一种中间合金铝热还原反应后的处理方法技术

一种中间合金铝热还原反应后的处理方法，其属于有色金属冶金领域。中间合金在铝热还原反应反应完成后，在反应容器中形成合金锭与渣锭两部分，合金锭在下部，渣锭在上部，合金锭与渣锭之间形成气体层；反应结束后，反应容器移动到后反应室进行钢钎破渣；钢钎从渣锭表面插入，穿过渣锭，到达气体层，再拔出，重复插入、拔出动作，释放合金锭与渣锭之间气体层内的高压气体。可避免因高压气体对刚凝固的合金锭产生压力使合金锭形成大量微裂纹，进而避免高温状态的合金与气体元素氮、氢、氧反应生成化合物而残留在合金中，成品合金气体元素含量大大降低，提高了中间合金的品质，能够满足航空航天领域对高品质的中间合金的要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，其属于有色金属冶金领域。中间合金在铝热还原反应反应完成后，在反应容器中形成合金锭与渣锭两部分，合金锭在下部，渣锭在上部，合金锭与渣锭之间形成气体层；反应结束后，反应容器移动到后反应室进行钢钎破渣；钢钎从渣锭表面插入，穿过渣锭，到达气体层，再拔出，重复插入、拔出动作，释放合金锭与渣锭之间气体层内的高压气体。可避免因高压气体对刚凝固的合金锭产生压力使合金锭形成大量微裂纹，进而避免高温状态的合金与气体元素氮、氢、氧反应生成化合物而残留在合金中，成品合金气体元素含量大大降低，提高了中间合金的品质，能够满足航空航天领域对高品质的中间合金的要求。【专利说明】
本专利技术涉及，其属于有色金属冶金领域。
技术介绍
铝热还原反应是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，可简单的认为铝与某些金属氧化物(如氧化铁、五氧化二钒，五氧化二铌，三氧化钥，二氧化钥等金属氧化物)在高热条件下发生反应，生成各种不同化学成分的中间合金(如钒铝合金系列、钥铝合金系列、铌铝合金系列、钥钒铝合金系列、镍铌合金系列等)，反应结束后，在反应容器中形成两部分，下部为密度较大的中间合金锭，上部为密度相对较小的三氧化二铝渣锭，在合金锭与渣锭之间形成一层密封的空腔，空腔中有反应后从合金中上浮的气体，以及碱性金属气化物等，在200(TC高温下使得这部分气体形成很高的压强。在现有的技术中，反应完成后的反应容器中的合金锭与渣锭自然冷却一段时间后，等合金锭自然冷却到100°c左右时，打开反应容器，取出合金锭。由于反应后的合金锭与渣锭采取自然冷却方式，合金锭与渣锭中间部位的空腔中存有大量很高压强的气体，致使刚凝固的合金锭产生大量微裂纹以及将处于上部的渣锭顶出反应容器造成安全事故的危险。在高温下的刚凝固的合金锭产生大量微裂纹后会与气体元素氮、氢、氧反应生成相应的化合物，这些化合物会残留在合金中，最终影响合金成品的气体元素含量，降低产品质量。因此，需要通过一种破渣方法来降低反应后合金锭与渣锭中间部位空腔内的气体压强，以减小合金锭在反应后应合金锭与渣锭中间的气体压强导致的微裂纹，以提高合金锭的质量，来满足航空航天领域对高品质中间合金的需要。
技术实现思路
`本专利技术解决的技术问题是由于铝热还原反应法生产中间合金后，在合金锭与渣锭中间部位空腔中存有高压强气体导致合金锭产生大量微裂纹,高温下合金锭中微裂纹部位与气体元素氮、氢、氧反应而残留在合金中，使得中间合金品质降低，从而无法满足航空航天领域对高品质中间合金的要求。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是，中间合金反应原料在铝热还原反应结束后，在反应容器中形成合金锭与渣锭两部分，合金锭在下部，渣锭在上部，合金锭与渣锭之间形成气体层；反应结束后，反应容器移动到后反应室进行钢钎破渣；钢钎从渣锭表面插入，穿过渣锭，到达气体层，再拔出，重复插入、拔出动作，释放合金锭与洛锭之间气体层内的高压气体。反应结束后5-15min开始对反应后渣锭进行钢钎破渣操作。所述钢钎的长度大于渣锭的厚度。所述钢钎破渣的速度为3-100次/min。钢钎破渣的深度是将渣锭穿破，并且钢钎不与合金锭接触。钢钎破渣持续时间为4-6h。所述合金锭为300-3000公斤。所述反应容器为坩埚；坩埚采用刚玉、铜质、镁砖或石墨制作。所述钢钎的材料为42CrMo钢或不锈钢。钢钎破渣适用于圆柱体、长方体或立方体形状的合金锭。采用上述方案后，与现有技术相比具有以下有益效果:本专利技术采用在铝热还原反应后对反应容器中2000°C以上的渣锭采取冷却钢钎破渣处理，使得渣锭与合金锭很快的冷却下来，由于渣锭骤速冷却，渣锭形成大量裂纹，将合金锭与渣锭中间部位高压气体释放出来，可避免因高压气体对刚凝固的合金锭产生压力使合金锭形成大量微裂纹，进而避免高温状态的合金与气体元素氮、氢、氧反应生成化合物而残留在合金中，成品合金气体元素含量大大降低，提高了中间合金的品质，能够满足航空航天领域对高品质的中间合金的要求。【专利附图】【附图说明】图1是现有的自然冷却后反应容器结构示意图； 图2是本专利技术的反应容器内钢钎破渣示意图。图中:1、渣锭，2、气体层，3、合金锭，4、反应容器，5、钢钎。【具体实施方式】图1，反应结束后，合金锭与渣锭中间形成一空腔层，反应生成物为两种，一是处于反应容器上部的三氧化二铝渣锭，二是处于反应容器下部的合金锭，三氧化二铝熔点约为2300°C较一般合金熔点要高，故渣锭最先凝固，合金锭中气体上浮后被凝固的渣锭阻挡在渣锭与合金锭中间部位，同时反应过程中各种碱金属在高温条件下也以气态形式聚集在该部位，大量的气体在高温条件下聚集于此形成高压强，将刚凝固的合金锭压成很多微裂纹，微裂纹中的气体元素氮、氢、氧和高温状态的合金反应生成化合物滞留在合金锭中，使合金中气体元素含量增加，影响产品质量，不能够满足航空航天对高品质中间合金的要求。另外，合金锭与渣锭中间高压气体存在很容易将处于容器上部的渣锭顶出，造成安全事故，影响中间合金的稳定生产。`为此，专利技术人经过创造性劳动，获得了一种中间合金铝热还原反应后的钢钎破渣方法，图2为本专利技术实施例提供的钢钎破渣方法的示意图，参考图2，钢钎破渣的具体方法为: 结合本专利技术的具体反应容器(高1200mm*内径1000mm)和钒铝65合金(适用于钒铝65合金但不限于钒铝65合金)，钢钎长度为2000mm、钢钎材质为42CrMo钢，破渣频率为3-100次/min，破渣时常为4-6小时。实施例一 本实施案例使用的反应容器为不锈钢外壳坩埚(高1200mm*内径1000mm)，坩埚内部为刚玉制作，刚玉坩埚分为内衬和外壁两个部分，先将粗细颗粒不同的刚玉料按一定的比例，每公斤刚玉加入质量百分数为5-10%碳酸钠20-40ml，充分混合均匀后，在振动平台上先将一定尺寸(高1200mm*厚100mm)外壁造好后，继续在振动平台上将一定尺寸的内衬(高450mm*厚100mm)制造完成，300°C _800°C烧结约12-15小时后冷却8小时后可使用。反应物料配置好后，进行铝热还原反应，反应结束后5-15min进行钢钎破渣处理过程。根据实际操作环境、钢钎破渣的实际要求，使用钢钎破渣的反应容器可以是刚玉坩埚，也可以是铜坩埚、石墨坩埚、镁砖坩埚等，优选方案是刚玉坩埚，破渣钢钎长度为2000mm、钢钎材质为42CrMo钢，破渣频率为15次/min，破渣时常为4小时。从实施结果看钢钎破渣可有减少合金锭中微裂纹和气体元素氮、氢、氧的含量，提高了合金锭的产品质量，同时避免了渣锭的喷出，可实施稳定生产。实施例二 本专利技术案例中坩埚制作过程相同，均采用刚玉坩埚，破渣钢钎长度为2000mm、钢钎材质为42CrMo钢，破渣频率为50次/min，破渣时常为5小时。经过多次实验结果可以得出，该专利技术操作可明显减少合金锭中微裂纹的出现以及降低气体元素含量，提高了合金锭的产品质量，同时避免了渣锭的喷出，可实施稳定生产。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本专利技术的技术方案的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中间合金铝热还原反应后的处理方法，其特征在于，中间合金反应原料在铝热还原反应结束后，在反应容器中形成合金锭与渣锭两部分，合金锭在下部，渣锭在上部，合金锭与渣锭之间形成气体层；反应结束后，反应容器移动到后反应室进行钢钎破渣；钢钎从渣锭表面插入，穿过渣锭，到达气体层，再拔出，重复插入、拔出动作，释放合金锭与渣锭之间气体层内的高压气体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志光，方敏，陈小曼，孙诗淋，
申请(专利权)人：大连融德特种材料有限公司，
类型：发明
国别省市：