[發明專利]一種中間合金鋁熱還原反應后的處理方法

無效

• 申請號: 201310372087.0
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103484676A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 劉志光;方敏;陳小曼;孫詩淋
• 申請（專利權）人: 大連融德特種材料有限公司
• 主分類號: C22B5/04
• 分類號: C22B5/04
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 衛茂才

技術領域

????本發明涉及一種中間合金鋁熱還原反應后的處理方法，其屬于有色金屬冶金領域。

背景技術

????鋁熱還原反應是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質的方法，可簡單的認為鋁與某些金屬氧化物（如氧化鐵、五氧化二釩，五氧化二鈮，三氧化鉬，二氧化鉬等金屬氧化物）在高熱條件下發生反應，生成各種不同化學成分的中間合金（如釩鋁合金系列、鉬鋁合金系列、鈮鋁合金系列、鉬釩鋁合金系列、鎳鈮合金系列等），反應結束后，在反應容器中形成兩部分，下部為密度較大的中間合金錠，上部為密度相對較小的三氧化二鋁渣錠，在合金錠與渣錠之間形成一層密封的空腔，空腔中有反應后從合金中上浮的氣體，以及堿性金屬氣化物等，在2000℃高溫下使得這部分氣體形成很高的壓強。

在現有的技術中，反應完成后的反應容器中的合金錠與渣錠自然冷卻一段時間后，等合金錠自然冷卻到100℃左右時，打開反應容器，取出合金錠。由于反應后的合金錠與渣錠采取自然冷卻方式，合金錠與渣錠中間部位的空腔中存有大量很高壓強的氣體，致使剛凝固的合金錠產生大量微裂紋以及將處于上部的渣錠頂出反應容器造成安全事故的危險。在高溫下的剛凝固的合金錠產生大量微裂紋后會與氣體元素氮、氫、氧反應生成相應的化合物，這些化合物會殘留在合金中，最終影響合金成品的氣體元素含量，降低產品質量。

因此，需要通過一種破渣方法來降低反應后合金錠與渣錠中間部位空腔內的氣體壓強，以減小合金錠在反應后應合金錠與渣錠中間的氣體壓強導致的微裂紋，以提高合金錠的質量，來滿足航空航天領域對高品質中間合金的需要。

發明內容

本發明解決的技術問題是由于鋁熱還原反應法生產中間合金后，在合金錠與渣錠中間部位空腔中存有高壓強氣體導致合金錠產生大量微裂紋，高溫下合金錠中微裂紋部位與氣體元素氮、氫、氧反應而殘留在合金中，使得中間合金品質降低，從而無法滿足航空航天領域對高品質中間合金的要求。

????為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是一種中間合金鋁熱還原反應后的處理方法，中間合金反應原料在鋁熱還原反應結束后，在反應容器中形成合金錠與渣錠兩部分，合金錠在下部，渣錠在上部，合金錠與渣錠之間形成氣體層；反應結束后，反應容器移動到后反應室進行鋼釬破渣；鋼釬從渣錠表面插入，穿過渣錠，到達氣體層，再拔出，重復插入、拔出動作，釋放合金錠與渣錠之間氣體層內的高壓氣體。反應結束后5-15min開始對反應后渣錠進行鋼釬破渣操作。所述鋼釬的長度大于渣錠的厚度。所述鋼釬破渣的速度為3-100次/min。鋼釬破渣的深度是將渣錠穿破，并且鋼釬不與合金錠接觸。鋼釬破渣持續時間為4-6h。所述合金錠為300-3000公斤。所述反應容器為坩堝；坩堝采用剛玉、銅質、鎂磚或石墨制作。所述鋼釬的材料為42CrMo鋼或不銹鋼。鋼釬破渣適用于圓柱體、長方體或立方體形狀的合金錠。

采用上述方案后，與現有技術相比具有以下有益效果：本發明采用在鋁熱還原反應后對反應容器中2000℃以上的渣錠采取冷卻鋼釬破渣處理，使得渣錠與合金錠很快的冷卻下來，由于渣錠驟速冷卻，渣錠形成大量裂紋，將合金錠與渣錠中間部位高壓氣體釋放出來，可避免因高壓氣體對剛凝固的合金錠產生壓力使合金錠形成大量微裂紋，進而避免高溫狀態的合金與氣體元素氮、氫、氧反應生成化合物而殘留在合金中，成品合金氣體元素含量大大降低，提高了中間合金的品質，能夠滿足航空航天領域對高品質的中間合金的要求。

附圖說明

圖1是現有的自然冷卻后反應容器結構示意圖；

圖2是本發明的反應容器內鋼釬破渣示意圖。

圖中：1、渣錠，2、氣體層，3、合金錠，4、反應容器，5、鋼釬。

具體實施方式

????圖1，反應結束后，合金錠與渣錠中間形成一空腔層，反應生成物為兩種，一是處于反應容器上部的三氧化二鋁渣錠，二是處于反應容器下部的合金錠，三氧化二鋁熔點約為2300℃較一般合金熔點要高，故渣錠最先凝固，合金錠中氣體上浮后被凝固的渣錠阻擋在渣錠與合金錠中間部位，同時反應過程中各種堿金屬在高溫條件下也以氣態形式聚集在該部位，大量的氣體在高溫條件下聚集于此形成高壓強，將剛凝固的合金錠壓成很多微裂紋，微裂紋中的氣體元素氮、氫、氧和高溫狀態的合金反應生成化合物滯留在合金錠中，使合金中氣體元素含量增加，影響產品質量，不能夠滿足航空航天對高品質中間合金的要求。

另外，合金錠與渣錠中間高壓氣體存在很容易將處于容器上部的渣錠頂出，造成安全事故，影響中間合金的穩定生產。