Введение к работе
Актіа.ль,до5їь_їащ. В настоящее время первостепенной задачей в развитии цветной металлургии является экономия материальных ресурсов за счет прогрессивных норм расхода шихтовых материалов, широкого внедрения малоотходных и энергосберегающих технологий и повышения качества полуфабрикатов и отливок.
Особую значимость эта задача приобретает в металлургии алюминиевых сплавов на заводах первичного алюминия в связи с расширением на них объема производства полуфабрикатов из высоколегированных сплавов, что объясняется экономической целесообразностью, поскольку позволяет исключить целый передел по переплаву чушкового алюминия. В этой связи возрастают требования к качеству продукции, выпускаемой алюминиевыми заводами, что в значительной степени усиливается необходимостью выдерживать жесткую конкуренцию на мировом рынке.
Из многих известных в мировой практике способов измельчения структуры слитков (модифицирования) наиболее универсальными считаются способы, основанные на введении в алюминиевые расплавы титан- и борсодержащих добавок, либо совместных добавок титана и бора(предпочтительнее), вводимых обычно в виде алюминиевых лигатур.
В металлургии алюминиевых сплавов наибольшее признание полу-' чили способы получения этих лигатур, основанные на алшинотерми-ческом восстановлении титана и бора из оксидов и, особенно, из фтористых солей. Но лзвестные способы приготовления лигатур имеют ряд существенных недостатков. Оксидная технология сложна, высокотемпературна, энергоемка и не обеспечивает высокого качества продукта - для определения перспектив ее развития необходима более глубокая теоретическая проработка. Фторидная технология, где в качестве исходного рырья используется фторборат калия, сопровождается неизбежными потерями бора в результате термического разложения соли. В этой связи актуальной является разработка технологии получения лигатуры при более низких температурах процесса, что можно достичь, добавляя элемент, образующий с алюминием эвтектику, а уменьшить летучесть бора - введением фторбората калия
под слой флюса или в смеси с другими солями. В литературе практически не освещены вопросы влияния третьего легирующего элемента на процесс получения лигатуры аі-ті-в.
ЦаДШ-ЕаЙатд является определение перспектив развития оксидной технологии путем изучения процессов растворения в алюминии высоколегированного титан- и борсодержащего концентрата и разработка эффективной фторидной технологии получения многокомпонентных лигатур аі-ті-в с добавками cu, Zn,Si,Mg и флюсов различного состава, обеспечивающих высокую степень извлечения бора из фторбората калия при низких температурах процессе, а также исследование модифицирующей способности этих лигатур.
В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие задачи;
исследованы особенности процесса растворения в жидком ал! минии высоколегированного концентрата аі-ті-в и установлены теоретические и практические перспективы применения этого способа получения лигатуры;
на основании результатов исследования термической дисссяц ации Ш?4 в присутствии КСІ разработана оптимальная технология получения лигатуры аі-ті-в алюминотермическим восстановлением КВР4 в смеси с НЗІ с пониженным угаром легирующих компоненто:
исследовано влияние добавок Cu,Zn,Si,Mg в лигатурном расплаве на снижение температурного режима процесса получения л гатур и синтезированы новые многокомпонентные лигатуры на базе лигатуры А1-.5^Т11-1ЙВ;
разработана, испытана и освоена в промышленных условиях технология производства многокомпонентных модифицирующих лигату] Ai-Cu(Zn,Si,Mg)-Ti-B и установлен модифицирующий эффект от их применения.
^УЛНЗД.новдз.на, рдбдтА. Исследована кинетика растворения высоколегированного концентрата аі-ті-в в жидком алюминии, чт позволило установить особенности поведения шлаков (возможности перехода из них в расплав легирующих компонентов и примесей, а также разделения металлической и шлаковой фаз) и растворимости металлической фазы концентрата (характер и закономерности перехода в расплав легирующих компонентов, определена лимитирующая
зтадия процесса). Выполнено углубленное исследование кинетики термической диссоциации КВР^ в смеси с ВСІ, на основании которого 'установлены причины, механизм и уровень снижения потерь бора і повышения степени его усвоения при приготовлении лигатуры Аі-іі-Б с использованием KBF4 в смеси с KCI, в результате чего Зыла разработана технология получения лигатуры аі-ті-В с высокой степенью усвоения легирующих компонентов. Впервые на основании металлографического анализа многокомпонентных систем обосно-ван:.выбор элементного состава лигатур и определена роль третьего легирующего компонента в алюминиевых титан- и борсодержащих лигатурах. Разработаны новые технологии получения многокомпонентных модифицирующих лигатур, основанные на алюминотермическом восстановлении бора из фторбората калия при более низких температурах расплава за счет введения меди (цинка, кремния, магния) при сохранении активности алюминия и модифицирующих свойств лигатуры и замене дорогостоящего фтортитаната калия на губчатый титан.
Практическая ценность и реализация результатов, исследований. Предложена новая более эффективная технология получения многокомпонентных алюминиевых лигатур, содержащих бор и титан. Разработанная технология снижает потери бора, позволяет заменить фторти-танат калия на губчатый титан, что значительно снижает себестоимость лигатуры. При использовании предложенной технологии заметно уменьшается объем получаемого расплава фторсолей по сравнению с чисто фторидной технологией, улучшаются условия труда.Способ получения лигатуры испытан и внедрен на Новокузнецком алюминиевом заводе.
Апробация, работу. Результаты докладывались и обсуждались на производственно-технической конференции, посвященной 50-летию Новокузнецкого алюминиевого завода (г.Новокузнецк, 1993 г.), на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (секция "Новые литейные материалы и технологии") в МГА1У им.Циолковского (г.Москва, 1994 г.). Технология экспонировалась в павильоне "Металлургия" ВВЦ в 1992 г. Автор удостоен золотой медали.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей,
2 тезиса выступлений на конференциях, получено 2 авторских свиде тельства и I патент на изобретение.
Объем работу. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (IOI наименование) и приложений. Она изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 18 таблиц.