CN102041401A - 一种铝硅合金液的熔炼除气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝硅合金液的熔炼除气方法，是针对铝硅合金液在熔炼过程中存在气体及杂质的实际情况，采用熔炼直流电场净化+炉外循环除气的方法，使铝硅合金液内的主要气体——氢气除去99.5％，使铝硅合金金相组织致密，无气泡、无缩孔、缩松现象，此方法工艺先进合理、步骤连续、环保节能、使铝硅产品的性能得到了大幅度提高，抗拉强度可提高91％，是十分理想的铝硅合金液的除气方法。

Description

一种铝硅合金液的熔炼除气方法

技术领域

本发明涉及一种铝硅合金液的熔炼除气方法，属有色金属合金熔炼技术及工艺方法的技术领域。

背景技术

铝硅合金是一种增强型有色金属合金，由于具有良好的力学性能、强度和硬度，被广泛用于航空航天、电子工业、汽车工业等。

铝硅合金常以铸件形式出现在机械零件中，铝硅合金在熔炼和铸造过程中，常夹杂有杂质和气体，主要是氢气，使铸件内部形成气泡，严重影响了铸件的质量，甚至出现缩孔、缩松现象。

铸件除气的方法也有多种形式，例如：吸附净化法，是用吸附剂、精炼剂过滤杂质和气体；例如：吹气法，又称气泡浮游法，采用向铝硅液中通入氮+氢+氯+氯盐混合气体，在铝硅液中形成气泡，气泡上浮进行除气、除渣；例如：熔剂法，将熔剂加入铝硅液中，通过化学物理作用，夹杂物及氢气上浮液面，然后清除；例如：过滤法，用活性材料制作过滤器，分离悬浮在铝硅液中的固态夹杂物及气体；还有静置法、真空法、超声波法等，但这些方法均存在不同程度的弊端，除气率不足，严重影响着铸件的质量。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的不足，采用炉内直流电场净化+炉外循环法进行除气，以大幅度提高铝硅合金液的质量，使除气率达到99.5％。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铝硅合金锭、不锈钢电极、乙醚，细砂，其用量如下：以克、毫升为计量单位

铝硅合金锭：10000g±10g

不锈钢电极：30×40×200mm  2个

乙醚：C₄H₁₀O    1000ml±10ml

细沙：3000g±50g

除气方法如下：

(1)切割铝硅合金锭

将铝硅合金锭用机械进行切割，成块状，尺寸10×10×30mm；

(2)熔炼+除气

铝硅合金熔炼、除气是在熔炼炉和炉外循环场中进行的；

①清理清洁熔炼炉

打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质，时间10min，使炉内洁净；

②置放并接通直流电极

将2个不锈钢直流正负电极垂直置于熔炼炉内两侧；

③置放铝硅合金块

将铝硅合金块松散置于熔炼炉内，并留有空隙；

④熔炼

盖好炉盖，并密闭；

开启熔炼炉电阻加热器，温度由25℃逐渐升至730℃±2℃，铝硅合金块熔化成熔液，并在此温度恒温、保温；

⑤接通2个不锈钢直流正负电极，直流电流强度为1000安培，两个直流电极形成直流电场；

⑥炉外循环除气

接通熔炼炉出液管、进液管、除气管、抽液泵；

铝硅合金液由出液管流入除气管，铝硅合金液内的气体在流动过程中由出气管排出气体，然后再由进液管流入熔炼炉；

形成：熔炼炉——出液管——除气管——进液管炉外循环；

铝硅合金液炉外循环除气重复进行5次；

铝硅合金液内杂质在流动循环过程中，在上、下沉淀槽内沉淀，然后清除；

(3)铸锭

①制备开合式模具，模具型腔为山字型圆型槽状；

②预热开合式模具，预热温度为380℃；

③涂覆脱模剂

打开开合式模具，向模具型腔均匀刷涂乙醚3次，形成乙醚膜层；

④浇铸

开启模具浇铸口，开启熔炼炉浇铸阀，进行浇铸，并由模具浇口上的滤网过滤；

浇铸完成后关闭浇铸阀，

⑤冷却

浇铸后，开合式模具及铸件自然泠却至300℃；

⑥、开模，砂砾中冷却

开模取出铸件，把铸件埋在干燥的细砂中冷却至25℃；

(4)切制

将冷却的铸件机械切制加工，成：Ф20×100mm铝硅合金棒；

(5)、检测、分析、表征

对制成的铝硅合金棒的形貌、色泽、金相组织、化学成分、力学性能、抗拉强度进行检测、分析、表征；

用直读光谱仪进行成分分析；

用金相显微镜进行金相分析；

用拉伸试验仪进行力学性能分析；

结论：铝硅合金棒产品为白色固体柱形，金相组织紧密，无气体气泡；

(6)包装储存

将制成的Ф20×100mm铝硅合金棒产品用软质材料包装，储存于干燥洁净环境，要防潮、防水、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对铝硅合金液在熔炼过程中存在气体及杂质的实际情况，采用熔炼电场净化+炉外循环除气的方法，使铝硅合金液内的主要气体-氢气除去99.5％，使铝硅合金棒产品内金相组织紧密、无气泡、无缩孔、缩松现象，此方法工艺先进合理、步骤连续、环保节能、使铝硅合金的产品性能得到了大幅度提高，抗拉强度可提高90.1％，是十分理想的铝硅合金液的除气方法。

附图说明

图1为铝硅合金熔炼除气状态图

图2为不锈钢直流电极主视图

图3为不锈钢直流电极侧视图

图4为铝硅合金棒主视图

图5图4的A-A剖面图

图6为铝硅合金棒横切面金相组织图

图中所示，附图标记清单如下：

1、熔炼炉，2、炉盖，3、电阻加热器，4、浇铸管阀，5、直流正电极，6、直流负电极，7、炉外循环管，8、立柱，9、抽液泵，10、抽液管，11、下沉淀槽，12、上沉淀槽，13、出液管、14、回液管，15、电控箱，16、显示屏，17、指示灯，18、控制开关，19、导线，20、铝硅合金液，21、杂质，22、出气口，23、气体，24、炉腔，25、插座，26、铝硅合金棒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1所示，为铝硅合金熔炼除气状态图，各部位置、连接关系要正确，接序操作。

熔炼炉1呈矩形槽状，上部为炉盖2，熔炼炉1底座内装有电阻加热器3；熔炼炉1内为炉腔24，在炉腔24内左右垂直置放直流正电极5、直流负电极6；炉腔24内左下部设有浇铸管阀4、右下部设有出液管13、右上部设有回液管14，炉腔24内为铝硅合金液20；熔炼炉1右部通过出液管13、回液管14与炉外循环管7联通，出液管13上设有下沉淀槽11，回液管14上设有上沉淀槽12，上、下沉淀槽12、11内为杂质21；炉外循环管7右上部为出气口22，出气口22上部为排出的气体23；炉外循环管7右下部为抽液泵9，并由抽液管10联接；铝合金溶液20在抽液泵9的抽动下进行液体流动，在流动过程中液体内的气体——氢气由排气口22排出，杂质存留在上下沉淀槽12、11内；出液管13、回液管14、炉外循环管7均为保温管；熔煤炉1左部设有电控箱15，电控箱15上设有显示屏16、指示灯17、控制开关18，并通过导线19与电阻加热器3、直流正电极5、直流负电极6、抽液泵9联接；

熔炼炉1内的直流正电极5、直流负电极6功率均为1000A，形成直流电场；浇铸管阀4浇铸时开启，将铝硅合金液浇入开合式模具中，完成铸锭。

图2、3所示，为直流正负电极结构图，正负电极5、6结构一样，一端为固定座25。

图4、5所示，为铝硅合金棒产品结构图，为圆棒形。

图6所示，为铝硅合金棒横切面放大200倍金相组织结构图，图中可知：金相组织紧密，无气泡，无缩松、缩孔出现。

Claims (2)

1.一种铝硅合金液的熔炼除气方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝硅合金锭、不锈钢电极、乙醚、细砂其用量如下：以克、毫升为计量单位

铝硅合金锭：10000g±10g

不锈钢电极：30×40×200mm  2个

乙醚：C₄H₁₀O    1000ml±10ml

细沙：3000g±50g

除气方法如下：

(1)切割铝硅合金锭

将铝硅合金锭用机械进行切割，成块状，尺寸10×10×30mm；

(2)熔炼+除气

铝硅合金熔炼、除气是在熔炼炉和炉外循环场中进行的；

①清理清洁熔炼炉

打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质，时间10min，使炉内洁净；

②置放并接通直流电极

将2个不锈钢直流正负电极垂直置于熔炼炉内两侧；

③置放铝硅合金块

将铝硅合金块松散置于熔炼炉内，并留有空隙；

④熔炼

盖好炉盖，并密闭；

开启熔炼炉电阻加热器，温度由25℃逐渐升至730℃±2℃，铝硅合金块熔化成熔液，并在此温度恒温、保温；

⑤接通2个不锈钢直流正负电极，直流电流强度为1000安培，两个直流电极形成直流电场；

⑥炉外循环除气

接通熔炼炉出液管、进液管、除气管、抽液泵；

铝硅合金液由出液管流入除气管，铝硅合金液内的气体在流动过程中由出气管排出气体，然后再由进液管流入熔炼炉；

形成：熔炼炉——出液管——除气管——进液管炉外循环；

铝硅合金液炉外循环除气重复进行5次；

铝硅合金液内杂质在流动循环过程中，在上、下沉淀槽内沉淀，然后清除；

(3)铸锭

①制备开合式模具，模具型腔为山字型圆型槽状；

②预热开合式模具，预热温度为380℃；

③涂覆脱模剂

打开开合式模具，向模具型腔均匀刷涂乙醚3次，形成乙醚膜层；

④浇铸

开启模具浇铸口，开启熔炼炉浇铸阀进行浇铸，并由模具浇口上的滤网过滤

浇铸完成后，关闭浇铸阀；

⑤冷却

浇铸后，开合式模具及铸件自然泠却至300℃；

⑥、开模，砂砾中冷却

开模取出铸件，把铸件埋在干燥的细砂中冷却至25℃；

(4)切制

将冷却后的铸件机械切制加工，成：Ф20×100mm铝硅合金棒；

(5)、检测、分析、表征

对制成的铝硅合金棒的形貌，色泽、金相组织、化学成分、力学性能、抗拉强度进行检测、分析、表征；

用直读光谱仪进行成分分析；

用金相显微镜进行金相分析；

用拉伸试验仪进行力学性能分析；

结论：铝硅合金棒产品为白色固体柱形，金相组织紧密，无气体气泡；

(6)包装储存

将制成的Ф20×100mm铝硅合金棒产品用软质材料包装，储存于干燥洁净环境，要防潮、防水、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种铝硅合金液的熔炼除气方法，其特征在于：所述的铝硅合金液的除气是在熔炼和炉外循环场中进行的，熔炼炉(1)呈矩形槽状，上部为炉盖(2)，熔炼炉(1)底座内装有电阻加热器(3)；熔炼炉(1)内为炉腔(24)，在炉腔(24)内左右垂直置放直流正电极(5)、直流负电极(6)；炉腔(24)内左下部设有浇铸管阀(4)，右下部设有出液管(13)、右上部设有回液管(14)，炉腔(24)内为铝硅合金液(20)；熔炼炉(1)右部通过出液管(13)、回液管(14)与炉外循环管(7)联通，出液管(13)上设有下沉淀槽(11)，回液管(14)上设有上沉淀槽(12)，上、下沉淀槽(12、11)内为杂质(21)；炉外循环管(7)右上部为出气口(22)，出气口(22)上部为排出的气体(23)；炉外循环管(7)右下部为抽液泵(9)，并由抽液管(10)联接；铝硅合金液(20)在抽液泵(9)的抽动下进行液体流动，在流动过程中液体内的气体——氢气由排气口(22)排出，杂质存留在上下沉淀槽(12、11)内；出液管(13)、回液管(14)、炉外循环管(7)均为保温管；熔炼炉(1)左部设有电控箱(15)、电控箱(15)上设有显示屏(16)、指示灯(17)、控制开关(18)，并通过导线(19)与电阻加热器(3)、直流正电极(5)、直流负电极(6)、抽液泵(9)联接；

熔炼炉(1)内的直流正电极(5)、直流负电极(6)功率均为1000A，形成直流电场；

浇铸管阀(4)浇铸时开启，将铝硅合金液浇入开合模具中完成铸锭。

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