CN104674031A - 铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，将工业硅分成块状和粉状两部分分别加入铝液中。块状硅由于重力大，可以直接沉到铝液内部，搅拌即可使其充分融化；粉状硅装入喷粉机中，以氮气为载体，通过调整氮气流量，直接喷入熔炼炉中下部，在铝液内部进行熔化，熔化完全，防止其漂浮在铝液表面被氧化物包裹而使回收率降低或在铝合金中形成硬质点影响产品质量。
Description
技术领域
本发明属于有色金属合金制备领域，涉及铝合金的熔炼方法，尤其是一种铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法。
背景技术
铝合金熔炼行业使用的工业硅普遍存在颗粒大小不一的现象，传统的加硅方法为铝锭熔化后将工业硅直接倒在铝液表面，这种加入方式的缺点是：其中大颗粒的块状硅加入后由于重力的作用会直接进入铝液内部，搅拌后能够较快熔化，然而小颗粒的粉状硅由于体积小、质量轻，会漂浮在铝液表面，容易被铝的氧化物所包覆，导致熔化困难。在后续的清渣工序中，如若能将包覆粉状硅的氧化渣清除，则会造成Si的回收率低；如若不能将其清除，粉状硅残留在铝合金中形成硬质点，严重影响产品质量并给后续加工造成困难。
通过检索，发现如下两篇相关公开的专利文献：
1、一种AL-Si系合金的生产方法(CN102230098A)，步骤如下：(1)在熔炉中加入铝液、铝锭；(2)添加硅或中间合金，先将金属硅添加到熔炼炉内熔炼，在730～760℃的温度下用电磁搅拌彻底、均匀搅拌半小时，待充分溶解后，再将中间合金添加到熔炼炉内，在730～760℃的温度下再用电磁搅拌彻底、均匀搅拌半小时，确保添加的原辅料完全溶解，使AL—Si系铸造铝合金化学成份符合要求；(3)将配制好的铝熔体进行除渣、除气处理，除气用粉末精炼剂和氮气进行，以获得纯洁度较高的铝熔体；(4)浇铸。
该方法即为传统铝合金熔炼加硅的方法，必然会存在上述问题。
2、一种将合金元素加入铝液中的方法及合金元素添加袋(CN102296193A)，将所要添加的合金元素粉末装入铝箔袋中，并真空封装，将所述合金元素添加袋投入铝液中。所述合金元素添加袋的结构是，用铝箔袋盛装铝合金生产所需添加的合金元素粉末，袋内部抽真空。
该方法是将合金元素粉末装入铝箔袋中、真空封装，虽然解决了粉末漂浮的问题，但是需要额外购置铝箔袋，及添加真空封装设备，工艺过程复杂，实用性低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种工艺简单、但可以有效提高硅的回收率、提高铝合金质量的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，将工业硅分成块状和粉状两部分分别加入铝液中。
而且，所述粉状硅通过喷粉机喷入铝液中。
一种铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，具体步骤如下：
(1)筛硅：将工业硅筛分成块状和粉状两部分；
(2)除渣：
(3)加块状硅：将块状硅倒入铝液中，然后用搅拌耙大力搅拌5～10min；
(4)加粉状硅：待铝液温度升至750～770℃，将粉状硅倒入精炼喷粉机中，打开氮气阀，调整氮气流量值为4～6m3/h，喷粉管伸入炉内，喷粉管口保持在距炉底15～25cm处，喷粉管以0.3米/秒的速度匀速前后移动，向左或向右均以280毫米/秒速度移动，目视喷粉管中无硅粉喷出时，取出喷粉管，关闭气源。
而且，在步骤(1)与步骤(2)之间或是在步骤(2)与步骤(3)之间增加一干燥步骤，将块状硅及粉状硅均在200～300℃下干燥2～3h。
而且，所述步骤(1)为将工业硅通过20目震动筛筛分。
而且，所述步骤(3)的除渣是待铝锭熔化后，调整铝液温度为730～750℃，将干燥后的精炼剂倒入精炼喷粉机中，打开氮气阀，调整氮气流量为8～12m3/h，喷粉管伸入炉内进行除渣。
本发明的优点和积极效果是：
1、本方法将工业硅分成块状和粉状两部分，块状硅由于重力大，可以直接沉到铝液内部，搅拌即可使其充分融化；粉状硅装入喷粉机中，以氮气为载体，通过调整氮气流量，直接喷入熔炼炉中下部，在铝液内部进行熔化，熔化完全，防止其漂浮在铝液表面被氧化物包裹而使回收率降低或在铝合金中形成硬质点影响产品质量。
2、本方法在铝锭熔化后先进行除渣后加入工业硅，可以有效减少氧化皮包裹粉状硅的几率。
3、本方法粉状硅的加入与铝液除气工艺同步进行，在不增加熔炼时间的前提下，合金质量和Si的回收率明显提高。
4、本方法工业简单，流程设计科学合理，利用除渣用的精炼剂喷粉机将粉状硅喷入铝液中，而且，由于除渣是在加硅之前，所以并不影响除渣使用，使喷粉机的设备利用率大大提高。
5、本方法在提高硅的回收率的同时，铝合金的质量也有显著提高，具体表现在抗拉强度及延伸率均有增加。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1：
(1)每炉投料总量为15t，以Si：7％、Mg：0.3％为目标值称量工业硅1050kg，金属镁45Kg，铝锭13905Kg，精炼剂22.5Kg。
(2)将工业硅放在20目振动筛中进行筛分，颗粒度小于20目的粉状硅掉入下部收集袋中，将筛子上的颗粒度大于20目块状硅扒入硅槽中。
(3)将步骤(2)中的块状硅、粉状硅和步骤(1)中的金属镁、铝锭、和HGJ-2无钠精炼剂分别放在恒温预热干燥室(200-300℃)中干燥2～3h。
(4)将步骤(3)中的铝锭投入熔化炉中，点火升温。铝锭熔化后，调整铝液温度为730～750℃，将预热好的步骤(3)中的精炼剂倒入精炼喷粉机中，锁紧喷粉机上盖。打开氮气阀，调整氮气流量为8～12m3/h，喷粉管伸入炉内进行除渣；目视喷粉管中无精炼剂喷出时，将喷粉管拔出，关掉氮气阀，静置5min，将铝液表面的氧化渣扒入铝渣容器中。
(5)将步骤(3)中的块状硅、金属镁倒入铝液中，然后用搅拌耙大力搅拌5～10min，加快块状硅、金属镁的熔化；
(6)关闭炉门升温，铝液温度为750～770℃，将步骤(2)中的粉状硅倒入精炼喷粉机中，并锁紧喷粉机上盖。打开氮气阀，调整氮气流量值为4～6m3/h，喷粉管伸入炉内；
(7)喷粉管口保持在距炉底15～25cm处，喷粉管以0.3米/秒的速度匀速前后移动，向左或向右均以280毫米/秒速度移动。
(8)目视喷粉管中无硅粉喷出时，取出喷粉管，关闭气源。
(9)静置10min后，搅拌铝液2.5～3.5min，取样检测成分、浇铸拉力试棒100根。
Si的检测值为6.97％，回收率为99.57％。100根试棒，抗拉强度平均值215Mpa，延伸率平均值5.0％。
实施例2：
(1)每炉投料总量为15t，以Si：10％、Cu3.5％为目标值称量工业硅1500kg，电解铜525Kg，铝锭12975Kg，精炼剂22.5Kg。
(2)将工业硅放在振动筛中进行筛分，颗粒度小于20目的粉状硅进入下部收集袋中，将筛上的块状硅扒入硅槽中。
(3)将步骤(2)中的块状硅、粉状硅和步骤(1)中的铝锭、电解铜和HGJ-2无钠精炼剂分别放在恒温预热干燥室(200-300℃)中干燥2～3h。
(4)将步骤(3)中的铝锭投入熔化炉中，点火升温。铝锭熔化后，调整铝液温度为730～750℃，将预热好的步骤(3)中的精炼剂倒入精炼喷粉机中，锁紧喷粉机上盖。打开氮气阀，调整氮气流量为8～12m3/h，喷粉管伸入炉内进行除渣；目视喷粉管中无精炼剂喷出时，将喷粉管拔出，关掉氮气阀，静置5min,将铝液表面的氧化渣扒入铝渣容器中。
(5)将步骤(3)中的块状硅、电解铜倒入铝液中，然后用搅拌耙大力搅拌5-10min，加快块状硅、电解铜的熔化；
(6)关闭炉门升温，铝液温度为750～770℃，将步骤(2)中的粉状硅倒入精炼喷粉机中，并锁紧喷粉机上盖。打开氮气阀，调整氮气流量值为4～6m3/h，喷粉管伸入炉内；
(7)喷粉管口保持在距炉底15～25cm处，喷粉管以0.3米/秒的速度匀速前后移动，向左或向右均以0.2米/秒速度移动。
(8)目视喷粉管中无硅粉喷出时，取出喷粉管，关闭气源。
(9)静置10min后，搅拌铝液2.5～3.5min，取样检测成分、浇铸拉力试棒100根。
Si的检测值为9.94％，回收率为99.4％。100根试棒，抗拉强度平均值245Mpa，延伸率平均值4.3％。
采用本方法及传统加硅工艺方法制备的铝合金各项指标对比见表1，可以明显看出：采用新型加硅工艺制备的铝合金Si的回收率、质量明显优于传统工艺。
表1
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：将工业硅分成块状和粉状两部分分别加入铝液中。
2.根据权利要求1所述的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：所述粉状硅通过喷粉机喷入铝液中。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)筛硅：将工业硅筛分成块状和粉状两部分；
(2)除渣：
(3)加块状硅：将块状硅倒入铝液中，然后用搅拌耙大力搅拌5～10min；
(4)加粉状硅：待铝液温度升至750～770℃，将粉状硅倒入精炼喷粉机中，打开氮气阀，调整氮气流量值为4～6m3/h，喷粉管伸入炉内，喷粉管口保持在距炉底15～25cm处，喷粉管以0.3米/秒的速度匀速前后移动，向左或向右均以280毫米/秒速度移动，目视喷粉管中无硅粉喷出时，取出喷粉管，关闭气源。
4.根据权利要求3所述的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：在步骤(1)与步骤(2)之间或是在步骤(2)与步骤(3)之间增加一干燥步骤，将块状硅及粉状硅均在200～300℃下干燥2～3h。
5.根据权利要求3所述的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：所述步骤(1)为将工业硅通过20目震动筛筛分。
6.根据权利要求3所述的铝合金熔炼过程中工业硅的新型加入方法，其特征在于：所述步骤(3)的除渣是待铝锭熔化后，调整铝液温度为730～750℃，将干燥后的精炼剂倒入精炼喷粉机中，打开氮气阀，调整氮气流量为8～12m3/h，喷粉管伸入炉内进行除渣。
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