Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-ЦИРКОНИЙ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано, в частности, для получения лигатур для производства сплавов на основе алюминия.

Модифицирующие и одновременно легирующие элементы в алюминиевые сплавы, как правило, вводят в виде лигатур - промежуточных сплавов алюминия с упомянутыми элементами. Лигатуры должны хорошо растворяться в жидком алюминии, иметь однородный химический состав и достаточно дисперсные включения первичных интерметаллидов.

Для получения алюминиевых сплавов, в частности 1557, 1577пч, 1201, АМг63, АМг61 используют лигатуру алюминий-цирконий.

Известен способ получения лигатуры алюминий-цирконий, включающий металлотермическое восстановление циркония из его галогенидов, находящихся в смеси с хлоридами щелочных металлов, при содержании в смеси 35-50% четыреххлористого циркония и 65-50% хлоридов натрия и калия. Полученная лигатура содержит до 5 мас.% циркония (Авторское свидетельство СССР №254090, С22С 1/02, 07.10.1969). Недостатком способа является получение бедной по цирконию лигатуры, а также высокие безвозвратные потери циркония.

Известен способ получения лигатуры алюминий-цирконий, включающий металлотермическое восстановление циркония из фторцирконата калия путем введения упомянутого фторцирконата в два приема: сначала соль забрасывают на поверхность расплавленного алюминия при температуре 1100-1200°С и замешивают соль в расплав, и перед второй присадкой соли повторно нагревают расплав до 1200°С (Бондарев Б.И. и др. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. Москва, Металлургия, 1979, с.134-135). К недостаткам известного способа следует отнести высокую температуру процесса, вызывающую угар циркония, приводящую к высоким безвозвратным потерям циркония.

Задачей изобретения является получение однородных слитков с размерами интерметаллидов до 15-30 мкм, снижение безвозвратных потерь циркония до 7-9%, улучшение экологических характеристик процесса.

Техническим результатом изобретения является повышение качества получаемых сплавов на основе алюминия при снижении количества лигатуры.

Технический результат для первого варианта осуществления изобретения достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-цирконий, включающем алюмотермическое восстановление циркония из его соединений в среде расплавленных галогенидов металлов и разливку в слитки, в расплав алюминия вводят смесь, содержащую фторид циркония, хлорид калия и фторид натрия, восстановление осуществляют при температуре 850-1150°С при следующем соотношение компонентов в смеси, мас.%:

Технический результат для второго варианта осуществления изобретения достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-цирконий, включающий алюмотермическое восстановление циркония из его соединений в среде расплавленных галогенидов металлов и разливку в слитки, в расплав алюминия вводят смесь, содержащую оксид циркония, фторид алюминия, фторид натрия и хлорид калия, восстановление осуществляют при температуре 850-1150°С при следующем соотношение компонентов в смеси, мас.%:

Технический результат для третьего варианта осуществления изобретения достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-цирконий, включающем алюмотермическое восстановление циркония из его соединений в среде расплавленных галогенидов металлов и разливку в слитки, в расплав алюминия вводят смесь, содержащую фторцирконат или оксифторцирконат щелочного или щелочноземельного металла и хлорид натрия или калия, восстановление осуществляют при температуре 800-1050°С при следующем соотношение компонентов в смеси, мас.%:

Для предохранения от окисления и насыщения водородом, а также для интенсификации процесса в каждом из вариантов восстановление осуществляют под слоем хлоридного покровного флюса выдержку расплава ведут в течение 15-30 минут, а в качестве покровного хлоридного флюса используют флюс, содержащий хлориды калия и натрия при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

Введение в расплавленный алюминий галогенидов щелочных металлов (фторида натрия и хлорида калия), а также введение или образование в процессе восстановления фторцирконата щелочного или щелочноземельного металла фторида алюминия обеспечивает ускорение растворения образовавшегося циркония в алюминии, упрощение технологии.

Заявленные соотношения компонентов смеси, вводимых в расплав алюминия для восстановления, обеспечивают получение богатой по цирконию лигатуры. Содержание циркония в лигатуре составляет 10 мас.%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В миксере на 1 т расплавленного алюминия при 850°С наплавляют 0,02 т покровного флюса, состоящего из 43 мас.% хлорида калия и 57 мас.% хлорида натрия, после расплавления покровного флюса в расплав загружают 560 кг смеси, содержащей, мас.%:

После расплавления смеси температура снижается до 800°С.Расплав выдерживают в течение 20 минут при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки. Получают 10-% лигатуру Al-Zr с извлечением последнего 93%.

Примеры 2-6 проводились аналогично примеру 1. Данные в таблице 1.

Пример 7

В миксере на 1 т расплавленного алюминия при 850°С наплавляют 0,02 т покровного флюса, состоящего из 44 мас.% хлорида калия и 56 мас.% хлорида натрия, после расплавления покровного флюса в расплав загружают 560 кг смеси, содержащей, мас.%:

После расплавления смеси температура снижается до 810°С. Расплав выдерживают в течение 20 минут при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки. Получают 10-% лигатуру А1- Zr с извлечением последнего 93%.

Примеры 8-12 проводились аналогично примеру 7. Данные в таблице 2.

Пример 13

В миксере на 1 т расплавленного алюминия при 840°С наплавляют 0,02 т покровного флюса, состоящего из 44 мас.% хлорида калия и 56 мас.% хлорида натрия, после расплавления покровного флюса в расплав загружают 560 кг смеси, содержащей, мас.%:

После расплавления смеси температура снижается до 790°С. Расплав выдерживают в течение 25 минут при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки. Получают 10-% лигатуру Al-Zr с извлечением последнего 91%.

Примеры 14-15 проводились аналогично примеру 13. Данные в таблице 3.

Полученную лигатуру использовали для получения алюминиевого сплава. Количество лигатуры для получения соответствующего сплава представлено в таблице 4.