способ очистки алюминия и его сплавов от примесей тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ очистки алюминия и его сплавов от примесей тяжелых металлов, включающий введение в расплав алюминия и его сплавов бора, перемешивание и разливку, отличающийся тем, что перемешивание расплава осуществляют в электромагнитном поле индуктора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способам очистки от примесей тяжелых металлов алюминия и его сплавов с целью повышения их электропроводности.

Известно, что на электропроводность алюминия и его сплавов наибольшее влияние оказывают примеси тяжелых металлов, входящие в твердый раствор. При увеличении на 1% содержания в твердом растворе титана и ванадия электропроводность алюминия возрастает на 2,88 и 3,58 мкОм соответственно. При аналогичном содержании этих элементов, связанных в интерметаллические соединения, электросопротивление увеличивается всего на 0,12 и 0,28 мкОм. Переводя примеси титана и ванадия в интерметаллические соединения и, обеспечив их удаление из алюминия и его сплавов, можно существенно повысить электропроводность металла. Аналогично титану и ванадию влияет хром.

Известен способ очистки алюминия от примесей тяжелых металлов путем введения бора в электролит промышленных электролизеров.

В процессе электролиза алюминия, протекающего в течение длительного периода времени, происходит образование интерметаллических соединений титана, ванадия и хрома, которые со временем оседают на подине электролизера. Из-за большого удельного веса интерметаллидов титана, ванадия и хрома по сравнению с алюминием происходит его очистка, обуславливающая повышение электропроводности [1]

Недостатком известного способа является длительность процесса очистка. Кроме того, бор, вводимый в электролит, большей частью фторируется с образованием газообразного фтористого бора, в связи с чем увеличивается расход бора на очистку. Для получения эффекта повышения электропроводности необходимо бора ввести в электролизер в количестве в 4 раза превышающем его количество, необходимое для связывания титана, ванадия и хрома, содержащихся в расплаве, в интерметаллические соединения, рассчитанное, исходя из их стехиометрии.

Наиболее близким техническим решением является способ удаления примесей из расплавленного алюминия, включающий введение в расплав алюминия и его сплавов бором, перемешивание расплава в режиме вихревого потока и разливку [2]

Недостаток известного способа заключается в использовании, кроме борсодержащих веществ, специальных флюсов, что снижает технико-экономические показатели процесса.

Задачей данного изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса очистки.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки алюминия и его сплавов от примесей тяжелых металлов, включающем введение в расплав алюминия и его сплавов с бором, перемешивание и разливку, перемешивание расплава осуществляют в электромагнитном поле индуктора. Перемешивание расплава в электромагнитном поле индуктора при введении бора в течение всего периода разливки расплава обеспечивает повышение технико-экономических показателей очистки. Это обусловлено тем, что в условиях воздействия электромагнитного поля в расплаве образуются зоны с повышенной концентрацией интерметаллических соединений, в которых частота столкновения между образовавшимися интерметаллическими соединениями резко возрастает. При этом возрастает также и скорость коагуляции интерметаллических соединений, которые увеличиваются в размерах и, следовательно, повышается скорость их оседания. В совокупности интенсификация всех процессов, происходящих в расплаве, содержащем бор, под воздействием электромагнитного поля приводит к тому, что необходимое количество бора оказывается близким к стехиометрическому.

Способ осуществляется следующим образом.

В индукционной канальной печи приготавливали плавку алюминия марки А5. Расплав нагревали до 740^oC за счет работы индукторов. При этом на расплав воздействует электромагнитное поле. В нагретый расплав загружали лигатуру алюминий-бор из расчета, что введенное количество бора не должно превышать рассчитанное по стехиометрии для образования интерметаллических соединений. После полного растворения лигатуры доводили температуру расплава до 740^oC и расплав переливали для разливки в индукционный канальный миксер, в котором поддерживали расплав при температуре 720^oC за счет работы индукторов. Обеспечивая непрерывную работу индукторов, для воздействия на образующиеся в расплаве интерметаллические соединения электромагнитного поля расплав разливали, например, в слитки. Для определения эффективности очистки во время разливки отбирали пробы: от расплава для их химического анализа, от слитков заготовки, для получения проволоки их прессованием, и определяли химический состав и удельное электросопротивление металла.

Для сравнения осуществляли способ очистки введением бора без воздействия на образующиеся в расплаве интерметаллические соединения электромагнитного поля. С этой целью использовали литейный ковш емкостью 5 т, в который вводили лигатуру алюминий-бор с содержанием бора 0,5% из расчета 4-кратного превышения необходимого количества бора над стехиометрическим и равного стехиометрическому. Полученные при проведении испытаний данные сведены в таблицу.

Результаты указывают, что степень очистки расплава алюминия марки А5 предлагаемым способом выше, чем известным при одинаковом количестве введенного бора, равным стехиометрически необходимому. Так, степень очистки по титану составила 51,13% по ванадию 25,57% по хрому 28,57% Достигнутые при этом значения удельного электросопротивления проволоки диаметром 18 мм в отожженном состоянии ниже, чем у известного способа.

Таким образом, использование заявляемого способа обеспечивает повышение технико-экономических показателей процесса очистки за счет снижения количества расходуемого бора приблизительно в 4,0 4,5 раза, что приводит к снижению издержек производства.