флюс для алюминия и его сплавов

Формула изобретения

ФЛЮС ДЛЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий карналлит, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности плавки и расхода электроэнергии и флюса с сохранением рафинирующих свойств последнего, уменьшения трудозатрат на чистку печи и снижения стоимости флюса, он дополнительно содержит угольную пену, образующуюся при электролизе алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Угольная пена 15 - 40

Карналлит 60 - 85

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейному производству, и касается составов флюсов для обработки алюминия и его сплавов.

Известен покровный флюс для алюминия и его сплавов, содержащий фтористые и хлористые соли щелочных металлов и угольную пену, образующуюся при электролизе алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. % : угольная пена 10-15 и фтористые и хлористые соли щелочных металлов - остальное (авт. св. N 1189891, кл. C 22 B, 1985).

Недостатком данного флюса является недостаточно высокие его рафинирующие свойства, в частности этот флюс не обеспечивает высокой степени очистки расплава от примесей натрия, хотя наличие угольной пены в составе флюса позволяет снизить потери металла со шлаком в результате повышения температуры флюса, достигаемого за счет повышения степени черноты последнего, что способствует лучшему отделению шлака от расплава.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является карналлитовый флюс, содержащий 33-57% KCl и 43-67% MgCl (Курдюмов А. В. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. М. , "Металлургия", 1980, с. 132).

Недостатком известного флюса является его летучесть и склонность к гидролизу хлорида магния (MgCl + H₂O = NgO + 2HCl). Нагреватели электрической печи под воздействием паров флюса и HCl подвергаются коррозии, в результате чего их излучающая мощность уменьшается, что ведет к увеличению продолжительности плавки и увеличению расхода электроэнергии и флюса. Образование оксида магния и шпинелей типа MgO A₂O₃ способствует увеличению размеров гарниссажей и настылей в шахте печи, что ведет к увеличению трудозатрат на их удаление.

Целью предлагаемого изобретения является сокращение продолжительности плавки и расхода электроэнергии и флюса с сохранением рафинирующих свойств последнего, уменьшение трудозатрат на чистку печи и снижение стоимости флюса.

Поставленная цель достигается тем, что флюс, содержащий карналлит, дополнительно содержит угольную пену, образующуюся при электролизе алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Угольная пена 15 - 40 Карналлит 60 - 85

Введение в состав предлагаемого флюса угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, в заданных интервалах позволяет сократить продолжительность плавки и расход электроэнергии и флюса с сохранением рафинирующих свойств последнего, уменьшить трудозатраты на чистку печи и снизить стоимость флюса.

Достигается это тем, что углерод, содержащийся в угольной пене (20-40% ), адсорбирует влагу флюса и тем самым предотвращает гидролиз хлорида магния, сопровождающийся образованием MgO и HCl, а наличие в угольной пене фторсодержащих соединений (криолит, фториды кальция и магния) способствует уменьшению летучести флюса. В результате уменьшения летучести и предотвращения гидролиза флюса резко уменьшается коррозия нагревателей отражательной электрической печи, что ведет к увеличению их излучающей мощности и за счет этого - сокращению продолжительности плавки и уменьшению расхода электроэнергии и флюса. Предотвращение образования MgO и шпинелей типа MgO Al₂O₃ способствует уменьшению размеров гарниссажей и настылей, что позволяет снизить трудозатраты на их удаление. С использованием отходов производства (угольной пены, образующейся при электролизе алюминия) доля чистых солей во флюсе уменьшается, в результате чего стоимость последнего снижается. Сохранение рафинирующих свойств флюса достигается за счет образования оксида углерода, рафинирующего расплав от водорода, и наличия в угольных частицах серы (1-2% ), являющейся сильным окислителем натрия.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами:

уменьшение содержания угольной пены менее 15 мас. % не оказывает заметного влияния на повышение излучающей мощности нагревателей и сокращение продолжительности плавки, а увеличение более 40 мас. % ведет к снижению эффективности рафинирования расплава от натрия.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый флюс для алюминия и его сплавов от прототипа, а именно: позволяющими улучшить физико-химические свойства флюса, оказывающие положительное влияние на состояние нагревателей и шахты отражательной печи, что способствует повышению технико-экономических показателей работы отражательной электрической печи.

Проверку свойств заявляемого состава флюса проводят в лабораторных и производственных условиях при плавке сплава АГМ-2.

Для испытаний используют измельченную угольную пену, содержащую, мас. % : углерод 20-40, фторид кальция 2-4, фторид магния 1-3, глинозем 2-4 и криолит остальное. Карналлит после измельчения подвергают прокалке при 270^оС.

П р и м е р 1. В графито-шамотный тигель, оборудованный специальной крышкой, загружают обрезки сплава АМГ-2, содержимое расплавляют и температуру расплава доводят до 780^оС. На поверхности расплава наводят флюс состава 1 (из расчета 0,8 кг/т сплава). Плавку ведут 2,5 ч, по окончании которой определяют летучесть флюса.

В производственных условиях приготовленный флюс состава 1 загружают на поверхность расплава при 780^оС. После 8 сут работы миксера (при непрерывном ведении плавок) измеряют толщину гарниссажа и производят чистку печи. За период испытаний определяют расход электроэнергии и флюса.

В примерах 2 и 3 испытания ведут аналогично примеру 1 с использованием составов флюса в заявленных интервалах, а в примерах 4 и 5 - за их пределами.

Ведут испытания известного состава (пример 6).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование флюса, содержащего компоненты в заявленных интервалах (составы 1-3), позволяет сократить продолжительность плавки (на 19% ) за счет повышения излучающей мощности нагревателей от уменьшения их коррозии. Расход электроэнергии уменьшается на 35 кВт ч/т и флюса - на 0,3 кг/т. Трудозатраты на удаление гарниссажей и настылей (о чем свидетельствует уменьшение их размеров) снижается в 1,4 раза. За счет уменьшения во флюсе доли чистых солей стоимость флюса снижается в среднем на 20% . (56) Курдюмов А. В. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. М. , Металлургия, 1980, с. 132.