CN102634821B

CN102634821B - 一种铝锆钛合金电解生产工艺

Info

Publication number: CN102634821B
Application number: CN201210149713.5A
Authority: CN
Inventors: 高希柱; 冯增建; 李景坤; 张海军; 卞金涛
Original assignee: Shandong Binzhou Bohai Piston Co Ltd
Current assignee: Shandong Binzhou Bohai Piston Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102634821A

Abstract

本发明公开了一种铝锆钛合金的电解生产工艺，包括如下步骤：在电解槽内加入一定量的钛的氧化物和锆的氧化物；在高温电解质中通过电解和铝热还原两种方法生成单质钛和锆；经过铝水不断地循环流动，使之混合形成均匀的铝锆钛合金；生产出的铝锆钛合金中钛含量的范围为0.05~0.35%，锆含量的范围为0.05~0.25%，合金温度为930℃~950℃，然后用液态高温铝锆钛合金液直接熔配所需牌号合金。本发明解决了活塞专用铝锆钛合金的人工配制成本高、能源消耗大、熔配时间长等问题，在正常生产的预焙阳极电解槽中直接添加钛白粉和锆英粉，通过控制添加一定的数量，采取相应的电解技术条件调整，在不影响原有电流效率的情况下，获得含有特定锆、钛元素含量的活塞专用铝锆钛合金。

Description

一种铝锆钛合金电解生产工艺

技术领域

本发明涉及一种铝锆钛合金电解生产工艺。

背景技术

铝锆钛合金的传统工艺主要是采用纯金属熔配，但由于海绵钛、海绵锆等金属单质价格较高；在熔配过程中不易熔化、易偏析；且各地能源价格不断上涨等原因的促使下，熔配法流程长、能耗高、成本贵、合金性能不稳定等问题自然暴露无遗。

发明内容

本发明为解决活塞专用铝锆钛合金的人工配制成本高、能源消耗大、熔配时间长等问题，提供一种铝锆钛合金电解生产工艺，它具有能够解决熔配法配制铝锆钛合金所产生的流程长、能耗高、成本贵、合金性能不稳定优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明所述的一种铝锆钛合金的电解生产工艺，包括如下步骤：

（1）在电解槽内加入一定量的钛的氧化物和锆的氧化物；

（2）在高温电解质中通过电解和铝热还原两种方法生成单质钛和锆；

（3）经过铝水不断地循环流动，使之混合形成均匀的铝锆钛合金；

（4）生产出的铝锆钛合金中钛含量的范围为0.05~0.35%，锆含量的范围为0.05~0.25%，合金温度为930℃~950℃，然后用液态高温铝锆钛合金液直接熔配所需牌号合金。

所述钛的氧化物为普通锐钛型钛白粉。

所述锆的氧化物为普通锆英粉。

所述钛的氧化物的加入量为每天2.6～12.5公斤。

所述锆的氧化物的加入量分别为每天2.1～10公斤。

所述钛的氧化物按照氧化铝质量分数的0.9%～4.2%加入电解槽内。

所述锆的氧化物按照氧化铝质量分数的0.7%～3.3%加入电解槽内。

所述步骤（1）中，钛的氧化物和锆的氧化物充分混合后加入电解槽槽上部料箱内，并分别从电解槽四个下料点加入。

所述步骤（1）中钛的氧化物、锆的氧化物的混合物在24小时内分次加入到正常生产的电解槽内，每次混合物料下料量为3.6±0.5公斤，下料间隔为100～150秒。

本发明实施的效益分析情况如下：

1、以铝锆钛合金中钛、锆含量均为0.1%计算，本发明所述的铝锆钛电解生产工艺中，2.4吨钛白粉电解出1吨钛，2.8吨锆英粉电解出1吨锆，现在海绵钛价格约为109000元/吨，钛白粉约为18300元/吨，锆英粉约为13000元/吨，海绵锆约为238000元/吨，则每吨铝锆钛合金比使用海绵钛和海绵锆配制铝锆钛合金可节约资金（109元/kg-18.3元/kg×2.4）+（238元/kg-13元/kg×2.8）=266.68元。

2、以我公司所用12吨反射熔炼炉为例，用高温铝锆钛合金液熔配活塞用合金至完全合格所需时间约为3.5小时，而使用海绵钛和海绵锆熔配所需活塞用合金至完全合格所需时间为6小时，时间节约将近一半，大大提高了生产效率。

3、以我公司所用12吨反射熔炼炉为例，用高温铝锆钛合金液熔配活塞用合金所消耗天然气为95立方米/吨，而使用海绵钛和海绵锆熔配所需活塞用合金消耗天然气51立方米/吨，每吨铝锆钛合金节约天然气44立方米，按每立方米天然气2.5元计算，每吨节约110元。

4、以每年使用1万吨铝锆钛合金计算，则全年共计节约（266.68+110）×10000=376.68万元。

5、此外铝锆钛合金电解生产工艺生产的铝锆钛合金避免了利用海绵钛和海绵锆配制铝锆钛合金所产生的烧损，且该工艺生产出的铝锆钛合金成分更加均匀，不易发生偏析。

本发明的铝锆钛合金电解生产工艺，利用原有电解铝生产系列的特点，在正常生产的电解槽中加入钛白粉和锆英粉，直接电解生产出下游工序生产所用的活塞用铝锆钛合金，解决了采用熔配法配制铝锆钛合金产生的的流程长、能耗高、成本贵、合金性能不稳定等问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明所述的铝锆钛合金电解生产工艺，用于136活塞合金-1的生产中，其中该合金中要求钛含量为0.1%，锆含量为0.15%，生产铝锆钛合金的电解槽每天抽取合金量为1500kg，则电解槽内普通锐钛型钛白粉的加入量为1500×0.1%×2.4=3.6（kg），普通锆英粉的加入量为1500×0.15%×2.8=6.3（kg）。

称取3.6kg普通锐钛型钛白粉和6.3kg普通锆英粉与氧化铝分别按照1.2%和2.1%的混合加入电解槽槽上部料箱内，由计算机控制电解槽下料机构在24小时内分次加入，每次下料量3.6kg，下料间隔104秒。

在24小时后抽取1500kg铝锆钛合金，所抽取的合金温度为948℃。

在我公司12吨反射熔炼炉熔配11.5吨136活塞合金-1至完全合格，消耗天然气43立方米，花费时间3.4小时，最终熔配出136活塞合金-1成分中钛含量为0.103%，锆含量为0.149%，满足生产要求。

实施例2：

本发明所述的铝锆钛合金电解生产工艺，用于136活塞合金-2的生产中，其中该合金中要求钛含量为0.15%，锆含量为0.1%，生产铝锆钛合金的电解槽每天抽取合金量为1500kg，则电解槽内普通锐钛型钛白粉的加入量为1500×0.15%×2.4=5.4（kg），普通锆英粉的加入量为1500×0.1%×2.8=4.2（kg）。

称取5.4kg普通锐钛型钛白粉和4.2kg普通锆英粉与氧化铝分别按照1.8%和1.4%的混合加入电解槽槽上部料箱内，由计算机控制电解槽下料机构在24小时内分次加入，每次下料量3.6kg，下料间隔103秒。

在24小时后抽取1500kg铝锆钛合金，所抽取的合金温度为940℃。

在我公司12吨反射熔炼炉熔配11.6吨136活塞合金-2至完全合格，消耗天然气45立方米，花费时间3.5小时，最终熔配出136活塞合金-2成分中钛含量为0.147%，锆含量为0.099%。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种铝锆钛合金的电解生产工艺，包括如下步骤：

(1)在电解槽内加入一定量的钛的氧化物和锆的氧化物；

(2)在高温电解质中通过电解和铝热还原两种方法生成单质钛和锆；

(3)经过铝水不断地循环流动，使之混合形成均匀的铝锆钛合金；

(4)生产出的铝锆钛合金中钛的质量百分含量的范围为0.05-0.35％，锆的质量百分含量的范围为0.05-0.25％，合金温度为930℃～950℃，然后用液态高温铝锆钛合金液直接熔配所需牌号合金；

所述钛的氧化物的加入量为每天2.6～12.5公斤；

所述锆的氧化物的加入量分别为每天2.1～10公斤；

所述钛的氧化物按照氧化铝质量分数的0.9％～4.2％加入电解槽内；

所述锆的氧化物按照氧化铝质量分数的0.7％～3.3％加入电解槽内；

所述步骤(1)中，钛的氧化物和锆的氧化物充分混合后加入电解槽槽上部料箱内，并分别从电解槽四个下料点加入；

所述步骤(1)中，钛的氧化物、锆的氧化物的混合物在24小时内分次加入到正常生产的电解槽内，每次混合物料下料量为3.6±0.5公斤，下料间隔为100～150秒；

所述钛的氧化物为普通锐钛型钛白粉；

所述锆的氧化物为普通锆英粉。