[go: up one dir, main page]

RU2022043C1 - Method of niobium alloys production - Google Patents

Method of niobium alloys production Download PDF

Info

Publication number
RU2022043C1
RU2022043C1 SU5062790A RU2022043C1 RU 2022043 C1 RU2022043 C1 RU 2022043C1 SU 5062790 A SU5062790 A SU 5062790A RU 2022043 C1 RU2022043 C1 RU 2022043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
alloy
magnesium
carried out
getter
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
П.Г. Детков
А.В. Чуб
Л.В. Мельников
А.А. Путин
О.А. Путина
Original Assignee
Акционерное общество "Соликамский магниевый завод"
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 Акционерное общество "Соликамский магниевый завод" filed Critical Акционерное общество "Соликамский магниевый завод"
Priority to SU5062790 priority Critical patent/RU2022043C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2022043C1 publication Critical patent/RU2022043C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: before reduction, mixture of chlorides is subjected to holding under pressure of 0.1 - 0.2 MPa during 0.5 - 9.5 hour under temperature of 10 - 50 C over temperature of mixture melting. Reduction is exercised with magnesium use level of 20 - 55 % and before dismantling of separation apparatus treatment by mixture of inert gas and air is carried out during 0.3 - 1.0 hour for passivation of dispersing sublimates. Vacuum separation is carried out in presence of getter with ratio of reaction mass to getter mass as 1 : 1 - 1 : 5. EFFECT: method is used to produce niobium alloys. 2 cl

Description

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких металлов, в частности к магниетермическому производству ниобиевых сплавов. The invention relates to the field of metallurgy of refractory metals, in particular to the magnetothermic production of niobium alloys.

Известен способ получения сплавов тугоплавких металлов путем многократной переплавки компонентов сплава [1]. Однако способ не позволяет получить сплав высокого качества, т.к. при многократном плавлении он загрязняется кислородом, азотом и компонентами материала плавильного оборудования. При этом стоимость, например, титан-ниобиевого сплава возрастает в 3-5 раз. Известен способ получения сплава титана с тугоплавким металлом методом металлотермического восстановления [2]. Однако названный способ не нашел промышленного применения. Получаемые в промышленности титановые сплавы с тугоплавкими металлами содержали примеси, мас.%: кислорода от 0,05 до 0,20; азота 0,05; железа от 0,25 до 0,30 (Петрунько А.Н., Олесов Ю.Г., Дрозденко В. А. Титан в новой технике. М.: Металлургия, 1979, с. 24). A known method of producing alloys of refractory metals by repeated melting of the alloy components [1]. However, the method does not allow to obtain a high quality alloy, because during repeated melting, it is contaminated with oxygen, nitrogen, and components of the material of the smelting equipment. At the same time, the cost of, for example, titanium-niobium alloy increases by 3-5 times. A known method of producing an alloy of titanium with a refractory metal by the method of metallothermal reduction [2]. However, the named method did not find industrial application. Obtained in industry titanium alloys with refractory metals contained impurities, wt.%: Oxygen from 0.05 to 0.20; nitrogen 0.05; iron from 0.25 to 0.30 (Petrunko A.N., Olesov Yu.G., Drozdenko V.A. Titan in a new technique. M: Metallurgy, 1979, p. 24).

Прототипом изобретения является способ получения титанового сплава методом магниетермического восстановления [3]. Этот способ включает получение смеси хлоридов легирующих элементов с тетрахлоридом титана при 125-135оС при перемешивании, восстановление смеси хлоридов тугоплавких металлов магнием при 750-850оС, получение реакционной массы сплава, помещение ее в аппарат сепарации, установку аппарата в печь, вакуумирование до (1-2)х10-3 мм рт.ст., нагрев до 1000оС, разделение хлористого магния и магния от сплава в условиях высокотемпературной выдержки под вакуумом с последующим охлаждением в атмосфере инертного газа, демонтаж аппарата сепарации и переплав титанового сплава. Процесс, проведенный подобным образом, позволяет получить сплав, содержащий примеси, мас.%: кислород 0,20, азот 0,030, железо 0,15, никель 0,27.The prototype of the invention is a method for producing a titanium alloy by the method of magnetothermic reduction [3]. The method comprises forming a mixture of the chlorides of the alloying element with titanium tetrachloride at 125-135 C with stirring, a mixture of refractory metals recovery magnesium chloride at 750-850 ° C, obtaining a reaction mass of the alloy, placing it into the separation unit, the installation apparatus in the oven, vacuum to (1-2) x 10 -3 Torr, heating up to 1000 C, the separation of magnesium chloride and magnesium from the alloy in high-temperature conditions extracts in vacuo, followed by cooling in an inert gas atmosphere, dismantle the separation apparatus and remelting tit new alloy. A process carried out in a similar way allows to obtain an alloy containing impurities, wt.%: Oxygen 0.20, nitrogen 0.030, iron 0.15, nickel 0.27.

Таким образом, изложенный известный способ не позволяет получить титановый сплав высокого качества по примесям кислорода, азота, железа, никеля. Вскрытие такого аппарата сепарации приводит к возгоранию дисперсных возгонов, что опасно для обслуживающего персонала и загрязняет сплав продуктами окисления дисперсных возгонов. Кроме того, содержание легирующего компонента в реакционной массе неодинаково, что снижает качество получаемого сплава. Thus, the described known method does not allow to obtain a high-quality titanium alloy with impurities of oxygen, nitrogen, iron, nickel. Opening such a separation apparatus leads to ignition of dispersed sublimates, which is dangerous for service personnel and contaminates the alloy with the oxidation products of dispersed sublimates. In addition, the content of the alloying component in the reaction mass is not the same, which reduces the quality of the resulting alloy.

Цель изобретения - повышение качества ниобиевых сплавов. The purpose of the invention is improving the quality of niobium alloys.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения сплавов ниобия, включающего приготовление смеси хлоридов легирующих элементов и хлоридов ниобия, магниетермическое восстановление с получением реакционной массы, ее вакуумную сепарацию при нагреве до 1000оС для отделения хлористого магния и магния от сплава с последующим охлаждением аппарата сепарации в атмосфере инертного газа и демонтажем, смесь хлоридов подвергают выдержке под давлением 0,1-0,2 МПа в течение 0,5-9,5 ч при температуре на 10-50оС выше температуры плавления смеси, восстановление проводят со степенью использования магния 20-55%. Перед демонтажем аппарата сепарации проводят обработку в течение 0,3-1,0 ч смесью инертного газа с воздухом для пассивации дисперсных возгонов. Вакуумную сепарацию ведут в присутствии геттера при соотношении реакционной массы к геттеру как 1:1-1:5 мас.ч.The goal is achieved in that the method of producing niobium alloys, comprising preparing a mixture of the chlorides of the alloying elements and the chlorides of niobium, magnesium-recovery yield of the reaction mass, its vacuum separation when heated to 1000 C. for separation of magnesium chloride and magnesium from the alloy with subsequent cooling apparatus separation in an inert gas atmosphere and disassembling, the mixture of chlorides is subjected to exposure under a pressure of 0.1-0.2 MPa for 0.5-9.5 hours at a temperature of 10-50 ° C above the melting mixture Sun temperature formation is carried out with a degree of use of magnesium of 20-55%. Before dismantling the separation apparatus, the treatment is carried out for 0.3-1.0 hours with a mixture of inert gas with air for passivation of dispersed sublimates. Vacuum separation is carried out in the presence of a getter with a ratio of the reaction mass to getter as 1: 1-1: 5 parts by weight

Повышение качества ниобиевых сплавов достигается путем повышения однородности исходной смеси хлоридов ниобия и легирующих компонентов в результате выдержки слоя под давлением 0,1-2,0 МПа в течение 0,5-9,5 ч при температуре на 10-50оС выше температуры плавления смеси, а также за счет ограничений коэффициента использования магния в пределах 20-55 мас.%. В этом случае получается сплав с одинаковым содержанием легирующего компонента в реакционной массе, т.е. сплав повышенного качества.Improved quality niobium alloys is achieved by increasing the uniformity of the initial mixture of chlorides and niobium alloying components resulting shutter layer under pressure of 0.1-2.0 MPa for 0.5-9.5 hours at a temperature of 10-50 ° C above the melting temperature mixtures, and also due to restrictions on the utilization of magnesium in the range of 20-55 wt.%. In this case, an alloy is obtained with the same dopant content in the reaction mass, i.e. high quality alloy.

Роль геттера (например губчатого титана) заключается в том, что он защищает реакционную массу от вредных примесей, поступающих в ходе процесса с воздухом через неплотности аппарата сепарации, а также из материала реактора. За счет применения геттера снижается содержание вредных примесей кислорода, азота, железа, никеля в сплаве, т.е. повышается качество сплава. The role of getter (for example, titanium sponge) is that it protects the reaction mass from harmful impurities entering the process with air through leaks of the separation apparatus, as well as from the reactor material. Due to the use of getter, the content of harmful impurities of oxygen, nitrogen, iron, nickel in the alloy is reduced, i.e. improves the quality of the alloy.

Предотвращение возгорания возгонов магния и низких хлоридов компонентов сплава за счет использования защитной газовой среды в виде смеси аргона с воздухом также способствует снижению примесей кислорода, азота в сплаве ниобия, т.е. способствует повышению его качества. Prevention of ignition of magnesium sublimates and low chlorides of alloy components due to the use of a protective gas medium in the form of a mixture of argon with air also helps to reduce oxygen and nitrogen impurities in the niobium alloy, i.e. contributes to its quality.

Способ получения сплавов ниобия реализуется следующим образом. The method of producing niobium alloys is implemented as follows.

15 кг пентахлорида ниобия и 15 кг тетрахлорида титана загружают в емкость, в которую подают инертный газ с давлением 0,1 МПа. Смесь разогревают до 180оС и выдерживают 5 ч в емкости, после чего ее подают в реактор восстановления с расплавленным магнием. Процесс ведут до 20% использования магния при 800оС. Полученную реакционную массу в количестве 45 кг, содержащую ниобиевы сплав, хлористый магний и магний вместе с геттером (титановая губка - 45 кг) загружают в аппарат вакуумной сепарации, состоящий из реторты с реакционной массой и геттером, и конденсатора. Аппарат сепарации герметизируют и вакуумируют его до (1-2)х10-3 мм рт.ст., нагревают до 1000оС и отделяют от ниобиевого сплава магний и хлорид магния, которые оседают в конденсаторе. По окончании процесса вакуумной сепарации в аппарат подают инертный газ и охлаждают его до 50оС. Затем аппарат вакуумируют до 0,075 МПа и подают воздух. После чего выдерживают сплав в атмосфере инертного газа с воздухом в течение 0,3 ч и демонтируют аппарат. В результате был получен сплав высокого качества, однородный по составу, мас.%: ниобий 45, титан 55, содержащий примеси, мас.%: кислород 0,05, азот 0,015, железо 0,05, никель 0,04. Количество сплава после переплавления 6 кг.15 kg of niobium pentachloride and 15 kg of titanium tetrachloride are loaded into a container into which an inert gas with a pressure of 0.1 MPa is supplied. The mixture is heated to 180 ° C and held for 5 hours in a vessel, after which it is fed to a reduction reactor with molten magnesium. The process is carried out until 20% utilization magnesium at 800 C. The resulting reaction mass in an amount of 45 kg containing niobium alloy, magnesium and magnesium chloride together with a getter (titanium sponge - 45 kg) were charged in a vacuum separation unit consisting of the retort with the reaction mass and getter and capacitor. The separation apparatus is sealed and vacuumized to (1-2) x10 -3 mm Hg, heated to 1000 ° C and magnesium and magnesium chloride are separated from the niobium alloy, which are deposited in the condenser. Upon completion of the separation process in the vacuum apparatus the inert gas and cooled it to 50 C. The apparatus is then evacuated to 0.075 MPa air is supplied. Then the alloy is kept in an atmosphere of inert gas with air for 0.3 h and the apparatus is dismantled. The result was a high quality alloy, uniform in composition, wt.%: Niobium 45, titanium 55, containing impurities, wt.%: Oxygen 0.05, nitrogen 0.015, iron 0.05, nickel 0.04. The amount of alloy after remelting is 6 kg.

26,19 кг пентахлорида ниобия и 1,98 кг пентахлорида тантала загружают в емкость, создают давление инертного газа 1,0 МПа, смесь разогревают до 227оС и выдерживают при этой температуре 1 ч. После чего смесь подают в реактор восстановления, заполненный расплавленным магнием. Процесс ведут при 800оС до 30% использования магния. Полученную реакционную массу в количестве 46 кг охлаждают и вместе с геттером 92 кг помещают в аппарат вакуумной сепарации, который устанавливают в печь. Аппарат вакуумной сепарации вакуумируют, нагревают до 1000оС и от сплава ниобия отделяют магний и хлорид магния, которые оседают в конденсаторе. Аппарат заполняют инертным газом, охлаждают до 50оС, вакуумируют до 0,075 МПа остаточного давления, подают воздух, делают 0,2 ч выдержку и демонтируют аппарат. В результате получают 9,0 кг ниобиевого сплава, содержащего 10 мас.% тантала. Содержание примесей составляет, мас. %: кислород 0,04; азот 0,15; железо 0,05; кремний 0,005; углерод 0,008.26.19 kg of niobium pentachloride and tantalum pentachloride, 1.98 kg was charged into the vessel creates an inert gas pressure of 1.0 MPa, the mixture was heated to 227 C and kept at this temperature for 1 hour. The mixture was then fed to a reduction reactor filled with molten magnesium. The process is carried out at 800 about With up to 30% of the use of magnesium. The resulting reaction mass in the amount of 46 kg is cooled and, together with a getter, 92 kg are placed in a vacuum separation apparatus, which is installed in the furnace. The vacuum separation apparatus is evacuated, heated to 1000 ° C and magnesium and magnesium chloride are separated from the niobium alloy, which are deposited in the condenser. The device is filled with an inert gas, is cooled to 50 ° C, evacuated to a residual pressure of 0.075 MPa, supplied air make 0.2 hours exposure and disassemble the apparatus. The result is 9.0 kg of niobium alloy containing 10 wt.% Tantalum. The content of impurities is, wt. %: oxygen 0.04; nitrogen 0.15; iron 0.05; silicon 0.005; carbon 0.008.

27,78 кг пентахлорида ниобия и 0,49 кг тетрахлорида циркония загружают в сосуд, нагревают под давлением 1,5 МПа до 215оС и выдерживают в течение 2 ч. После чего смесь хлоридов загружают в реактор восстановления с жидким магнием. Проводят процесс восстановления при 800оС до 40% использования магния. Полученную охлажденную реакционную массу 47 кг загружают в аппарат вакуумной сепарации с 47 кг геттера. Аппарат герметизируют, устанавливают в печь, вакуумируют и нагревают до 1000оС и от сплава ниобия отделяют магний и хлорид магния, которые оседают в конденсаторе. Аппарат заполняют инертным газом, охлаждают до 50оС, вакуумируют до 0,075 МПа остаточного давления, задают воздух, делают выдержку 0,2 ч и демонтируют аппарат. В результате получают ниобиевый сплав 9,1 кг с содержанием циркония 2 мас.%. Примеси в сплаве, мас. % : кислород 0,04; азот 0,01; железо 0,04; кремний 0,002; углерод 0,007.27.78 kg of niobium pentachloride and 0.49 kg of zirconium tetrachloride were charged into the vessel, is heated under pressure of 1.5 MPa to 215 C. and held for 2 hours. The mixture was then charged with chlorides in the recovery reactor with liquid magnesium. Recovery process is carried out at 800 ° C and 40% using magnesium. The resulting cooled reaction mass of 47 kg is loaded into a vacuum separation apparatus with 47 kg of getter. The apparatus is sealed, installed in a furnace, vacuum and heated to 1000 about C and magnesium and magnesium chloride are separated from the niobium alloy, which are deposited in the condenser. The device is filled with an inert gas, is cooled to 50 ° C, evacuated to 0.075 MPa residual pressure set air excerpts 0.2 h and disassemble the apparatus. The result is a niobium alloy of 9.1 kg with a zirconium content of 2 wt.%. Impurities in the alloy, wt. %: oxygen 0.04; nitrogen 0.01; iron 0.04; silicon 0.002; carbon 0.007.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ НИОБИЯ, включающий приготовление смеси хлоридов легирующих элементов и хлоридов ниобия, магниетермическое восстановление с получением реакционной массы, ее вакуумую сепарацию при нагреве до 1000oС для отделения хлористого магния и магния от сплава с последующим охлаждением аппарата сепарации в атмосфере инертного газа и демонтажем, отличающийся тем, что перед восстановлением смесь хлоридов подвергают выдержке под давлением 0,1 - 2,0 МПа в течение 0,5 - 9,5 ч при температуре на 10 - 50oС выше температуры плавления смеси, восстановление проводят со степенью использования магния 20 - 55%, а перед демонтажем аппарата сепарации проводят обработку в течение 0,3 - 1,0 ч и смесью инертного газа с воздухом для пассивации дисперсных возгонов.1. METHOD FOR PRODUCING NIOBIUM ALLOYS, including preparation of a mixture of alloying element chlorides and niobium chlorides, magnetothermal reduction to obtain a reaction mass, its vacuum separation when heated to 1000 o C to separate magnesium chloride and magnesium from the alloy, followed by cooling of the separation apparatus in an inert gas atmosphere and dismantling, characterized in that before recovery, the mixture of chlorides is subjected to exposure under pressure of 0.1 - 2.0 MPa for 0.5 to 9.5 hours at a temperature of 10 - 50 o C above the melting temperature of the mixture The recovery is carried out with a degree of use of magnesium of 20 - 55%, and before dismantling the separation apparatus, treatment is carried out for 0.3 - 1.0 hours and with a mixture of inert gas with air for passivation of dispersed sublimates. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вакуумную сепарацию ведут в присутствии геттера при соотношении реакционной массы к геттеру 1 : 1 - 1 : 5 мас.ч. 2. The method according to p. 1, characterized in that the vacuum separation is carried out in the presence of a getter at a ratio of the reaction mass to getter 1: 1 - 1: 5 parts by weight
SU5062790 1992-09-23 1992-09-23 Method of niobium alloys production RU2022043C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5062790 RU2022043C1 (en) 1992-09-23 1992-09-23 Method of niobium alloys production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5062790 RU2022043C1 (en) 1992-09-23 1992-09-23 Method of niobium alloys production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2022043C1 true RU2022043C1 (en) 1994-10-30

Family

ID=21613580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5062790 RU2022043C1 (en) 1992-09-23 1992-09-23 Method of niobium alloys production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2022043C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2184790C1 (en) * 2000-11-28 2002-07-10 ОАО "Соликамский магниевый завод" Method of chlorination of ferroniobium and device for its embodiment
RU2257421C1 (en) * 2004-04-02 2005-07-27 Закрытое акционерное общество "Уральский научно-технический инновационный центр им. Ф.П. Литке" Refractory metal alloy production process

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Сергеев В.В.и др. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1979, с.70. *
2. Патент США N 3839020, кл. C 22B 34/12, 1974. *
3. Резниченко В.А. и др. Химическая технология титана. М.: Наука, 1983, с.200. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2184790C1 (en) * 2000-11-28 2002-07-10 ОАО "Соликамский магниевый завод" Method of chlorination of ferroniobium and device for its embodiment
RU2257421C1 (en) * 2004-04-02 2005-07-27 Закрытое акционерное общество "Уральский научно-технический инновационный центр им. Ф.П. Литке" Refractory metal alloy production process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2074235B1 (en) Method and apparatus for continuous producing of metallic titanium and titanium-based alloys
EP3029165B1 (en) Method for separating gold-silver alloys by vacuum distillation and device for realization thereof
GB2209175A (en) Producing titanium alloy by reduction of titanium tetrachloride
DE69216171T2 (en) Method of melting titanium aluminide alloys
EP3553191B1 (en) Processes for producing low nitrogen metallic chromium and chromium-containing alloys
JPS62103328A (en) Production of zirconium or hafnium
Kroll et al. Ductile zirconium from zircon sand
US3415639A (en) Method for the manufacture of tantalum and/or niobium powder
US1728942A (en) Method for producing uranium and uranium-zinc alloys
RU2022043C1 (en) Method of niobium alloys production
Kroll et al. Large‐scale laboratory production of ductile zirconium
RU2748846C1 (en) Method for producing high-purity metal scandium
US4518421A (en) Process for producing solid metal particles from a bath of metal
CA1175661A (en) Process for aluminothermic production of chromium and chromium alloys low in nitrogen
JP3379957B2 (en) Preparation method of niobium nitride
JP2688452B2 (en) Method for producing tantalum powder with high surface area and low metal impurities
RU2048558C1 (en) Method for production of high-purity zirconium of hafnium
SU873692A1 (en) Method of producing alumium-scandium alloying composition
US4049470A (en) Refining nickel base superalloys
RU2269585C1 (en) Method for thermal melting of metal
CN110923476A (en) Method for producing high-purity metal vanadium ingot by three-step method
US10563289B2 (en) Process for refining niobium-based ferroalloys
RU2082793C1 (en) Process for preparing hafnium
DE2417401A1 (en) PROCEDURE FOR AVOIDING MATERIAL DEFECTS IN METALS AND ALLOYS AND DEVICES FOR CARRYING OUT THE PROCESS
JPH04176888A (en) Manufacturing method of high purity Y