RU2467086C2

RU2467086C2 - Method of producing aluminium alloys with transition metals

Info

Publication number: RU2467086C2
Application number: RU2011100306/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Ковтунов (RU); Александр Иванович Ковтунов; Денис Александрович Семистенов (RU); Денис Александрович Семистенов; Юлия Петровна Чернышова (RU); Юлия Петровна Чернышова; Юрий Юрьевич Хохлов (RU); Юрий Юрьевич Хохлов
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-11-20
Also published as: RU2011100306A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to nonferrous metallurgy and may be used in production of foundry alloys based on aluminium with transition metals. It comprises making aluminium melt overheated to above alloy liquidus temperature and adding alloying components into melt by fusing the wire. Note here that electric current flows between wire and aluminium melt. Layer of fused flux is produced on aluminium melt surface while said wire is fused by heat released in flux layer at electric current existing therein. Note also that said flux contains cryolite - 40-45 wt %, aluminium oxide - 10-20 wt %, and magnesium fluoride - 35-40 wt %.

EFFECT: reduced losses of alloying components, higher efficiency.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено для получения алюминиевых лигатур.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used to obtain aluminum alloys.

Известен способ получения алюминиевых лигатур (Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М. Литейное производство цветных и редких металлов. Изд-во «Металлургия», 1972, с.496), при котором приготавливают перегретый алюминиевый расплав и вводят легирующие компоненты. Недостатком этого способа является длительность процесса растворения легирующих компонентов, что снижает производительность процесса, а также способствует насыщению алюминиевого расплава газами и окисными включениями.A known method of producing aluminum ligatures (Kurdyumov A.V., Pikunov M.V., Chursin V.M. Foundry of non-ferrous and rare metals. Publishing house "Metallurgy", 1972, p. 496), in which overheated aluminum melt is prepared and alloying components are introduced. The disadvantage of this method is the length of the process of dissolution of the alloying components, which reduces the performance of the process, and also contributes to the saturation of the aluminum melt with gases and oxide inclusions.

Известен также способ получения алюминиевых лигатур, при котором в перегретый алюминиевый расплав вводят легирующие компоненты в виде проволоки, при этом между проволокой, являющейся положительным электродом, и алюминиевым расплавом, являющимся отрицательным электродом, горит электрическая дуга в среде инертного газа. Данный способ повышает производительность и снижает трудоемкость приготовления алюминиевых лигатур, однако вследствие разбрызгивания и угара имеются большие потери легирующих элементов при приготовлении алюминиевых лигатур (RU 2406774)(прототип).There is also known a method for producing aluminum alloys, in which alloying components in the form of a wire are introduced into superheated aluminum melt, while an electric arc burns in an inert gas medium between the wire, which is a positive electrode, and aluminum melt, which is a negative electrode. This method improves productivity and reduces the complexity of the preparation of aluminum alloys, however, due to spatter and fumes there are large losses of alloying elements in the preparation of aluminum alloys (RU 2406774) (prototype).

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение потерь легирующих компонентов, повышение производительности и снижение трудоемкости приготовления алюминиевых лигатур.The technical result of the proposed method is to reduce the loss of alloying components, increasing productivity and reducing the complexity of the preparation of aluminum alloys.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что приготавливают перегретый алюминиевый расплав выше температуры ликвидус сплава и вводят легирующие компоненты в виде проволоки, при этом между проволокой и алюминиевым расплавом пропускают электрический ток. В отличие от прототипа на поверхности алюминиевого расплава наводится слой расплавленного флюса, а проволока плавится за счет тепла, выделяющегося в слое флюса при прохождении через него электрического тока. В состав флюса входит криолит, оксид алюминия и фторид магния при следующем соотношении компонентов:The essence of the proposed method lies in the fact that an overheated aluminum melt is prepared above the liquidus temperature of the alloy and alloying components are introduced in the form of a wire, while an electric current is passed between the wire and the aluminum melt. In contrast to the prototype, a layer of molten flux is induced on the surface of the aluminum melt, and the wire melts due to the heat released in the flux layer when an electric current passes through it. The flux includes cryolite, alumina and magnesium fluoride in the following ratio of components:

Криолит - 40-45% (мол.)Cryolite - 40-45% (mol.)

Оксид алюминия - 10-20% (мол.)Alumina - 10-20% (mol.)

Фторид магния - 35-40% (мол.)Magnesium fluoride - 35-40% (mol.)

Такая совокупность новых признаков с известными позволяет по сравнению с прототипом снизить потери легирующих компонентов, повысить производительность и снизить трудоемкость приготовления алюминиевых лигатур.This combination of new features with the known allows, in comparison with the prototype, to reduce the loss of alloying components, increase productivity and reduce the complexity of the preparation of aluminum alloys.

Способ заключается в том, что приготавливают алюминиевый расплав, перегревают его выше температуры ликвидус лигатуры и на поверхность алюминиевого расплава засыпают слой флюса, содержащего: криолита - 40-45% (мол.), оксида алюминия - 10-20% (мол.), фторида магния - 35-40% (мол.). Флюс плавится и формирует жидкий слой на алюминиевом расплаве. Легирующие компоненты вводят в алюминиевый расплав в виде проволоки, при этом между проволокой и расплавом пропускают электрический ток. Проволока плавится за счет тепла, выделяющегося в слое флюса при прохождении через него электрического тока.The method consists in preparing an aluminum melt, overheating it above the liquidus ligature temperature, and adding a flux layer to the surface of the aluminum melt containing: cryolite - 40-45% (mol.), Aluminum oxide - 10-20% (mol.), magnesium fluoride - 35-40% (mol.). The flux melts and forms a liquid layer on the aluminum melt. Alloying components are introduced into the aluminum melt in the form of a wire, while an electric current is passed between the wire and the melt. The wire melts due to the heat released in the flux layer when an electric current passes through it.

Флюс с таким соотношением компонентов имеет температуру плавления 900-920°С, что ниже температуры приготовления алюминиевых лигатур, содержащих переходные металлы, и обеспечивает формирование на поверхности алюминиевого расплава сплошного жидкого слоя флюса. Криолит вводится для защиты алюминиевого расплава от окисления при контакте с атмосферой. Оксид алюминия и фторид магния при указанном содержании снижают температуру плавления криолита. Оксид алюминия, кроме того, снижает плотность флюса и снижает упругость паров флюса.A flux with such a ratio of components has a melting point of 900–920 ° C, which is lower than the temperature for preparing aluminum alloys containing transition metals, and ensures the formation of a continuous flux layer on the surface of the aluminum melt. Cryolite is introduced to protect the aluminum melt from oxidation upon contact with the atmosphere. Alumina and magnesium fluoride at the indicated content reduce the melting point of cryolite. Alumina, in addition, reduces the density of the flux and reduces the vapor pressure of the flux.

Плавление легирующего компонента в слое флюса снижает окисляемость легирующего компонента и его разбрызгивание по сравнению с прототипом. Все это снижает потери легирующих компонентов, повышает производительность и снижает трудоемкость процесса приготовления алюминиевых лигатур.The melting of the alloying component in the flux layer reduces the oxidizability of the alloying component and its spraying compared to the prototype. All this reduces the loss of alloying components, increases productivity and reduces the complexity of the process of preparing aluminum alloys.

Примером применения предлагаемого способа является изготовления алюминиево-железной лигатуры с содержанием 10% никеля. Алюминиевый расплав нагревают до температуры 1000°C. На поверхность засыпают флюс, состоящий из криолита, оксид алюминия и фторид магния при следующем соотношении компонентов:An example of the application of the proposed method is the manufacture of aluminum-iron ligatures with a content of 10% nickel. The aluminum melt is heated to a temperature of 1000 ° C. A flux consisting of cryolite, aluminum oxide and magnesium fluoride is poured onto the surface in the following ratio of components:

Криолит - 40-45% (мол.)Cryolite - 40-45% (mol.)

Оксид алюминия - 10-20% (мол.)Alumina - 10-20% (mol.)

Фторид магния - 35-40% (мол.)Magnesium fluoride - 35-40% (mol.)

Стальную проволоку Св-08АА диаметром 2 мм, являющуюся одним из электродов, подают в тигель с алюминиевым расплавом, являющимся вторым электродом, с помощью подающего механизма со сварочной горелкой для механизированной сварки со скоростью 10 м/мин. Между электродами подается со сварочного источника питания электрический ток при напряжении 50 В. Проволока легирующего компонента плавится в слое флюса вследствие ее нагрева за счет тепла, выделяющегося во флюсе при прохождении электрического тока. Расплав легирующего компонента проходит через флюс и смешивается с алюминиевым расплавом.Steel wire Sv-08AA with a diameter of 2 mm, which is one of the electrodes, is fed into a crucible with aluminum melt, which is the second electrode, using a feed mechanism with a welding torch for mechanized welding at a speed of 10 m / min. An electric current is supplied between the electrodes from the welding power source at a voltage of 50 V. The wire of the alloying component melts in the flux layer due to its heating due to the heat released in the flux during the passage of electric current. The melt of the alloying component passes through the flux and mixes with the aluminum melt.

При этом снижаются потери легирующих компонентов, повышается производительность и снижается трудоемкость приготовления алюминиевых лигатур.At the same time, losses of alloying components are reduced, productivity is increased, and the laboriousness of preparing aluminum alloys is reduced.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.The proposed method provides a technical effect and can be carried out using means known in the art. Therefore, it has industrial applicability.

Claims

A method of producing aluminum alloys with transition metals, including preparing an overheated aluminum melt above the liquidus temperature of the alloy and introducing alloying components into the melt by melting the wire, while an electric current is passed between the wire and the aluminum melt, characterized in that a layer of molten flux is induced on the surface of the aluminum melt, and the wire is melted by the heat released in the flux layer when an electric current passes through it, while the flux contains cryolite, alumina and magnesium fluoride at the following ratio, mol.%:
Cryolite 40-45 Aluminium oxide 10-20 Magnesium fluoride 35-40