CN103725908A - 一种铝合金的铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金的铸造工艺，包括保温炉，其特征在于：铸造工艺包括：a.原材料选用；b.原铺材料组分的检测；c.原辅材料配比；d.准备工作；e.加料；f.熔炼；g.转炉；h.配制安全；i.永磁搅拌；j.二次取样；k.精炼；l.除渣静置；m.铸锭；n.包装。本发明所铸造的ZL101A合金锭化学成分均匀、针孔度低、材质性能优越稳定。

Description

一种铝合金的铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种铸造工艺，特别涉及一种铝合金的铸造工艺。

背景技术

ZL101A铝合金是70年代研制的一种铝合金，70年代末期开始用于汽车工业。随着汽车工业的迅速发展，到了80年代末，ZL101A系列铝合金在汽车工业中得到了广泛应用。ZL101A铝合金的主要成份如下表所示。

ZL101A铝合金主要化学成分（质量分数，%）

合金为高硅合金，由于有强化相Mg₂Si和在铝中温度场有较大的溶解度的变化，因此具有良好的强化效果，特别是人工时效力学性能有显著变化，同时也有良好的塑性。另外，该合金中有Ti和Sr元素合金对晶粒细化变质效果明显，热处理后有明显的球化效果，经实践应用力学性能很好：硬度≥60HB，抗拉强度≥214Mpa，屈服强度≥114Mpa，延伸率≥5%，ZL101A系列铝合金为优良的铸造铝合金。

在全球经济一体化的过程中，能源、环境、人口是目前人们普通关注3大课题。随着国际原油价格节节攀升（已突破百美元/桶大关，目前乃至今后仍会继续上涨），开发节省燃油的汽车已是刻不容缓的课题。而节省油耗的最有效的办法就是减轻汽车自重，使用轻量化材料是最主要的途径。由于铝合金具有重量轻、强度高、成型性好、价格适中、回收率高等优点，因此成为减轻汽车自重的首选材料。ZL101A系列铝合金正是在这一背景下研制出来的，并且很快应用在汽车上，铝合金轮毂较钢制轮毂平均轻3kg左右，当车速为60km/h时，可节省燃油5%~7%，此外还有散热快、外观漂亮、轮胎寿命长、安全可靠、尺寸精确、平稳性好等优点，因而得到越来越广泛的应用。

由于产量快速增长，能源消耗总量和污染物排放总量不断增长，近年来，我国有色金属工业年能源消耗总量已超过8000万吨标准煤，约占全国能源消耗的3.5%，其中铝工业万元GDP能耗是全国平均水平的4倍以上，改变粗放型发展模式，走可持续发展之路已成为当务之急。随着先进技术的应用以及产品质量的不断提升，对有色金属制品的质量要求越来越严格，有色金属的熔炼搅拌已经成为其生产的突出问题。

某些对产品质量有特定要求的制造行业的需求量的持续增长，对有色金属熔炼的生产工艺质量提出了更高的要求。众所周知，如何对熔炼炉中的熔体进行有效的搅拌是保证产品质量的重要一环。所以，电磁搅拌、机械搅拌、手工搅拌等方法应运而生。熔炉磁搅拌技术是在上世纪30年代提出的，但在后来相当长的一段时间内，产品开发一直在电磁搅拌的概念里徘徊。电磁搅拌技术在国外开发较早，使用较成熟、可靠，但价格昂贵。国内生产的电磁搅拌器自身所具有的诸多先天性缺陷，如能耗高、结构复杂、故障率高等，限制了其在有色金属熔炼中的推广和应用。而机械式搅拌为接触式搅拌，由于受熔炉门口的限制，搅拌范围小，自动化程度低，搅拌均匀性差，同时由于搅拌机头处在高温下工作，易损坏，更换频繁，使用成本高。手工搅拌完全由人力操纵搅拌浆，搅拌速度慢，劳动强度大，工作环境恶劣，搅拌均匀性差。因此，机械搅拌与手工搅拌已越来越不适应快速发展的生产需要。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供一种铝合金的铸造工艺，有效地解决了上述现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铝合金的铸造工艺，包括保温炉，铸造工艺包括:

a、原材料选用：选用含A199.99%的优质铝锭，含Fe0.2%以下的高强度结晶硅，以及航空用的高强度钛合金，高性能的镁锭；

b、原铺材料组分的检测：由专业培训的工作人员和各种先进设备进行精心检测；

c、原辅材料配比：按各种材料化学成分，采用电脑自动配比；

d、准备工作：工艺员根据生产计划，原辅材料开具（配料单）交车间操作负责人员；操作人员按配料单进行计量，备料：按熔化炉保温炉操作规程对炉膛进行加热；操作人员应在开炉前对所有设备、工具进行检查清理；

e、加料：炉膛经缓慢加热升温至800—900℃左右后开始投料，投料采用滑杆投料法，一次应加料4—5t；

f、熔炼：按（煤气发生炉操作规程）操作送气进行熔炉，当铝液升温至720-780℃时，搅拌后取样，用取样勺在铝液池，直径三分之一和深度三分之一处取样一个。标样待自然凝固冷却后用记号笔打上炉号送验；

g、转炉：转炉是进炉化炉内铝液通过流放入保温炉内的过程。转炉温度为720—780℃，保温炉须按熔化炉一样的要求进行升温；

h、配制安全：按保温炉取样分析结果和（配料单）要求，在保温炉内添加合金元素，操作员应按工艺要求规定，在相应温度下添加相应的合金元素；

i、永磁搅拌：将永磁搅拌机移动至保温炉的正下方，根据保温炉内铝液量，启动永磁搅拌装置，调整好永磁场强度，在720—750℃的温度下，搅拌30—40min后，将永磁搅拌装置移出；

j、二次取样：同第一次取样相同，如果检验结果合格，则可进行下一道工序，如某元素成分不符合要求，则需要对合金成分进行调整，直到铝液合金含量值与标准要求完全相符为止，然后进行下道工序；

k、精炼：按产品要求对铝合金液进行精炼除渣，由氮气将精炼剂送入铝液中，精炼剂在加入铝液中进行均匀搅动；

l、除渣静置：精炼后铝液中会浮起灰渣，用大耙将铝熔液表面浮渣扒出，扒渣要干净彻底，浮渣排尽后静置20—25min，静置时温度控制在700—730℃；

m、铸锭：铝合金静置后可以进行铸锭，铸锭温度为680—730℃，根据（运铸机操作规程）进行，铝锭表面应光滑平整，不能有气泡、毛刺；

n、包装：铸好铝锭冷却后才能打包，每包数量为182块，21层，底层2块，其余20层每层9块，均应放整齐，包好塑料袋再用塑钢带用自动化打包机打紧后入库。

作为优选，所述永磁搅拌装置为升降结构，永磁搅拌装置连接永磁体，永磁体连接动力装置，动力装置还连接一控制器，所述控制器连接一冷风装置，所述冷风装置为内嵌式，嵌入保温炉内，所述保温炉内底部设有一水平滑轨，所述永磁搅拌装置设置在水平滑轨上。

作为优选，所述精炼的的参数为：精炼剂用量为0.3—0.35%，铝液温度为700—730℃，精炼时间为10—25min，氮气压力为0.15—0.25MPa。

与现有技术相比，该发明的有益效果：本发明采用永磁搅拌技术，对其关键设备——永磁搅拌系统进行结构及技术创新，发明了其可在水平轨道上自由滑动且在高度方向可调的底置移动式永磁搅拌器；在熔炼炉和保湿炉之间设置连接管，将熔炼炉排出的高温废气回收，用于保温炉的加热保温。经实际生产应用，获得了化学成分均匀、针孔度低、材质性能优越稳定的ZL101A合金锭。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为搅拌系统结构示意图；

图3为保温炉结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1-3，一种铝合金的铸造工艺，包括保温炉，铸造工艺包括:

a、原材料选用：选用含A199.99%的优质铝锭，含Fe0.2%以下的高强度结晶硅，以及航空用的高强度钛合金，高性能的镁锭；

b、原铺材料组分的检测：由专业培训的工作人员和各种先进设备进行精心检测；

c、原辅材料配比：按各种材料化学成分，采用电脑自动配比；

d、准备工作：工艺员根据生产计划，原辅材料开具（配料单）交车间操作负责人员；操作人员按配料单进行计量，备料：按熔化炉保温炉操作规程对炉膛进行加热；操作人员应在开炉前对所有设备、工具进行检查清理；

e、加料：炉膛经缓慢加热升温至800—900℃左右后开始投料，投料采用滑杆投料法，一次应加料4—5t；

f、熔炼：按（煤气发生炉操作规程）操作送气进行熔炉，当铝液升温至720-780℃时，搅拌后取样，用取样勺在铝液池，直径三分之一和深度三分之一处取样一个。标样待自然凝固冷却后用记号笔打上炉号送验；

g、转炉：转炉是进炉化炉内铝液通过流放入保温炉内的过程。转炉温度为720—780℃，保温炉须按熔化炉一样的要求进行升温；

h、配制安全：按保温炉取样分析结果和（配料单）要求，在保温炉内添加合金元素，操作员应按工艺要求规定，在相应温度下添加相应的合金元素；

i、永磁搅拌：将永磁搅拌机移动至保温炉的正下方，根据保温炉内铝液量，启动永磁搅拌装置，调整好永磁场强度，在720—750℃的温度下，搅拌30—40min后，将永磁搅拌装置移出；在本实施例中，所述永磁搅拌装置为升降结构，永磁搅拌装置连接永磁体，永磁体连接动力装置，动力装置还连接一控制器，所述控制器连接一冷风装置，所述冷风装置为内嵌式，嵌入保温炉内，所述保温炉内底部设有一水平滑轨，所述永磁搅拌装置设置在水平滑轨上；

j、二次取样：同第一次取样相同，如果检验结果合格，则可进行下一道工序，如某元素成分不符合要求，则需要对合金成分进行调整，直到铝液合金含量值与标准要求完全相符为止，然后进行下道工序；

k、精炼：按产品要求对铝合金液进行精炼除渣，由氮气将精炼剂送入铝液中，精炼剂在加入铝液中进行均匀搅动；在本实施例中，所述精炼的的参数为：精炼剂用量为0.3—0.35%，铝液温度为700—730℃，精炼时间为10—25min，氮气压力为0.15—0.25MPa；

l、除渣静置：精炼后铝液中会浮起灰渣，用大耙将铝熔液表面浮渣扒出，扒渣要干净彻底，浮渣排尽后静置20—25min，静置时温度控制在700—730℃；

m、铸锭：铝合金静置后可以进行铸锭，铸锭温度为680—730℃，根据（运铸机操作规程）进行，铝锭表面应光滑平整，不能有气泡、毛刺；

n、包装：铸好铝锭冷却后才能打包，每包数量为182块，21层，底层2块，其余20层每层9块，均应放整齐，包好塑料袋再用塑钢带用自动化打包机打紧后入库。

采用本发明的工艺流程铸造的ZL101A铝合金主要技术性能指标如下表

Claims (5)

1.一种铝合金的铸造工艺，包括保温炉，其特征在于：铸造工艺包括:

a、原材料选用：选用含A199.99%的优质铝锭，含Fe0.2%以下的高强度结晶硅，以及航空用的高强度钛合金，高性能的镁锭；

b、原铺材料组分的检测：由专业培训的工作人员和各种先进设备进行精心检测；

c、原辅材料配比：按各种材料化学成分，采用电脑自动配比；

d、准备工作：工艺员根据生产计划，原辅材料开具（配料单）交车间操作负责人员；操作人员按配料单进行计量，备料：按熔化炉保温炉操作规程对炉膛进行加热；操作人员应在开炉前对所有设备、工具进行检查清理；

e、加料：炉膛经缓慢加热升温至800—900℃左右后开始投料，投料采用滑杆投料法，一次应加料4—5t；

f、熔炼：按（煤气发生炉操作规程）操作送气进行熔炉，当铝液升温至720-780℃时，搅拌后取样，用取样勺在铝液池，直径三分之一和深度三分之一处取样一个。

2.标样待自然凝固冷却后用记号笔打上炉号送验；

g、转炉：转炉是进炉化炉内铝液通过流放入保温炉内的过程。

3.转炉温度为720—780℃，保温炉须按熔化炉一样的要求进行升温；

h、配制安全：按保温炉取样分析结果和（配料单）要求，在保温炉内添加合金元素，操作员应按工艺要求规定，在相应温度下添加相应的合金元素；

i、永磁搅拌：将永磁搅拌机移动至保温炉的正下方，根据保温炉内铝液量，启动永磁搅拌装置，调整好永磁场强度，在720—750℃的温度下，搅拌30—40min后，将永磁搅拌装置移出；

j、二次取样：同第一次取样相同，如果检验结果合格，则可进行下一道工序，如某元素成分不符合要求，则需要对合金成分进行调整，直到铝液合金含量值与标准要求完全相符为止，然后进行下道工序；

k、精炼：按产品要求对铝合金液进行精炼除渣，由氮气将精炼剂送入铝液中，精炼剂在加入铝液中进行均匀搅动；

l、除渣静置：精炼后铝液中会浮起灰渣，用大耙将铝熔液表面浮渣扒出，扒渣要干净彻底，浮渣排尽后静置20—25min，静置时温度控制在700—730℃；

m、铸锭：铝合金静置后可以进行铸锭，铸锭温度为680—730℃，根据（运铸机操作规程）进行，铝锭表面应光滑平整，不能有气泡、毛刺；

n、包装：铸好铝锭冷却后才能打包，每包数量为182块，21层，底层2块，其余20层每层9块，均应放整齐，包好塑料袋再用塑钢带用自动化打包机打紧后入库。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金的铸造工艺，其特征在于：所述永磁搅拌装置为升降结构，永磁搅拌装置连接永磁体，永磁体连接动力装置，动力装置还连接一控制器，所述控制器连接一冷风装置，所述冷风装置为内嵌式，嵌入保温炉内，所述保温炉内底部设有一水平滑轨，所述永磁搅拌装置设置在水平滑轨上。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金的铸造工艺，其特征在于：所述精炼的的参数为：精炼剂用量为0.3—0.35%，铝液温度为700—730℃，精炼时间为10—25min，氮气压力为0.15—0.25MPa。

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