатрат производства.
Поставленная задача решается тем, что в литиево-алюминиевом сплаве, содержащем литий и алюминий, способе получения литиево-алюминиевого сплава, включающем загрузку исходного сырья лития, плавление, загрузку алюминия в расплав лития, плавление литиево-алюминиевого сплава при пониженном давлении, рафинирование, разливку и направленную кристаллизацию, а также установке для получения литиево-алюминиевого сплава, содержащей реактор плавления лития, средства подачи инертного газа, соединенные с реактором, фильтр и изложницу, согласно изобретению, сплав содержит компоненты в следующем составе, в мас.%:
| алюминий | больше 0,05 и не больше 0,09; |
| литий | остальное, |
в способе первоначально осуществляют перед загрузкой алюминия рафинирование расплава лития, загрузку алюминия осуществляют в расплав рафинированного лития в отдельной емкости, плавление сплава проводят при пониженном давлении, температуре 200-350°С и перемешивании, а разливку сплава совмещают с рафинированием фильтрацией через пористый лист и тканевую сетку, а установка дополнительно снабжена реактором для плавления литиево-алюминиевого сплава, блоком с контролируемым составом газовой среды с помещенными в него изложницами и фильтрами, обогреваемым металлопроводом, соединяющим реакторы, колпаком создания вакуума для обеспечения тока литиево-алюминиевого расплава по обогреваемому металлопроводу, расположенным в блоке с контролируемым составом газовой среды, и боксом с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков.
В оптимальной степени технический результат достигается при соблюдении следующих условий:
в качестве исходного литиевого сырья используют вторичный литийсодержащий материал (сектора, цилиндры, обрезки литиево-алюминиевого сплава) и жидкий электролитический литий;
рафинирование лития осуществляют выдержкой в вакууме при давлении 0,1-0,7 атм и температуре 200-300°С в течение 0,5-1,0 часа;
после выдержки расплава лития в вакууме проводят фильтрацию при избыточном давлении инертного газа в пределах 0,1-0,7 атм;
после выдержки расплава в вакууме проводят фильтрацию при дополнительном вакуумировании;
плавление литиево-алюминиевого сплава проводят при давлении 0,1-0,7 атм;
при фильтрации литиево-алюминиевого сплава используют тканевую сетку с размером ячеек 2-5, 40, 70, 120, 180, 250 мкм;
разливку и кристаллизацию литиево-алюминиевого сплава проводят в атмосфере инертного газа; в качестве реакторов использованы миксеры или индукционные печи;
реакторы выполнены цилиндрической формы;
колпак создания вакуума для обеспечения тока жидкого металла закреплен на штативе с возможностью перемещения.
Предлагаемое техническое решение отвечает условиям патентоспособности "Новизна", "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость", т.к. заявленная совокупность признаков: наличие лития и алюминия в сплаве, загрузка исходного сырья лития, плавление, рафинирование, разливка и направленная кристаллизация, а также осуществление способа в установке, содержащей реактор для плавления литиево-алюминиевого сплава, блок с контролируемым составом газовой среды с помещенными в него изложницами и фильтрами, обогреваемый металлопровод, соединяющий реакторы, колпак создания вакуума для обеспечения тока литиево-алюминиевого расплава по обогреваемому металлопроводу, расположенный в блоке с контролируемым составом газовой среды, и бокс с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков, причем согласно изобретению сплав содержит компоненты в следующем составе, в мас.%:
| алюминий | больше 0,05 и не больше 0,09; |
| литий | остальное, |
в способе первоначально осуществляют перед загрузкой алюминия рафинирование расплава лития, загрузку алюминия осуществляют в расплав рафинированного лития в отдельной емкости, плавление сплава проводят при пониженном давлении, температуре 200-350°С и перемешивании, а разливку сплава совмещают с рафинированием фильтрацией через пористый лист и тканевую сетку, что приводит к достижению неочевидного результата - повышению потребительских и эксплуатационных характеристик путем обеспечения возможности получения литиево-алюминиевого сплава с содержанием алюминия до 0,09% при одновременном повышении качества сплава и сокращении энергозатрат производства.
Установка для получения литиево-алюминиевого сплава представлена на фиг.1.
Установка состоит из реактора (печи) 1 с контролируемым составом газовой среды для расплава лития, реактора (печи) 2 с контролируемым составом газовой среды для получения литиево-алюминиевого сплава, фильтров 3, обогреваемого металлопровода 4, блока 5 с контролируемым составом газовой среды для разливки металла по изложницам, форкамеры 6, воздушного насоса 7 для охлаждения изложниц, обратного клапана 8, изложниц 9, колпака 10 создания вакуума для обеспечения тока жидкого металла по обогреваемому металлопроводу 4, штатива 11 для перемещения колпака, слитка 12, бокса 13 с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков, устройство 14 обрезки слитков 12, машинки сварки пакетов 15 и упаковочной тары (ламинированные пакеты с упакованными слитками лития) 16.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Прогревают миксеры 1 и 2 при температуре 230-240°С. Слитки лития (сектора, цилиндры, обрезки литиево-алюминиевого сплава) и жидкий электролитический литий, загружают в миксер 1 для плавления лития, состоящего из стального тигля и нагревателей, расположенных на внешних стенках тигля. Литий плавится и выдерживается в вакууме при 0,1-0,7 атм для очистки от легко летучих примесей; при температуре 240-300°С в течение 0,5-1,0 часа происходит отстаивание тяжелых примесей. Аргоном создают избыточное давление в тигле миксера 1 (или индукционной печи) в пределах 0,1-0,7 атм для обеспечения возможности передачи расплавленного лития через мелкопористый фильтр 3 для очистки от графита, кристаллических нитридов и других примесей. В качестве фильтра используют лист пористый, сетку тканую с размером ячеек 40 мкм.
Допускается вместо создания избыточного давления аргоном использовать вакуумирование для транспортирования расплава лития через фильтры 3. Литий по нагретому металлопроводу 4 поступает в миксер 2 (или через люк загружается в индукционную печь) для получения литиево-алюминиевого сплава с содержанием алюминия 0,05-0,9% мас.
Сверху через крышку миксера 2 в объем реактора введена мешалка для перемешивания расплава. Посредством люка в миксер 2 (или в индукционную печь) вводят расчетное количество алюминия. Растворение алюминия в литии осуществляют при 200-350°С в вакууме при давлении 0,1-0,7 атм или в атмосфере аргона при давлении 0,1-0,7 атм в течение времени до 1 часа. При температуре 250-280°С отстаивают сплав в реакторе и проводят анализ на содержание алюминия и примесей. В случае необходимости доводят сплав до необходимого значения содержания алюминия в миксере 2 (или индукционной печи).
Алюминий растворяется в литии, образуя литиево-алюминиевый сплав с требуемым содержанием алюминия в литии. После этого возможна фильтрация сплава через фильтр 3.
При помощи давления аргоном или с использованием вакуумирования литиево-алюминиевый сплав подают в блок 5 с контролируемым составом газовой среды для разливки металла по изложницам 9. Через обратный клапан 8 заполняют изложницу 9, которая сдвигается на охлаждаемую воздухом поверхность блока 5. Слитки охлаждают до 50-70°С, проводя направленную кристаллизацию, затем слитки извлекают из изложниц 9 в блоке 5 с контролируемым составом газовой среды и с помощью форкамеры 6 передают в бокс 13 с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков. При получении литиево-алюминиевого сплава в индукционной печи после разливки сплава в толстостенные изложницы и выдержки, изложницы со слитками литиево-алюминиевого сплава перемещают в блок 5. В случае необходимости с помощью устройства 14 осуществляют обрезку слитков 12, затаривание в упаковочную тару (ламинированные пакеты) 16 и сварку на машинке 15 пакетов со слитками. Брак, обрезки направляют на стадию плавления в миксер 1 (или индукционную печь).
Реализация настоящего изобретения приводит к повышению потребительских и эксплуатационных характеристик получаемой продукции путем обеспечения возможности получения литиево-алюминиевого сплава с содержанием алюминия до 9% при одновременном повышении его качества и сокращении энергозатрат производства. Кроме того, предлагаемые литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения упрощают дальнейший процесс использования нового сплава в современных промышленных технологиях. Установка предусматривает взаимозаменяемость элементов и получаемой конечной продукции, т.к. возможно получение как рафинированного лития, так и литиево-алюминиевого сплава.
Claims (14)
1. Литиево-алюминиевый сплав, содержащий литий и алюминий, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
2. Способ получения литиево-алюминиевого сплава, включающий загрузку исходного сырья лития, его плавление, загрузку алюминия в расплав лития, плавление литиево-алюминиевого сплава при пониженном давлении, его рафинирование, разливку и направленную кристаллизацию сплава, отличающийся тем, что перед загрузкой алюминия расплав лития рафинируют, загрузку алюминия осуществляют в расплав рафинированного лития в отдельной емкости, плавление сплава проводят при температуре 200-350°С и перемешивании, а разливку сплава совмещают с рафинированием фильтрацией через пористый лист и тканевую сетку.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья лития используют вторичный литийсодержащий материал и жидкий электролитический литий.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что рафинирование лития осуществляют выдержкой в вакууме при давлении 0,1-0,7 атм и температуре 200-300°С в течение 0,5-1,0 ч.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после выдержки расплава лития в вакууме проводят его фильтрацию при избыточном давлении инертного газа 0,1-0,7 атм.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что после выдержки расплава лития в вакууме проводят фильтрацию при дополнительном вакуумировании.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что плавление литиево-алюминиевого сплава проводят при давлении 0,1-0,7 атм.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что при фильтрации литиево-алюминиевого сплава используют тканевую сетку с размером ячеек 2-5, 40, 70, 120, 180, 250 мкм.
9. Способ по п.2, отличающийся тем, что разливку и кристаллизацию литиево-алюминиевого сплава проводят в атмосфере инертного газа.
10. Установка для получения литиево-алюминиевого сплава, содержащая реактор плавления лития, средства подачи инертного газа, соединенные с реактором, фильтр и изложницу, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена реактором для плавления литиево-алюминиевого сплава, блоком с контролируемым составом газовой среды с помещенными в него изложницами и фильтрами, обогреваемым металлопроводом, соединяющим реакторы, колпаком создания вакуума для обеспечения тока литиево-алюминиевого расплава по обогреваемому металлопроводу, расположенным в блоке с контролируемым составом газовой среды, и боксом с контролируемым составом газовой среды для обрезки и упаковки слитков.
11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что в качестве реакторов использованы миксеры.
12. Установка по п.10, отличающаяся тем, что в качестве реакторов использованы индукционные печи.
13. Установка по п.10, отличающаяся тем, что реакторы выполнены цилиндрической формы.
14. Установка по п.10, отличающаяся тем, что колпак для создания вакуума закреплен на штативе с возможностью перемещения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124025/02A RU2261933C2 (ru) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124025/02A RU2261933C2 (ru) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002124025A RU2002124025A (ru) | 2004-04-10 |
| RU2261933C2 true RU2261933C2 (ru) | 2005-10-10 |
Family
ID=35851400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002124025/02A RU2261933C2 (ru) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261933C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8365808B1 (en) | 2012-05-17 | 2013-02-05 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys |
| US8479802B1 (en) | 2012-05-17 | 2013-07-09 | Almex USA, Inc. | Apparatus for casting aluminum lithium alloys |
| US9616493B2 (en) | 2013-02-04 | 2017-04-11 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys |
| US10932333B2 (en) | 2013-11-23 | 2021-02-23 | Almex USA, Inc. | Alloy melting and holding furnace |
-
2002
- 2002-09-09 RU RU2002124025/02A patent/RU2261933C2/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ГОСТ 8774-75. Литий. Марки и технические требования. - М.: Государственный стандарт Союза ССР, 1975. * |
| КУРДЮМОВ А.В. Производство отливок из сплавов цветных металлов. - М.: МИСИС, 1996, с.21, 164. * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8365808B1 (en) | 2012-05-17 | 2013-02-05 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys |
| US8479802B1 (en) | 2012-05-17 | 2013-07-09 | Almex USA, Inc. | Apparatus for casting aluminum lithium alloys |
| US9849507B2 (en) | 2012-05-17 | 2017-12-26 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys |
| US9895744B2 (en) | 2012-05-17 | 2018-02-20 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for direct chill casting |
| US10646919B2 (en) | 2012-05-17 | 2020-05-12 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for direct chill casting |
| US10946440B2 (en) | 2012-05-17 | 2021-03-16 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting aluminum alloys |
| US9616493B2 (en) | 2013-02-04 | 2017-04-11 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys |
| US9764380B2 (en) | 2013-02-04 | 2017-09-19 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for direct chill casting |
| US9950360B2 (en) | 2013-02-04 | 2018-04-24 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of lithium alloys |
| US10864576B2 (en) | 2013-02-04 | 2020-12-15 | Almex USA, Inc. | Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of lithium alloys |
| US10932333B2 (en) | 2013-11-23 | 2021-02-23 | Almex USA, Inc. | Alloy melting and holding furnace |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101473055B (zh) | 多孔体的制造方法 | |
| JP2635817B2 (ja) | 粒子で補強した金属発泡体の製法 | |
| EP3029165B1 (en) | Method for separating gold-silver alloys by vacuum distillation and device for realization thereof | |
| JP2010538952A5 (ru) | ||
| CN103502505A (zh) | Cu-Ga合金溅射靶及其制造方法 | |
| KR102528758B1 (ko) | 필터 캐비티의 다이캐스팅 방법 | |
| JP4176975B2 (ja) | 発泡金属の製造方法 | |
| CN104114303B (zh) | 高纯度钛锭、其制造方法及钛溅射靶 | |
| RU2261933C2 (ru) | Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения | |
| JP2010241650A (ja) | シリコンインゴットの製造方法、シリコンインゴットの製造装置及びシリコン結晶成長方法 | |
| CN107385244B (zh) | 一种电子束层覆诱导凝固技术高纯化制备镍基高温合金的方法 | |
| CN108950271A (zh) | 一种铬锆铜合金及其制备方法 | |
| CN105308196B (zh) | 马氏体时效钢的生产方法和夹杂物的微细化方法 | |
| US20130291595A1 (en) | Apparatus for manufacturing high purity polysilicon using electron-beam melting and method of manufacturing high purity polysilicon using the same | |
| CN108504879A (zh) | 一种低氧高纯钛锭的电子束熔炼方法及其装置 | |
| CN103420375B (zh) | 基于电子束熔炼利用引锭杆制造多晶硅的装置及方法 | |
| CN107498010A (zh) | 一种轻合金半固态浆料的制备工艺及装置 | |
| JPH107491A (ja) | 高純度銅単結晶及びその製造方法並びにその製造装置 | |
| CN103741004A (zh) | CoS2催化的高容量贮氢合金及其制备方法 | |
| CN116287821A (zh) | 一种汽车零部件用铝合金再生制备方法 | |
| US8997524B2 (en) | Apparatus for manufacturing polysilicon based electron-beam melting using dummy bar and method of manufacturing polysilicon using the same | |
| RU2002124025A (ru) | Литиево-алюминиевый сплав, способ и установка для его получения | |
| US4049470A (en) | Refining nickel base superalloys | |
| CN208346240U (zh) | 一种低氧高纯钛锭的电子束熔炼装置 | |
| CN106312055B (zh) | 铜包铬合金粉及其铜铬触头制备方法 |