一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，先將原料進(jìn)入還原臺(tái)包內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，并根據(jù)還原反應(yīng)中的需要采用攪拌器進(jìn)行攪拌；待還原反應(yīng)進(jìn)行完后轉(zhuǎn)入變頻爐內(nèi)進(jìn)行合金化作業(yè)；最后合金鋁水通過坩堝進(jìn)入連鑄連軋工藝，得到鋁鈦硼成品，所述坩堝采用采用下出鋁水的坩堝，所述變頻爐采用的無心感應(yīng)爐，且爐膛內(nèi)的電磁攪拌力與電爐的比功率密度成正比，與工作頻率的平方根成反比。本發(fā)明將還原反應(yīng)與合金作業(yè)分開，避免在還原反應(yīng)中由于產(chǎn)生大量的熱量而造成溫度劇烈變化無法控制，同時(shí)減少了坩堝的占用時(shí)間，提高了產(chǎn)能；將坩堝出鋁水改為下出法，可利用變頻爐產(chǎn)生的電磁攪拌防止鈦元素的沉淀，從而不需要新增加保溫爐和電磁攪拌器，減少了設(shè)備的投入。
【專利說明】一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋁合金生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁鈦硼合金是鋁及鋁合金最常用的晶粒細(xì)化劑，添加到鋁及鋁合金中對(duì)基材細(xì)化，在全球鋁鑄軋行業(yè)中應(yīng)用及其廣泛。多年的研究發(fā)現(xiàn):鋁鈦硼絲中起到主要細(xì)化作用的物質(zhì)是TiB2和TiA13，而T1、B在合金中的含量及TiB2和TiA13這兩相在鋁鈦硼合金中的分布、形貌及尺寸大小，對(duì)作用晶粒細(xì)化劑的鋁鈦硼合金的晶粒細(xì)化能力有著直接的影響。所以在鋁鈦硼的生產(chǎn)過程中如何保證成分的準(zhǔn)確性、控制TiB2和TiA13這兩相在鋁鈦硼合金中的分布、形貌及尺寸大小就顯得意義重大，同時(shí)在生產(chǎn)過程中是否能保證鋁鈦硼絲成分，這兩個(gè)相的一致性也決定鋁鈦硼合金絲的品質(zhì)高低。
[0003]目前，國內(nèi)氟鹽法是鋁鈦硼合金中的制備最常用和最穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝之一，而該工藝中的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、靜置時(shí)間、澆鑄溫度等是鋁鈦硼絲生產(chǎn)的主要工藝參數(shù)，只有正確的工藝參數(shù)并對(duì)工藝進(jìn)行精確地控制才能生產(chǎn)出高品質(zhì)的鋁鈦硼絲。如圖1所示，現(xiàn)有的鋁鈦硼生產(chǎn)工藝是:將原料進(jìn)入工頻爐同時(shí)進(jìn)行還原反應(yīng)和合金反應(yīng)后，轉(zhuǎn)入配有電磁攪拌器的保溫爐內(nèi)，經(jīng)攪拌扒渣后，進(jìn)入連鑄連軋形成鋁鈦硼合金線桿產(chǎn)品。采用這種工藝方法由于還原反應(yīng)和合金化作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，因此具有故操作簡(jiǎn)單的特性。但是由于工頻爐的工作特點(diǎn)和在還原反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，不能實(shí)際在還原反應(yīng)和合金化作業(yè)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁水?dāng)嚢枇蜏囟鹊挠行Э刂?；因此不能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鋁鈦硼合金產(chǎn)品；同時(shí)在傳統(tǒng)工藝中坩堝出合金鋁水采用的是上出法，而由于鋁鈦硼合金中鈦元素的強(qiáng)烈沉淀性，這樣就不得不增加保溫爐和電磁攪拌器，從而使得投入成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，先將原料進(jìn)入還原臺(tái)包內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，并根據(jù)還原反應(yīng)中的需要采用攪拌器進(jìn)行攪拌；待還原反應(yīng)進(jìn)行完后轉(zhuǎn)入變頻爐內(nèi)進(jìn)行合金化作業(yè)；最后合金鋁水通過坩堝進(jìn)入連鑄連軋工藝，得到鋁鈦硼成品。
[0007]所述坩堝采用采用下出鋁水的坩堝。
[0008]所述變頻爐采用的無心感應(yīng)爐，且爐膛內(nèi)的電磁攪拌力與電爐的比功率密度成正t匕，與工作頻率的平方根成反比。
[0009]所述變頻爐的變頻電源采用三相全波可控整流。
[0010]所述還原反應(yīng)中攪拌器的攪拌軸耐熱溫度在1000°C以上。 [0011]所述變頻爐的主要指標(biāo)是:電爐容量為2.0T ;供電容量為630KVA ;變頻進(jìn)線電壓為三相380V ;變頻柜調(diào)壓范圍為100~700V連續(xù)可調(diào)；頻范圍為40~60Hz ;額定功率為500KW ;感應(yīng)器額定電壓為1350V ;合金化能力為2.0t/40min。
[0012]所述坩堝的金屬澆鑄溫度達(dá)1400°C以上。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明將傳統(tǒng)工藝的工頻爐改造成變頻爐，為實(shí)現(xiàn)鋁鈦硼金屬液的合金化，通過配置合適的功率及適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)使?fàn)t具有合適的溫度，同時(shí)使?fàn)t膛金屬液中有足夠的電磁攪拌能力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)電磁攪拌力可調(diào):本發(fā)明變頻爐采用的無心感應(yīng)爐膛內(nèi)的電磁攪拌力與電爐的比功率密度(總功率/總?cè)萘?成正比，與工作頻率的平方根成反比；也就是說，在電爐功率、容量相同的條件下(電爐功率、容量取決于生產(chǎn)能力和工藝參數(shù))，適當(dāng)調(diào)節(jié)工作頻率，就可以調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)金屬液的電磁攪拌能力；
[0016](2)可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)功和調(diào)頻調(diào)功功能:在爐膛幾何尺寸、感應(yīng)器-爐料系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造完成以后，工頻爐只能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)功，但對(duì)于工頻熔鋁爐來說，長期使用會(huì)造成爐壁氧化鋁沉積，使?fàn)t襯變厚，這時(shí)送最高電壓時(shí)功率仍然偏小，只好更換爐襯；但本發(fā)明工藝中采用的變頻無心爐具有調(diào)壓調(diào)功和調(diào)頻調(diào)功雙重調(diào)功作用，爐壁氧化鋁沉積使?fàn)t襯變厚時(shí)，可適當(dāng)降低工作頻率，即可提高運(yùn)行功率，可有效提高爐子生產(chǎn)能力，延長爐襯使用壽命；
[0017](3)不需要工頻電源配備的三相平衡環(huán)節(jié):變頻電源采用三相全波可控整流，三相輸入電流嚴(yán)格平衡，可省去工頻電源的三相平衡環(huán)節(jié)，節(jié)約投資，方便操作；
[0018](4)由于將還原反應(yīng)與合金作業(yè)分開，避免在還原反應(yīng)中由于產(chǎn)生大量的熱量而造成溫度劇烈變化無法控制，同時(shí)減少了坩堝的占用時(shí)間，提高了產(chǎn)能；
[0019](5)由于將坩堝出鋁水改為下出法，可利用變頻爐產(chǎn)生的電磁攪拌防止鈦元素的沉淀，從而不需要新增加保溫爐和電磁攪拌器，減少了設(shè)備的投入。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0020]圖1為傳統(tǒng)的鋁鈦硼生產(chǎn)工藝流程圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所述的鋁鈦硼生產(chǎn)工藝流程圖；
[0022]圖3為采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝所得到鋁鈦硼在100X下的金相圖；
[0023]圖4為采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝所得到鋁鈦硼在50X下的金相圖；
[0024]圖5為采用所述生產(chǎn)工藝所得到鋁鈦硼在100X下的金相圖；
[0025]圖6為采用所述生產(chǎn)工藝所得到鋁鈦硼在50X下的金相圖；
[0026]圖7為采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝細(xì)化試驗(yàn)圖；
[0027]圖8為采用本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝的細(xì)化試驗(yàn)圖；
[0028]圖9為采用統(tǒng)生產(chǎn)工藝得到的鋁棒實(shí)際使用圖；
[0029]圖10為采用本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝得到的鋁棒實(shí)際使用圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施列進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0031]如圖2所示，本發(fā)明所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，先將原料進(jìn)入還原臺(tái)包內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，并根據(jù)還原反應(yīng)中的需要采用攪拌器進(jìn)行攪拌；待還原反應(yīng)進(jìn)行完后轉(zhuǎn)入變頻爐內(nèi)進(jìn)行合金化作業(yè)；最后合金鋁水通過坩堝進(jìn)入連鑄連軋工藝，得到鋁鈦硼成品。
[0032]所述坩堝采用采用下出鋁水的坩堝。
[0033]采用上述技術(shù)方案，將原有工頻爐改為變頻爐，解決了傳統(tǒng)工藝中采用工頻爐不能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁水?dāng)嚢枇蜏囟鹊挠行Э刂频膯栴}，采用變頻爐可以通過對(duì)設(shè)備的電流頻率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)溫度和攪拌力的有機(jī)結(jié)合；將還原反應(yīng)與合金作用分開，避免了在還原反應(yīng)中由于產(chǎn)生大量的熱量而造成溫度劇烈變化無法控制，同時(shí)減少了坩堝的占用時(shí)間，提高了產(chǎn)能；坩堝出鋁水改為下出法，可利用變頻爐產(chǎn)生的電磁攪拌防止鈦元素的沉淀，從而不需要新增加保溫爐和電磁攪拌器，減少了設(shè)備的投入。
[0034]本發(fā)明將傳統(tǒng)工藝中的工頻爐改造成變頻爐，為實(shí)現(xiàn)鋁鈦硼金屬液的合金化，爐內(nèi)必須有合適的溫度，這可以通過配置合適的功率及適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間予以實(shí)現(xiàn)，但更重要的是爐膛金屬液中，必須有足夠的電磁攪拌能力，因此，本技術(shù)方案對(duì)變頻爐做了如下改進(jìn):
[0035]為使電磁攪拌力可調(diào):本發(fā)明工藝中的變頻爐采用的無心感應(yīng)爐，且爐膛內(nèi)的電磁攪拌力與電爐的比功率密度(總功率/總?cè)萘?成正比，與工作頻率的平方根成反比；也就是說，在電爐功率、容量相同的條件下(電爐功率、容量取決于生產(chǎn)能力和工藝參數(shù))，適當(dāng)調(diào)節(jié)工作頻率，就可以調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)金屬液的電磁攪拌能力。
[0036]在爐膛幾何尺寸、感應(yīng)器-爐料系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造完成以后，工頻爐只能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)功，但對(duì)于工頻熔鋁爐來說，長期使用會(huì)造成爐壁氧化鋁沉積，使?fàn)t襯變厚，這時(shí)送最高電壓時(shí)功率仍然偏小，只好更換爐襯。但變頻無心爐具有調(diào)壓調(diào)功和調(diào)頻調(diào)功雙重調(diào)功手段，爐壁氧化鋁沉積使?fàn)t襯變厚時(shí)，可適當(dāng)降低工作頻率，即可提高運(yùn)行功率，可有效提高爐子生產(chǎn)能力，延長爐襯使用壽命。
[0037]所述變頻爐的變頻電源采用三相全波可控整流，三相輸入電流嚴(yán)格平衡，可省去工頻電源的三相平衡環(huán)節(jié)，節(jié)約投資，方便操作。
[0038]所述還原反應(yīng)中攪拌器具有耐堿性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)無極高速；且攪拌器的攪拌軸耐熱溫度在1000°C以上。
[0039]所述變頻爐的主要指標(biāo)是:電爐容量為2.0T ;供電容量為630KVA ;變頻進(jìn)線電壓為三相380V ;變頻柜調(diào)壓范圍為100~700V連續(xù)可調(diào)；頻范圍為40~60Hz ;額定功率為500KW ;感應(yīng)器額定電壓為1350V ;合金化能力為2.0t/40min。
[0040]所述坩堝具有超高導(dǎo)熱性和抗氧化性，耐化學(xué)處里劑沖擊性出色，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，耐熱沖擊性強(qiáng)，耐火性強(qiáng)，金屬澆鑄溫度達(dá)1400°C以上
[0041]經(jīng)研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在通過配置合適的功率及適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間來保障變頻爐內(nèi)合適溫度的同時(shí)，線圈是無心感應(yīng)爐的心臟，感應(yīng)線圈在電流的作用下產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)使?fàn)t膛內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。通過反復(fù)的試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)，結(jié)果表明:采用特殊主、副線圈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中主線圈包圍碳化硅坩堝的上部和中部，副線圈包圍碳化硅坩堝的下部及出鋁液管，能保證主要參數(shù)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品性能。
[0042]從圖3、圖4可以看出，采用傳統(tǒng)工藝所得到的鋁鈦硼金相組織分布不勻，TiA13相尺寸較大，Τ?Β2相聚集嚴(yán)重，且存在鹽類及氧化附著物；
[0043] 從圖5、圖6不難看出，采用本發(fā)明所述工藝得到的鋁鈦硼金相組織分布均勻，Τ?Α13相尺寸減小，Τ?Β2相聚集減少，無鹽類及氧化鋁附著物。[0044]從圖7、圖8不難看出，采用傳統(tǒng)工藝細(xì)化程度比較粗糙，采用本發(fā)明所述工藝細(xì)化程度較細(xì)。
[0045]如圖9、圖10所示，采用生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝所得到的鋁棒產(chǎn)品晶粒度為2級(jí)，采用本發(fā)明生產(chǎn)工藝所得到的 鋁棒產(chǎn)品晶粒度為I級(jí)。工藝改進(jìn)效果較好，達(dá)到Y(jié)S/T447.1-2012的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:先將原料進(jìn)入還原臺(tái)包內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，并根據(jù)還原反應(yīng)中的需要采用攪拌器進(jìn)行攪拌；待還原反應(yīng)進(jìn)行完后轉(zhuǎn)入變頻爐內(nèi)進(jìn)行合金化作業(yè)；最后合金鋁水通過坩堝進(jìn)入連鑄連軋工藝，得到鋁鈦硼成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述坩堝采用采用下出鋁水的坩堝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述變頻爐采用的無心感應(yīng)爐，且爐膛內(nèi)的電磁攪拌力與電爐的比功率密度成正比，與工作頻率的平方根成反比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述變頻爐的變頻電源采用三相全波可控整流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述還原反應(yīng)中攪拌器的攪拌軸耐熱溫度在1000°c以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述變頻爐的主要指標(biāo)是:電爐容量為2.0T ;供電容量為630KVA ;變頻進(jìn)線電壓為三相380V ;變頻柜調(diào)壓范圍為100~700V連續(xù)可調(diào)；頻范圍為40~60Hz ;額定功率為500KW ;感應(yīng)器額定電壓為1350V ；合金化能力為2.0t/40min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鈦硼生產(chǎn)工藝，其特征在于:所述坩堝的金屬澆鑄溫度達(dá)1400°C以上。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK103952602SQ201410180911
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】張文銳 申請(qǐng)人:遵義智鵬高新鋁材有限公司