RU2294976C2 - Способ легирования алюминия - Google Patents
Способ легирования алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294976C2 RU2294976C2 RU2005111114/02A RU2005111114A RU2294976C2 RU 2294976 C2 RU2294976 C2 RU 2294976C2 RU 2005111114/02 A RU2005111114/02 A RU 2005111114/02A RU 2005111114 A RU2005111114 A RU 2005111114A RU 2294976 C2 RU2294976 C2 RU 2294976C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- alloying
- component
- aluminum
- melt
- Prior art date
Links
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 21
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- VVXLFFIFNVKFBD-UHFFFAOYSA-N 4,4,4-trifluoro-1-phenylbutane-1,3-dione Chemical compound FC(F)(F)C(=O)CC(=O)C1=CC=CC=C1 VVXLFFIFNVKFBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- BJZIJOLEWHWTJO-UHFFFAOYSA-H dipotassium;hexafluorozirconium(2-) Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[K+].[K+].[Zr+4] BJZIJOLEWHWTJO-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910018580 Al—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к легированию алюминия. Способ включает введение в расплав алюминия соли легирующего компонента, перемешивание и алюмотермическое восстановление компонента. Введение соли легирующего компонента осуществляют в виде газопорошковой смеси через сопло погруженной в расплав фурмы в струю высокоскоростного газа, автономно подающегося в расплав через соосные отверстия фурмы. В качестве компонента легирующей соли используют по крайней мере один элемент из группы, включающей цирконий, титан, марганец, бор, а в качестве компонента газопорошковой смеси используют по крайней мере один элемент с точкой плавления выше, чем у алюминия. В качестве высокоскоростного газа используют нейтральный газ. Кроме того, подачу газа осуществляют при давлении не менее 8 атм через одно или несколько сопел фурмы с отверстием диаметром не более 1,5 мм. Техническим результатом изобретения является повышение усвояемости легирующего компонента, снижение себестоимости. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии и, в частности, может быть использовано для получения сплавов алюминия.
Известен способ легирования алюминия, включающий инжектирование легирующих компонентов в виде порошка посредством транспортирующего газа в перемешиваемый расплав металла (пат. ЕР 0260930, С 22 С 21/00, выдан 23.03.1988).
Недостатком известного способа является то, что: 1) для перемешивания расплава используется специальное оборудование, установленное стационарно; 2) легирование производится в промежуточной емкости.
Известен способ производства высокопрочного свариваемого и состаренного алюминиевого сплава, включающий добавление циркония в расплав в твердом виде или AL-Zr лигатуры, барботирование инертным газом (патент США №3852122, C 22 F 1/04).
Недостатком известного способа является необходимость предварительного изготовления продуктов легирования: циркония в твердом виде, Al-Zr лигатуры, что предполагает дополнительные затраты как при их изготовлении, так и при легировании алюминия.
Наиболее близким по существенным признакам является способ легирования алюминиевых сплавов, включающий прямое введение в расплав гексафторцирконата калия, тщательное перемешивание и алюмотермическое восстановление циркония (Напалков В.И., Махов С.В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. - М.: МИСИС, 2002, с.212).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относят то, что: 1) для более полного растворения циркония расплав необходимо нагревать до высоких температур; 2) используется дополнительное оборудование для загрузки легирующих компонентов и перемешивания расплава; 3) необходимо дополнительное рафинирование расплава для удаления возникающих окислов; 4) цирконий в расплав переходит не полностью (85-95%); 5) не эффективен для больших масс расплава.
Известно, что усвояемость циркония (как и других элементов с точкой плавления выше, чем у алюминия) при алюмотермическом восстановлении из фторидной соли не зависит от температуры, а определяется только способом введения и интенсивностью перемешивания.
Предлагаемый способ легирования обеспечивает одновременность введения легирующего элемента с высокой интенсивностью перемешивания как легирующего элемента, так и легируемого расплава.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа обработки по изобретению:
- повышение усвояемости легирующего компонента благодаря активно проходящим восстановительным процессам,
- отсутствие образования окислов,
- одновременное рафинирование расплава нейтральным высокоскоростным газом и газом, транспортирующим легирующий материал.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе легирования алюминия, включающем введение в расплав соли легирующего компонента, перемешивание и алюмотермическое восстановление компонента, особенность заключается в том, что введение соли легирующего компонента осуществляют в виде газопорошковой смеси через сопло погруженной в расплав фурмы в струю высокоскоростного газа, автономно подающегося в расплав через соосные отверстия фурмы. В качестве компонента соли используют по крайней мере один элемент из группы, включающей цирконий, титан, марганец, бор, и по крайней мере один элемент с точкой плавления выше, чем у алюминия.
В качестве высокоскоростного газа используется нейтральный газ. Подачу высокоскоростного газа осуществляют при давлении не менее 8 атм через отверстия фурмы с диаметром не более 1,5 мм. Также возможно осуществлять подачу газа при сверхзвуковых скоростях с использованием сопла Лаваля.
Автономная подача нейтрального газа и соли легирующего компонента в виде газопорошковой смеси позволяет повысить давление нейтрального газа в фурме за счет уменьшения диаметра отверстий для его подачи и получить на выходе из сопла высокоскоростной поток газа. Давление газопорошковой смеси находится на уровне, достаточном для поддержания потока частиц в псевдоожиженном состоянии.
Введение газопорошковой смеси в струю высокоскоростного нейтрального газа непосредственно в расплаве металла обеспечивает: 1) образование высокоскоростного потока легирующих частиц за счет увлечения газопорошковой смеси высокоскоростной струей нейтрального газа, что способствует активному перемешиванию частиц с расплавом алюминия; 2) дополнительное распыление газопорошковой смеси на мельчайшие частицы, в результате чего происходит их активное взаимодействие с компонентами сплава и восстановление легирующих элементов из солей, что способствует повышению эффективности получения алюминиевых сплавов.
При использовании предлагаемого способа для легирования алюминия солями тугоплавких элементов, такими как цирконий, титан, бор, марганец, благодаря высокой энергии струи нейтрального газа происходит алюмотермическое восстановление легирующего компонента (даже при температурах плавления алюминия), достигается большая глубина проникновения соли в расплав и высокая эффективность перемешивания расплава алюминия при минимальном повреждении поверхностной окисной пленки, способствуя высокому усвоению солей расплавом и снижению металлургических потерь.
Одновременно активизируются восстановительные процессы в системе расплав-соль, за счет чего часть окисных включений восстанавливается до металла.
Сравнение изобретения показывает, что заявляемый способ легирования алюминия отличается от прототипа тем, что введение соли легирующего компонента осуществляется в виде газопорошковой смеси через сопло погруженной в расплав фурмы в струю высокоскоростного газа, автономно подающегося в расплав через соосные отверстия фурмы. В качестве компонента соли используют по крайней мере один элемент из группы, включающей цирконий, титан, марганец, бор, и по крайней мере один элемент с точкой плавления выше, чем у алюминия. В качестве высокоскоростного газа используют нейтральный газ. Кроме того, подачу высокоскоростного газа осуществляют при давлении не менее 8 атм через отверстия фурмы с диаметром не более 1,5 мм. Возможна также подача газа при сверхзвуковых скоростях с использованием сопла Лаваля.
Способ легирования алюминия и его сплавов осуществляется следующим образом.
Перед процессом легирования в фурму при положительном давлении подают нейтральный газ при начальном давлении, вводят фурму в расплав, после чего повышают давление газа до величины, достаточной для получения на выходе из сопел высокоскоростного газового потока. Затем в фурму подают газопорошковую смесь, которая на выходе из сопла увлекается в расплав высокоскоростным газовым потоком. За счет высокой скорости нейтрального газа происходит эффективное перемешивание массы расплава и восстановление легирующего компонента соли.
Пример выполнения.
При получении сплава Ал99 (Al-0,2Zr) сравнивали два способа: первый способ (применяемый в серийной технологии получения сплавов), в котором использовали AL-Zr лигатуру, предварительно приготовляемую алюмотермическим восстановлением фторцирконата калия, а второй - предлагаемый способ.
При получении указанного сплава в обоих случаях гексафторцирконат калия брали в количестве, рассчитанном для получения требуемой концентрации циркония в сплаве. За счет высокой скорости струи нейтрального газа достигается большая глубина проникновения гексафторцирконата калия в расплав и почти полное усвоение циркония при легировании. Опытная проверка предлагаемого способа показала высокую усвояемость циркония сплавом (98,8%) при снижении количества загружаемых материалов.
Результаты опытных проверок сведены в таблицу.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить эффективность получения алюминиевых сплавов по сравнению с традиционными способами, снизить расход легирующих материалов за счет повышения усвояемости компонентов, снижения образования окислов. Кроме того, способ позволяет за счет одновременного рафинирования расплава снизить время его подготовки к разливке, что, в целом, снижает себестоимость процесса.
| Усвоение циркония из фторцирконата калия при приготовлении сплава Al-0,2Zr | |||||||
| Технология | Содержание циркония в лигатуре, мас.% | Усвоение при приготовлении лигатуры, % | Содержание циркония в сплаве, мас.% | Усвоение при приготовлении сплава, % | Эффективность использования фторцирконата калия, % | ||
| Расчетное | Фактическое* | Расчетное | Фактическое** | ||||
| Серийная (через лигатуру) | 0,17 | 0,456 | 85,6 | 0,170 | 0,159 | 93,5 | 80,0 |
| По изобретению | - | - | 0,170 | 0,168 | 98,8 | 98,8 | |
| Примечание: *среднее по 36 плавкам **среднее по 24 плавкам |
|||||||
Claims (6)
1. Способ легирования алюминия, включающий введение в расплав алюминия соли легирующего компонента, перемешивание и алюмотермическое восстановление компонента, отличающийся тем, что введение соли легирующего компонента осуществляют в виде газопорошковой смеси через сопло погруженной в расплав фурмы в струю высокоскоростного газа, автономно подающегося в расплав через соосные отверстия фурмы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента соли используют по крайней мере один элемент из группы, включающей цирконий, титан, марганец, бор.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента соли используют по крайней мере один элемент с точкой плавления выше, чем у алюминия.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высокоскоростного газа используют нейтральный газ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу высокоскоростного газа осуществляют при давлении не менее 8 атм через отверстия фурмы диаметром не более 1,5 мм.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу высокоскоростного газа осуществляют при сверхзвуковых скоростях.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111114/02A RU2294976C2 (ru) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Способ легирования алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111114/02A RU2294976C2 (ru) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Способ легирования алюминия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005111114A RU2005111114A (ru) | 2006-10-20 |
| RU2294976C2 true RU2294976C2 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37437734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005111114/02A RU2294976C2 (ru) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Способ легирования алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294976C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534182C1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования алюминия или сплавов на его основе |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0260930A1 (en) * | 1986-09-18 | 1988-03-23 | Alcan International Limited | Method of alloying aluminium |
| RU2087574C1 (ru) * | 1995-10-20 | 1997-08-20 | Нижегородский государственный технический университет | Способ приготовления алюминиево-титановой лигатуры для алюминиевых сплавов |
| US6599413B1 (en) * | 1998-05-15 | 2003-07-29 | Foseco International Limited | Method and apparatus for the treatment of a melt |
-
2005
- 2005-04-15 RU RU2005111114/02A patent/RU2294976C2/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0260930A1 (en) * | 1986-09-18 | 1988-03-23 | Alcan International Limited | Method of alloying aluminium |
| RU2087574C1 (ru) * | 1995-10-20 | 1997-08-20 | Нижегородский государственный технический университет | Способ приготовления алюминиево-титановой лигатуры для алюминиевых сплавов |
| US6599413B1 (en) * | 1998-05-15 | 2003-07-29 | Foseco International Limited | Method and apparatus for the treatment of a melt |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НАПАЛКОВ В.И., МАХОВ С.В. Легирование и модифицирование алюминия и магния, М., МИСИС, 2002, с.212. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534182C1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования алюминия или сплавов на его основе |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005111114A (ru) | 2006-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109175350B (zh) | 一种用于增材制造的Al-Mg-Mn-Sc-Zr铝合金粉末及其制备方法 | |
| SU982546A3 (ru) | Способ рафинировани расплавленного алюмини и его сплавов | |
| US6656415B2 (en) | Process and device for precipitating compounds from zinc metal baths by means of a hollow rotary body that can be driven about an axis and is dipped into the molten zinc | |
| CN109202062B (zh) | 一种用于增材制造的Al-Mg-Li-Sc-Zr铝合金粉末及其制备方法 | |
| CN109402472B (zh) | 一种用于增材制造的Al-Cu-Li-Sc-Zr铝合金粉末及其制备方法 | |
| RU2294976C2 (ru) | Способ легирования алюминия | |
| JPH01156457A (ja) | チタン製品の表面硬化方法 | |
| CN116160014B (zh) | 一种水下激光熔覆制备高性能高氮钢的工艺方法 | |
| JPS6137324B2 (ru) | ||
| GB2554166A (en) | Wear resistant coating | |
| US3307937A (en) | Method when degassing carboncontaining metal melts | |
| CN114381729A (zh) | 一种激光熔覆修复tc4合金零件损伤的方法 | |
| KR101229212B1 (ko) | 금속 용해물을 제조하는 방법, 및 상기 제조방법에 사용하기 위한 전이 금속 함유 첨가제 | |
| JP6728934B2 (ja) | 溶鋼の連続鋳造方法 | |
| JPH04289154A (ja) | Ｔｉ合金製タービンブレードとその表面改質方法 | |
| RU2196843C2 (ru) | Способ печной выплавки ферротитана из окислов титана | |
| US5096662A (en) | Method for forming high abrasion resisting layers on parent materials | |
| JP4555505B2 (ja) | 溶鋼中微細酸化物の多量分散方法 | |
| DE69937786T2 (de) | Verfahren zur einfachen pfannenraffination | |
| RU2369644C2 (ru) | Способ азотирования жидкой стали в ковше | |
| RU2281977C1 (ru) | Способ обработки алюминия или его сплавов | |
| RU2304623C1 (ru) | Способ легирования стали марганцем | |
| RU2231560C1 (ru) | Способ раскисления и модифицирования металла и устройство для его осуществления | |
| RU2534182C1 (ru) | Способ легирования алюминия или сплавов на его основе | |
| JPS6372840A (ja) | エレクトロスラグ再溶解法 |