CN102251156B - A356中间合金的制备方法及利用该中间合金制备a356合金的方法 - Google Patents
A356中间合金的制备方法及利用该中间合金制备a356合金的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种A356中间合金的制备方法及利用该中间合金制备A356合金的方法，步骤为①将合金炉加热至800~900℃，加入定量金属硅，再加入相应量的铝液，撒上覆盖剂，加热至820~860℃；②停止加热，电磁搅拌15~20分钟，压入定量金属硅，再撒上覆盖剂，加热至830~860℃；③加入定量钛剂，后通入的氮气和精炼剂用电磁搅拌15~25分钟；④扒渣，将温度降到780~820℃浇铸，采用喷淋水快速凝固，制得A356中间合金；⑤将A356中间合金和A00铝锭按重量比为75:25的比例一起投入熔炉中熔炼，即得A356合金。本发明具有生产成本低、中间合金成分均匀且杂质含量低、制备工艺快捷方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金的制备方法，具体涉及一种A356中间合金及A356合金的制备方法。
背景技术
铝合金是当前运用最广泛的可以回收使用的金属材料，具有环保，轻量化，比强度高等优势，越来越多的运用到航空、机械、汽车、高铁、建筑建材等领域。其中运用最广泛的就是铝硅系铝合金。当中使用最多，产量最高的当属A356铝合金。
传统的方法是铝厂直接配置A356合金或者使用单位现场配置合金，无论那一种方法都会带来加工费高昂，成分不均匀，使用不方便等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种生产成本低、中间合金化学成份均匀且杂质含量低、制备工艺快捷方便的A356中间合金的制备方法。
进一步的目的是提供了一种加工费用低，成分均匀，操作使用方便的A356合金的制备方法。
本发明技术方案
一种A356中间合金的制备方法，包括如下制备步骤：
①将合金炉加热至800~900℃，加入900~1050重量份金属硅，再加入4000~5000重量份的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为800~900℃，加完铝液后，温度降低到680~710℃，表面撒上覆盖剂，其中覆盖剂的量为上述加入金属硅重量和铝液重量之和的0.2~0.4%，再加热至820~860℃；
②停止加热，电磁搅拌15~20分钟后，再将900~1050重量份的金属硅压入硅铝混合液，此时温度降至720~740℃，再次在硅铝混合液表面撒上覆盖剂，其中覆盖剂的量为此步骤中加入金属硅的总重量的0.2~0.4%，再加热至830~860℃；
③马上加入38~40重量份的钛剂，后通入氮气和精炼剂，其中精炼剂为加入金属总重量的0.3~0.5%，用电磁搅拌15~25分钟，静置10~15分钟；
④扒渣，将温度降到780~820℃浇铸，铸锭温度降至550~600℃采用喷淋水快速凝固。
上述一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤①和②中的金属硅含铁量小于0.4%，块度为40~150mm；步骤③中的钛剂为含钛量78~82%的钛剂。
上述一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤③中通入的氮气纯度为99.99%，通气时间为5~8分钟。
上述一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤④中浇铸时间为5~8秒，然后需要自然冷却2~3分钟，铸锭尺寸为长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.3~6.5kg。
上述任意一种A356中间合金的制备方法所获得的A356中间合金：硅含量为28~32%；含铁量小于0.21%；含钛量0.4~0.5%；其他杂质小于0.1%；余量为铝。
一种A356合金的制备方法，包括如下步骤：
1）利用上述任意一种A356中间合金的制备方法制备A356中间合金；
2）将步骤1）制得的A356中间合金和A00铝锭按重量比为75:25的比例一起投入熔炉中熔炼，即得A356合金。
其中覆盖剂成份为50% KCl和50% NaCl，精炼剂成份为55%C2Cl6和40%Na2SiF6和5%KF。
有益效果：
本发明经实验验证具有如下优点：一、生产成本低，本发明方法在不改变使用设备和工艺条件的情况下，与传统方法相比每吨成本可节约400~1000元。二、采用本发明方法制备出的A356中间合金成分均匀且杂质含量低，同时用该中间合金重熔的A356合金化学成分符合A356的要求：硅 6.5~7.5%，钛0.09~0.12%，铁小于0.2%，其他杂质含量小于0.1%。三、制备工艺快捷方便，本发明除了制备A356中间合金工艺简单外，A356合金的熔炼也极易操作，由于本方法制备出的中间合金直接浇铸为重量6.3~6.5kg/锭，而A00铝锭的标准重量为20kg/锭，所以合成A356时直接按照A00铝锭和A356中间合金锭各加一锭的比例加入，无需繁琐的成分计算和配料。四、节能、环保无污染，本发明方法中使用的铝液取自电解铝厂的电解槽内的高温铝液，可以有效减少二次熔炼的烧损和燃料消耗，没有污染排放。五、本发明步骤④中采用喷淋水快速凝固，可以防止生产出的中间合金成份偏析；覆盖剂又称保温发热剂，作用是有效的保护铝液不被氧化，防止吸收空气中的水份和氢，减少铝的烧损，提高铝液的熔炼质量。
在制备A356合金时，本发明中所使用的原料中铝液选自电解铝厂电解槽内的低铁、低杂质高温铝液，并且直接投入本发明前述的熔炉熔制A356中间合金，这样可以减少传统二次熔炼带来的烧损、含铁量增加、杂质增加等问题，同时减少二次熔炼的烧损和燃料消耗，没有污染排放，既经济又环保。
块度为矿石、岩石经爆破、破碎后形成碎块的大小程度。采掘中爆破后形成的碎块的大小称自然块度，经破碎加工形成碎块的大小称破碎块度。块度一般以碎块的三向长度的平均值（毫米）或碎块的最大长度（毫米）表示。
具体实施方式
一种A356中间合金的制备方法，包括如下制备步骤：
①将合金炉加热至800~900℃，加入900~1050重量份的含铁量小于0.4%，块度为40~150mm的金属硅，再加入4000~5000重量份的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为800~900℃，加完铝液后，温度降低到680~710℃，表面撒上覆盖剂，其中覆盖剂的成份为50% KCl和50% NaCl，加入重量为加入金属硅重量和铝液重量之和的0.2~0.4%，加热至820~860℃；
②停止加热，用电磁搅拌器在搅拌频率1.652Hz、搅拌强度90%、换向时间300s条件下搅拌15-20分钟后，再将900~1050重量份的含铁量小于0.4%，块度为40~150mm的金属硅用钟罩压入硅铝混合液，此时温度降至720~740℃，再次在硅铝混合液表面撒上与步骤①相同的覆盖剂，加入量为本步骤加入金属硅重量和铝液重量之和的0.2~0.4%，再加热至830~860℃；
③马上加入38~40重量份的钛剂，该钛剂含钛量78~82%，后通入纯度为99.99%的氮气，通气时间为5~8分钟，同时加入精炼剂，其中精炼剂的成份为55%C2Cl6和40%Na2SiF6和5%KF，加入量为上述金属总重量的0.3~0.5%，用电磁搅拌15~25分钟，该搅拌条件与上述搅拌条件相同，静置10~15分钟，取样进行化学分析；
④扒渣，将温度降到780~820℃浇铸，铸锭尺寸长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.3~6.5kg，浇铸时间5~8秒，自然冷却2~3分钟后，铸锭温度降至550~600℃采用喷淋水快速凝固，喷淋时间3~5分钟。
一种A356合金的制备方法，包括如下步骤：
1）利用上述任意一种A356中间合金的制备方法制备A356中间合金；
2）将步骤1）制得的A356中间合金和A00铝锭按重量比为75:25的比例一起投入熔炉中采用常规方法熔炼，即得A356合金。
实施例1
一种A356中间合金的制备方法为：①将合金炉加热至800℃，加入900kg的含铁量小于0.4%，块度为60mm的金属硅，再加入4000kg的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为800℃，加完铝液后，表面撒上9.8kg覆盖剂，其中覆盖剂的成份为50% KCl和50% NaCl，加热至820℃；②停止加热，用电磁搅拌器在搅拌频率1.652Hz、搅拌强度90%、换向时间300s条件下搅拌15分钟后，再将900kg的含铁量小于0.4%，块度为40mm的金属硅用钟罩压入铝液，再次在铝液表面撒上1.8kg覆盖剂，再加热至830℃；③加入38kg含钛量78%的商品钛剂，后通入纯度为99.99%的氮气，通气时间为5分钟，同时加入精炼剂，加入17.6kg的精炼剂，用电磁搅拌15分钟，该搅拌条件与上述搅拌条件相同，静置10分钟，取样进行化学分析；④扒渣，将温度降到780℃浇铸，铸锭尺寸长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.3kg，浇铸时间5秒，自然冷却2分钟后，铸锭温度降至550℃采用喷淋水快速凝固，喷淋时间3分钟。
实施例2
一种A356中间合金的制备方法：①将合金炉加热至900℃，加入1050kg的含铁量小于0.4%，块度为140mm的金属硅，再加入5000kg的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为860℃，加完铝液后，表面撒上24.2kg覆盖剂，其中覆盖剂的成份为50% KCl和50% NaCl，加热至860℃；②停止加热，用电磁搅拌器在搅拌频率1.652Hz、搅拌强度90%、换向时间300s条件下搅拌20分钟后，再将1050kg的含铁量小于0.4%，块度为150mm的金属硅用钟罩压入铝液，再次在铝液表面撒上4.2kg的覆盖剂，再加热至860℃；③加入40kg含钛量82%的商品钛剂，后通入纯度为99.99%的氮气，通气时间为8分钟，同时加入35.5kg精炼剂，其中精炼剂的成份为55%C2Cl6和40%Na2SiF6和5%KF，用电磁搅拌25分钟，该搅拌条件与上述搅拌条件相同，静置15分钟，取样进行化学分析；④扒渣，将温度降到820℃浇铸，铸锭尺寸长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.5kg，浇铸时间8秒，自然冷却3分钟后，铸锭温度降至600℃采用喷淋水快速凝固，喷淋时间5分钟。
实施例3
一种A356中间合金的制备方法：①将合金炉加热至850℃，加入1000kg的含铁量小于0.4%，块度为100mm的金属硅，再加入4500kg的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为850℃，加完铝液后，表面撒上16.5kg覆盖剂，其中覆盖剂的成份为50% KCl和50% NaCl，加热至840℃；②停止加热，用电磁搅拌器在搅拌频率1.652Hz、搅拌强度90%、换向时间300s条件下搅拌17分钟后，再将1000kg的含铁量小于0.4%，块度为100mm的金属硅用钟罩压入铝液，再次在铝液表面撒上3kg覆盖剂，再加热至840℃；③加入39kg含钛量80%的商品钛剂，后通入纯度为99.99%的氮气，通气时间为7分钟，同时加入26.1kg精炼剂，其中精炼剂的成份为55%C2Cl6和40%Na2SiF6和5%KF，用电磁搅拌20分钟，该搅拌条件与上述搅拌条件相同，静置13分钟，取样进行化学分析；④扒渣，将温度降到800℃浇铸，铸锭尺寸长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.4kg，浇铸时间7秒，自然冷却2分钟后，铸锭温度降至570℃采用喷淋水快速凝固，喷淋时间4分钟。
实施例4
一种A356合金的制备方法，包括如下步骤：
1）利用实施例1中A356中间合金的制备方法制备A356中间合金；
2）将步骤1）制得的A356中间合金和A00铝锭按重量比为75:25的比例一起投入熔炉中采用常规方法熔炼，即得A356合金。
实施例5
一种A356合金的制备方法，包括如下步骤：
1）利用实施例3中A356中间合金的制备方法制备A356中间合金；
2）将步骤1）制得的A356中间合金和A00铝锭各5锭一起投入熔炉中采用常规方法熔炼，即得A356合金。
实施例6
⑴、生产A356中间合金：在1000kg碳硅棒炉熔制3批2800kg,完全达到标准要求；在7500kg反射炉生产5批次35000kg，同样达到标准要求。
⑵、现场A356合金的熔制：在3000kg/h的连续式熔炉，按照本发明的方法，连续熔制8个小时，加入A00铝锭15750kg，加入A356中间合金5250kg所熔制的合金无论是化学成分还是材料性能都符合标准要求。
通过实施例6可以看出，本发明方法制备的A356中间合金以及A356合金可以使用常规设备进行熔炼，无需更换适合本方法操作方法的特殊设备，可以节省更换设备的开支，另外采用本发明方法制备出的A356中间合金及合金每批次的化学成分及材料性能均符合标准要求。
Claims (6)
1.一种A356中间合金的制备方法，包括如下制备步骤：
①将合金炉加热至800~900℃，加入900~1050重量份金属硅，再加入4000~5000重量份的且含铁量小于0.15%的铝液，其中铝液温度为800~900℃，加完铝液后，温度降低到680~710℃，表面撒上覆盖剂，其中覆盖剂的量为上述加入金属硅重量和铝液重量之和的0.2~0.4%，再加热至820~860℃；
②停止加热，电磁搅拌15~20分钟后，再将900~1050重量份的金属硅压入硅铝混合液，此时温度降至720~740℃，再次在硅铝混合液表面撒上覆盖剂，其中覆盖剂的量为此步骤中加入金属硅的总重量的0.2~0.4%，再加热至830~860℃；
③马上加入38~40重量份的钛剂，后通入氮气和精炼剂，其中精炼剂为加入金属总重量的0.3~0.5%，用电磁搅拌15~25分钟，静置10~15分钟；
④扒渣，将温度降到780~820℃浇铸，铸锭温度降至550~600℃采用喷淋水快速凝固。
2.根据权利要求1所述的一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤①和②中的金属硅按重量百分比计含铁量小于0.4%，块度为40~150mm；步骤③中的钛剂为按重量百分比计含钛量78-82%的钛剂。
3.根据权利要求2所述的一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤③中通入的氮气纯度为99.99%，通气时间为5~8分钟。
4.根据权利要求2所述的一种A356中间合金的制备方法，其特征在于所述步骤④中浇铸时间为5~8秒，然后需要自然冷却2~3分钟，铸锭尺寸为长660mm×宽100mm×高45mm，每锭重量为6.3~6.5kg。
5.一种根据权利要求1~4所述的任意一种A356中间合金的制备方法所获得的A356中间合金，按重量百分比计：硅含量为28~32%；含铁量小于0.21%；含钛量0.4~0.5%；其他杂质小于0.1%；余量为铝。
6.一种A356合金的制备方法，包括如下步骤：
1）利用权利要求1~4中任意一种A356中间合金的制备方法制备A356中间合金；
2）将步骤1）制得的A356中间合金和A00铝锭按重量比为75:25的比例一起投入熔炉中熔炼，即得A356合金。
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| Hongliang Zhao etc..《Preparation of Al-Ti-C-Sr master alloys and their refining efficiency on A356 alloy》.《Materials characterization》.2009,第60卷(第5期),377-383. * |
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