RU2758700C1 - Flux for processing aluminum alloys - Google Patents

Flux for processing aluminum alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2758700C1
RU2758700C1 RU2020137357A RU2020137357A RU2758700C1 RU 2758700 C1 RU2758700 C1 RU 2758700C1 RU 2020137357 A RU2020137357 A RU 2020137357A RU 2020137357 A RU2020137357 A RU 2020137357A RU 2758700 C1 RU2758700 C1 RU 2758700C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flux
aluminum alloys
kcl
nacl
kalf
Prior art date
Application number
RU2020137357A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Валерьевич Пискарев
Дмитрий Сергеевич Ульянов
Александр Валерьевич Тихонов
Original Assignee
Денис Валерьевич Пискарев
Дмитрий Сергеевич Ульянов
Александр Валерьевич Тихонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Денис Валерьевич Пискарев, Дмитрий Сергеевич Ульянов, Александр Валерьевич Тихонов filed Critical Денис Валерьевич Пискарев
Priority to RU2020137357A priority Critical patent/RU2758700C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758700C1 publication Critical patent/RU2758700C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: foundry.SUBSTANCE: invention relates to a flux for processing aluminum alloys and is intended for processing aluminum alloys in foundry production. The flux contains a mixture of NaCl, KCl and a fluoride source at a ratio of components in the mixture of, wt. %: NaCl 10-70, KCl 10-45, KAlF4or NaAlF410-80.EFFECT: invention provides an increase in the efficiency of the flux, the degree of refining, and a decrease in the melting point of the flux and the cost of the flux for processing aluminum alloys.1 cl, 2 tbl

Description

Заявляемое техническое решение относится к области металлургии цветных металлов и предназначено для обработки алюминиевых сплавов в литейном производстве.The claimed technical solution relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals and is intended for the processing of aluminum alloys in foundry.

Известна, например, композиция солевого флюса [1] для плавки алюминиевого лома (US 6053959, 25.04.2000, [1]), содержащий, мас. %: хлористый калий - 47,5%, хлористый натрий - 47,5%, источник фторида (MAlF4, M3AlF6, MF, CaF2) - 5%, где источником фторида может быть KAlF4.Known, for example, the composition of the salt flux [1] for melting aluminum scrap (US 6053959, 25.04.2000, [1]), containing, by weight. %: potassium chloride - 47.5%, sodium chloride - 47.5%, fluoride source (MAlF 4 , M 3 AlF 6 , MF, CaF 2 ) - 5%, where KAlF 4 can be a fluoride source.

Также известен флюс (Альтман М. Б. «Металлургия литейных алюминиевых сплавов. М. Металлургия», 1972, А. В. Курдюмов, М. В. Пикунов, В. М. Чурсин, Е. Л. Бибиков «Производство отливок из сплавов цветных металов». М. МИСиС, 1996, стр. 159, [2]), содержащий, мас. %: хлористый калий - 47, хлористый натрий - 30, гексафтороалюминат натрия - 23.Also known flux (Altman M. B. "Metallurgy of foundry aluminum alloys. M. Metallurgy", 1972, A. V. Kurdyumov, M. V. Pikunov, V. M. Chursin, E. L. Bibikov "Production of castings from alloys non-ferrous metals ". M. MISiS, 1996, p. 159, [2]), containing, by weight. %: potassium chloride - 47, sodium chloride - 30, sodium hexafluoroaluminate - 23.

Указанный аналог [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению, поэтому он принят в качестве прототипа.The specified analogue [2] is, by the totality of essential features, the closest analogue of the same purpose to the claimed technical solution, therefore it is adopted as a prototype.

Решаемой технической проблемой является необходимость повышения степени рафинирования и снижения температуры плавления флюса. Температура плавления является одним из важнейших свойств флюса и должна быть ниже рабочих температур приготовления алюминиевых сплавов. Это объясняется кинетическими закономерностями протекания реакций, поскольку большинство металлургических реакций гетерогенные, то они протекают на границе раздела фаз. В случае твердого флюса данная граница раздела (поверхность контакта) значительно меньше, чем в случае жидкости. По этой причине увеличение площади контакта фаз (плавление флюса) приводит к большей эффективности протекания реакции, чем быстрее расплавится флюс и вступит во взаимодействие с расплавом, тем лучше.The technical problem to be solved is the need to increase the degree of refining and lower the melting point of the flux. The melting point is one of the most important properties of the flux and must be lower than the operating temperatures for the preparation of aluminum alloys. This is explained by the kinetic laws of the reactions, since most metallurgical reactions are heterogeneous, they proceed at the interface. In the case of a solid flux, this interface (contact surface) is much smaller than in the case of a liquid. For this reason, an increase in the area of contact between the phases (melting of the flux) leads to a greater efficiency of the reaction, the faster the flux melts and interacts with the melt, the better.

Недостатком аналога [1] является то, что содержание KAlF4 составляет 5% - такого количества KAlF4 недостаточно для необходимого рафинирующего эффекта в части удаления неметаллических включений и водорода.The disadvantage of analogue [1] is that the content of KAlF 4 is 5% - this amount of KAlF 4 is not enough for the necessary refining effect in terms of removing non-metallic inclusions and hydrogen.

У прототипа [2] температура плавления гексафтороалюмината натрия составляет 1013°C, что увеличивает температуру плавления флюса. Кроме того, известное содержание хлористого калия 47% и хлористого натрия 30% повышает стоимость флюса, так как хлорид калия стоит примерно в пять раз дороже хлорида натрия.In the prototype [2], the melting point of sodium hexafluoroaluminate is 1013 ° C, which increases the melting point of the flux. In addition, the known content of potassium chloride of 47% and sodium chloride of 30% increases the cost of the flux, since potassium chloride costs about five times more than sodium chloride.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является повышение эффективности флюса для обработки алюминиевых сплавов.The technical result provided by the claimed technical solution is to increase the efficiency of the flux for processing aluminum alloys.

Другим техническим результатом является снижение температуры плавления флюса.Another technical result is a decrease in the melting point of the flux.

Технический результат заявленного технического решения достигается тем, что флюс для обработки алюминиевых сплавов содержит смесь NaCl, KCl и источника фторида. Отличается тем, что источником фторида является KAlF4 или NaAlF4, при этом соотношение компонентов в смеси составляет, масс. %:The technical result of the claimed technical solution is achieved by the fact that the flux for processing aluminum alloys contains a mixture of NaCl, KCl and a fluoride source. It differs in that the source of fluoride is KAlF 4 or NaAlF 4 , while the ratio of the components in the mixture is, wt. %:

NaClNaCl 10 - 7010 - 70 KClKCl 10 - 4510 - 45 KAlF4 или NaAlF4 KAlF 4 or NaAlF 4 10 - 80.10 - 80.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение всех заявленных технических результатов.The above essence is a set of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of all the claimed technical results.

В частном предпочтительном случае соотношение компонентов в смеси составляет, масс. %:In a particular preferred case, the ratio of the components in the mixture is, mass. %:

NaClNaCl 4747 KClKCl 30thirty KAlF4 или NaAlF4 KAlF 4 or NaAlF 4 23.23.

Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технических результатов.The author of the claimed technical solution has made a prototype of this solution, the tests of which have confirmed the achievement of technical results.

Осуществление технического решения. Implementation of the technical solution.

В составе предлагаемого флюса используются следующие соотношения компонентов (мас.%):The composition of the proposed flux uses the following ratios of components (wt.%):

NaClNaCl 10 - 7010 - 70 KClKCl 10 - 4510 - 45 KAlF4 или NaAlF4 KAlF 4 or NaAlF 4 10 – 80.10 - 80.

Соотношение компонентов в данном флюсе объясняется следующим.The ratio of the components in this flux is explained as follows.

Температура плавления тетрафтороалюмината калия KAlF4 составляет 560°С, при этом температура плавления тетрафтороалюмината натрия NaAlF4 составляет 720°C. В ходе эксперимента установлено, что содержание KAlF4 или NaAlF4 в количестве 23% является оптимальным для снижения температуры плавления флюса и улучшения рафинирующего эффекта в части удаления неметаллических включений и водорода, по сравнению с аналогами. The melting point of potassium tetrafluoroaluminate KAlF 4 is 560 ° C, while the melting point of sodium tetrafluoroaluminate NaAlF 4 is 720 ° C. In the course of the experiment, it was found that the content of KAlF 4 or NaAlF 4 in the amount of 23% is optimal for lowering the melting point of the flux and improving the refining effect in terms of removing non-metallic inclusions and hydrogen, in comparison with analogues.

Полученные температуры плавления флюсов указаны в таблице 1.The obtained melting points of the fluxes are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1

Содержание компонентов, %Content of components,% Температура плавления, °CMelting point, ° C NaClNaCl KClKCl KAlF4 KAlF 4 NaAlF4 NaAlF 4 Na3AlF6 Na 3 AlF 6 4747 30thirty 2323 -- -- 622622 4747 30thirty -- 2323 -- 635635 30thirty 4747 -- -- 2323 686686 Al металлический Al metallic 659,5659.5

В таблице 2 представлены показатели рафинирования сплава флюсами.Table 2 shows the indicators of alloy refining with fluxes.

Эффективность флюсовой обработки расплава сравнивали с качеством исходного металла. Представленные результаты исследований свидетельствуют о высокой эффективности рафинирования сплавов заявленными флюсами при обработке расплава заявленным флюсом - в результате степень рафинирования по водороду повысилась в 4,82 раза, по неметаллическим включениям в 11,6 раз (в сравнении образцов № 1 и 4), а цена снизилась примерно на 25% (в сравнении образцов № 2 и 4).The efficiency of the flux treatment of the melt was compared with the quality of the starting metal. The presented research results indicate the high efficiency of refining alloys with the declared fluxes when processing the melt with the declared flux - as a result, the degree of hydrogen refining increased 4.82 times, for non-metallic inclusions 11.6 times (compared to samples No. 1 and 4), and the price decreased by about 25% (in comparison with samples No. 2 and 4).

Таблица 2table 2

ФлюсFlux NaCl - 47,5
KCl - 47,5
KAlF4 - 5
NaCl - 47.5
KCl - 47.5
KAlF 4 - 5
NaCl - 30
KCl - 47
Na3AlF6 - 23
NaCl - 30
KCl - 47
Na 3 AlF 6 - 23
NaCl - 47
KCl - 30
NaAlF4 - 23
NaCl - 47
KCl - 30
NaAlF 4 - 23
NaCl - 47
KCl - 30
KAlF4 - 23
NaCl - 47
KCl - 30
KAlF 4 - 23
NaCl - 47
KCl - 47
NaAlF4 - 10
NaCl - 47
KCl - 47
NaAlF 4 - 10
NaCl - 47
KCl - 47
KAlF4 - 10
NaCl - 47
KCl - 47
KAlF 4 - 10
Номер образцаSample number 1
(аналог 1)
1
(analogue 1)
2
(прототип 2)
2
(prototype 2)
33 44 55 66
Марка сплаваAlloy grade 60636063 60636063 60636063 60636063 60636063 60636063 Содержание водорода до рафинирования, см3/100 гHydrogen content to refining cm 3/100 g 0,270.27 0,270.27 0,270.27 0,280.28 0,260.26 0,270.27 Содержание водорода после рафинирования, см3/100 гThe hydrogen content after refining, cm3 / 100g 0,250.25 0,200.20 0,200.20 0,180.18 0,230.23 0,230.23 Степень рафинирования по водороду, %Hydrogen refining degree,% 7,407.40 25,9225.92 25,9225.92 35,7135.71 11,5311.53 14,8114.81 Содержание включений до рафинирования, мм2/кг (PoDFA)Content of inclusions before refining, mm 2 / kg (PoDFA) 1,01471.0147 1,02551.0255 1,01831.0183 1,01241.0124 1,01961.0196 1,02791.0279 Содержание включений после рафинирования, мм2/кг (PoDFA)Content of inclusions after refining, mm 2 / kg (PoDFA) 0,95790.9579 0,39120.3912 0,37760.3776 0,35630.3563 0,81240.8124 0,85350.8535 Степень рафинирования по неметаллическим включениям, %Degree of refining for non-metallic inclusions,% 5,59 5.59 61,8561.85 62,92 62.92 64,8064.80 20,3220.32 16,9616.96 Содержание металла в шлаке, %Slag metal content,% 37,037.0 32,532.5 24,824.8 22,222.2 26,426.4 28,928.9 Шлакообразование, кг/тSlagging, kg / t 5,55.5 4,54.5 4,14.1 4,04.0 4,34.3 4,34.3 Расход флюса для рафинирования, кг/тFlux consumption for refining, kg / t 11 11 11 11 11 11 Расход флюса для обработки шлака, кг/ кг шлакаFlux consumption for slag processing, kg / kg slag 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером. При содержании KAlF4 или NaAlF4 более 50% флюс может быть использован как рафинирующий реагент для очистки расплава от щелочных и щелочноземельных металлов по реакциям:The implementation of the proposed technical solution is not limited to the above example. When the content of KAlF 4 or NaAlF 4 is more than 50%, the flux can be used as a refining reagent for purifying the melt from alkali and alkaline earth metals according to the reactions:

2KAlF4 + Mg = 2KF + 3MgF2 + 2Al2KAlF 4 + Mg = 2KF + 3MgF 2 + 2Al

2KAlF4 + Ca = 2KF + 3CaF2 + 2Al2KAlF 4 + Ca = 2KF + 3CaF 2 + 2Al

KAlF4 + 3Li = KF + 3LiF + AlKAlF 4 + 3Li = KF + 3LiF + Al

KAlF4 + 3Na = KF + 3NaF + AlKAlF 4 + 3Na = KF + 3NaF + Al

2NaAlF4 + Mg = 2NaF + 3MgF2 + 2Al2NaAlF 4 + Mg = 2NaF + 3MgF 2 + 2Al

2NaAlF4 + Ca = 2NaF + 3CaF2 + 2Al2NaAlF 4 + Ca = 2NaF + 3CaF 2 + 2Al

NaAlF4 + 3Li = NaF + 3LiF + AlNaAlF 4 + 3Li = NaF + 3LiF + Al

Заявленный флюс используют для снижения содержания металла в шлаке, шлакообразования и очистки от неметаллических включений и водорода. Приготовление сплавов ведут в печи (миксере) под слоем расплавленного флюса, чтобы предотвратить окисление алюминия в атмосфере печи (миксера) и/или обрабатывают шлак в конце плавки для коалесценции расплавленного алюминия с целью максимального извлечения металла из шлака и снижения шлакообразования. Для рафинирования расплава от неметаллических включений и водорода флюс замешивают по всей глубине ванны после снятия шлака и дают технологическую выдержку 20 минут для всплытия включений.The claimed flux is used to reduce the metal content in the slag, slagging and cleaning from non-metallic inclusions and hydrogen. Alloys are prepared in a furnace (mixer) under a layer of molten flux to prevent aluminum oxidation in the furnace (mixer) atmosphere and / or slag is processed at the end of the melt to coalesce molten aluminum in order to maximize metal recovery from the slag and reduce slag formation. For refining the melt from non-metallic inclusions and hydrogen, the flux is kneaded along the entire depth of the bath after removing the slag and given a technological exposure of 20 minutes for the inclusions to float up.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых материалов и нашло широкое применение для плавки и рафинирования алюминиевых сплавов.The claimed technical solution is implemented using commercially available materials and has found wide application for melting and refining aluminum alloys.

Claims (4)

1. Флюс для обработки алюминиевых сплавов, содержащий смесь NaCl, KCl и источника фторида, отличающийся тем, что источником фторида является KAlF4 или NaAlF4, при этом соотношение компонентов в смеси составляет, мас. %:1. A flux for processing aluminum alloys, containing a mixture of NaCl, KCl and a source of fluoride, characterized in that the source of fluoride is KAlF 4 or NaAlF 4 , while the ratio of the components in the mixture is, wt. %: NaClNaCl 10 - 7010 - 70 KClKCl 10 - 4510 - 45 KAlF4 или NaAlF4 KAlF 4 or NaAlF 4 10 - 8010 - 80
2. Флюс по п. 1, отличающийся тем,  что соотношение компонентов в смеси составляет, мас. %:2. The flux under item 1, characterized in that the ratio of the components in the mixture is, by weight. %: NaClNaCl 4747 KClKCl 30 thirty KAlF4 или NaAlF4 KAlF 4 or NaAlF 4 23 23
RU2020137357A 2020-11-13 2020-11-13 Flux for processing aluminum alloys RU2758700C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137357A RU2758700C1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Flux for processing aluminum alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137357A RU2758700C1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Flux for processing aluminum alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758700C1 true RU2758700C1 (en) 2021-11-01

Family

ID=78466779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137357A RU2758700C1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Flux for processing aluminum alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758700C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761207A (en) * 1987-04-20 1988-08-02 Aluminum Company Of America Continuous salt-based melting process
US6053959A (en) * 1997-10-30 2000-04-25 Cargill, Incorporated Method and composition for aluminum recycle using salt flux
US6206950B1 (en) * 1998-10-29 2001-03-27 Cargill, Incorporated Process for recovery of aluminum using high purity salt aluminum flux

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761207A (en) * 1987-04-20 1988-08-02 Aluminum Company Of America Continuous salt-based melting process
US6053959A (en) * 1997-10-30 2000-04-25 Cargill, Incorporated Method and composition for aluminum recycle using salt flux
US6206950B1 (en) * 1998-10-29 2001-03-27 Cargill, Incorporated Process for recovery of aluminum using high purity salt aluminum flux
US6379418B2 (en) * 1998-10-29 2002-04-30 Cargill, Incorporated High purity salt aluminum flux

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУРДЮМОВ А. В. и др. Производство отливок из сплавов цветных металов. М. МИСиС, 1996, стр. 159. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Utigard The properties and uses of fluxes in molten aluminum processing
CS199282B2 (en) Method for removal of alkaline metals and alkaline earth metals,especially sodium and calcium contained in light alloys based on aluminium
EP2446065B2 (en) USE OF A BINARY SALT FLUX OF NaCl AND MgCI2 FOR THE PURIFICATION OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOYS, AND METHOD THEREOF
RU2758700C1 (en) Flux for processing aluminum alloys
RU2421537C2 (en) Procedure for production of alumo-scandium containing additional alloy and charge for production of alumo-scandium containing additional alloy
RU2587700C1 (en) Method of producing aluminium-scandium-yttrium ligature
US20120017726A1 (en) Use of a tertiary salt flux of nacl, kci and mgcl2 for the purification of aluminium or aluminium alloys, and method thereof
JP7284727B2 (en) Flux for aluminum refining
RU2112065C1 (en) Method of refining of aluminum and aluminum-base alloys
US4261746A (en) Flux
RU2283881C1 (en) Flux for melting magnesium alloys
RU2791654C1 (en) Flux for refining primary aluminum
US7988763B2 (en) Use of a binary salt flux of NaCl and MgCl2 for the purification of aluminium or aluminium alloys, and method thereof
RU2601718C1 (en) Method of magnesium-zirconium alloys melting and casting
RU2562015C2 (en) Carbonate mix for refining of aluminium alloys with modification effects
RU2113527C1 (en) Method of refining aluminium and alloys thereof
RU2772055C1 (en) Method for refining hard zinc from aluminium impurities
SU1122721A1 (en) Flux for refining zinc alloys
RU2693276C1 (en) Wire for bucket treatment of steel
SU608843A1 (en) Method of treating aluminium-silicon alloys
SU1070191A1 (en) Flux for treating zinc alloys
RU2230809C1 (en) Flux for melt, refining, inoculation of non-ferrous metals amd alloys
RU2695087C1 (en) Flux for production of large ingots from copper alloys by electroslag remelting
RU2179593C1 (en) Fusing agent for welding and electroslag remelting
RU2475550C1 (en) Modification method of aluminium-silicon alloys