CN104962787A - 一种高纯铝铬中间合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯铝铬中间合金，各原料组分按重量份计：高纯铝锭1000份、铬剂68-74份、精炼剂2-4份。本发明提供的高纯铝铬中间合金其杂质元素含量极低、主元素含量均匀，杂质元素含量均低于0.03%，主元素含量4.8-5.2%。解决了现有铝铬中间合金由于杂质元素含量高无法满足高纯铝合金生产要求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯铝铬中间合金及其制备方法。
背景技术
铬的原子序数为51，熔点1875℃，20℃密度7.19g/cm3。铬是脆性金属，不能单独作为金属材料，但与铁、铝、铜等组成合金后，则成为具有耐热性、热强性、耐磨性及特殊性能的工程材料。
在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系等铝合金中常添加铬元素。铬在铝中与Fe、Mn等形成金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀和开裂敏感性。但由于金属铬熔点高、密度大，为了降低铝合金生产配料过程中熔化温度、缩短熔炼时间，同时获得化学成分精确和元素分布均匀的铝合金材料，常将金属铬制备成铝铬中间合金作为金属元素添加原料进行生产使用。
高纯铝合金要求杂质元素越低越好。但若用目前公布的铝铬中间合金生产方法生产的铝铬中间合金进行生产往往导致整炉报废的后果，铝铬中间合金中杂质元素含量虽然可满足HB 5371-87《铝基中间合金锭》或GB/T 27677-2011《铝中间合金》标准要求，但显然无法满足高纯铝合金的生产要求。因此，需要生产出一种杂质含量元素极低的高纯铝铬中间合金，用作高纯铝合金生产过程的铬元素添加原料。
专利号CN102965527A《采用铬屑制备铝铬中间合金的方法》：采用铬屑制备铝铬中间合金的方法，其特征在于采用铬屑制备铝铬中间合金的方法是通过下列步骤实现：一、依照化学式AlCrn，n为1≤n≤20，按化学计量比称取铝锭条和Cr屑，向熔炼炉中沿着炉壁排列铝锭条，将熔炼炉功率调至80-200kW熔化铝锭条，待铝锭条全部熔化后，在铝液表面均匀撒上预热处理后的覆盖剂，升温至900-910℃，向熔炼炉中均匀加入所需Cr屑的1/3-1/2，然后停炉以10-40cm/s的速度搅拌4-5分钟；二、熔炼炉升温至900-910℃，保温8-10分钟，均匀加入剩余的Cr屑，停炉以10-40cm/s的速度搅拌4-5分钟，除渣后升温至900-910℃，保温20-30分钟后扒渣，然后浇注成锭得到铝铬中间合金；其中步骤一与步骤二所述的Cr屑为(0.01～10)×(0.01～1.5)×(0.01～0.4)mm或(1.2～30)×(0.4～2.3)×(0.4～0.9)mm或(1.6～42)×(0.7～3.3)×(0.9～1.5)mm的片屑；步骤一所述的预热处理后的覆盖剂是按重量比将42-48%的KCl，37-43%的NaCl，5.7-6.6%的Na3AlF6，4.2-4.4%的CaF2，Na2SiF6≤0.5%，MgCl2≤0.5%和BaCl2≤0.5%混合，在120-180℃温度下干燥至覆盖剂中H2O的质量含量在0.5%以下。
专利号CN101514417《一种铝铬中间合金及其制备方法》：本发明公开了一种铝铬中间合金及其制备方法，由主料和辅料制成，主料为原铝液、金属铬；辅料为精炼剂、覆盖剂；其特征是：按重量百分比计合金组成：金属铬铬含量为99.98-99.99％；原铝液硅含量为0.01-0.1％，铁含量为0.001-0.12％铝含量99.97-99.99％。合金和原铝液的投入量(以10T炉计算)：原铝液8T-9T，金属铬0.2T-0.3T，精炼剂、覆盖剂适量。
专利号CN102212723A《一种铬铝中间合金材料的制备方法》：本发明公开了一种铬铝中间合金材料的制备方法，按以下步骤制备：步骤一、取三氧化二铬粉、铝合金粉、硝酸钠混料按重量比例100:38至42:8至10均匀得混合料；步骤二、先在反应炉中按混合料重量的5%放入混合料，再加入铝合金粉1公斤至3公斤和硝酸钠0.3公斤至0.9公斤，混合均匀，用镁丝引发反应，然后将混合料均匀加入反应炉内反应直至反应不冒烟；步骤三、将含有按混合料重量2%至4%铝棒的刚玉陶瓷管插入反应炉，搅拌至铝棒熔入合金体，抽出陶瓷管；步骤四、拆开反应炉，使合金体完全暴露于空气中，再冷却到常温。
上述方法生产的铝铬中间合金杂质元素含量过高，无法满足高纯铝合金生产的质量要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种合金杂质元素含量均低于0.03%、主元素含量4.8-5.2%的高纯铝铬中间合金；
本发明的另一目的是提供上述的高纯铝铬中间合金制备方法，解决了现有铝铬中间合金由于杂质元素含量高无法满足高纯铝合金生产要求的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种高纯铝铬中间合金，各原料组分按重量份计：高纯铝锭1000份、铬剂68-74份、精炼剂2-4份。
优选的，所述高纯铝铬中间合金化学成分满足下表要求：
。
作为优选方案，上述的高纯铝铬中间合金，各原料组分按重量份计：高纯铝锭1000份、铬剂71份、精炼剂3份。
进一步优选的，所述精炼剂包括如下重量份的化学成分：
钾 21-26份、钠 16-23份、氯 34-45份、氟 9-14份。
更进一步的，所述精炼剂包括如下重量份的化学成分：
钾 24份、钠 21份、氯 41份、氟 11份。
更进一步优选的，所述铬剂中铬含量75±3%，质量满足YS/T 492-2005《铝及铝合金成分添加剂》标准中对含铬75%铬剂的要求；所述高纯铝锭中铝含量Al99.99%以上，质量满足GB/T 8644-2000《重熔用精铝锭》标准中对铝含量Al99.99%以上高纯铝的要求；所述精炼剂中水分质量分数＜0.5%。
上述的高纯铝铬中间合金的制备方法，采用铝锭熔化→升温→加铬剂→搅拌→去浮渣→精炼→扒渣→静置→取样→浇铸的工序完成。
优选的，具体工艺步骤及工艺参数如下：
将高纯铝锭在中频感应炉中熔化，升温至750-800℃后，按比例量加入铬剂，搅拌5-15min,之后将表面浮渣去除；然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼、除气除渣，精炼时间为5-15min,然后将表面渣去除，升温至730-780℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金。
进一步优选的，加入铬剂后使用石墨搅拌器进行搅拌；氩气流量为10-30NL/min，气体压强为0.1-0.3MPa。
本发明有益效果：
本发明提供的高纯铝铬中间合金其杂质元素含量极低、主元素含量均匀，杂质元素含量均低于0.03%，主元素含量4.8-5.2%。解决了现有铝铬中间合金由于杂质元素含量高无法满足高纯铝合金生产要求的问题。
本发明提供了的高纯铝铬中间合金制备方法，所得高纯铝铬中间合金杂质元素含量极低、主元素含量均匀，解决了现有生产铝铬中间合金由于杂质元素含量高无法满足高纯铝合金生产要求的问题。此制备方法便于操作，对设备要求较低，可适用于工业生产。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
原料组分为：高纯铝锭1000份、铬剂70份、精炼剂3份。
具体制备方法为：将Al99.99%牌号的高纯铝锭在容量1.5t中频感应炉中熔化，升温至800℃后，按比例量加入铬剂，使用石墨搅拌器进行搅拌12min,之后将表面浮渣去除。然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼除气除渣，氩气流量为15NL/min，气体压力为0.3MPa，铝熔体用精炼剂用量为每吨铝3Kg，精炼时间为9min,然后将表面渣去除，升温至760℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金。样品化学成分如下表。
样品化学成分
。
实施例2：
原料组分：高纯铝锭1000份、铬剂72份、精炼剂3份。
具体制备方法为：将Al99.99%牌号的高纯铝锭在容量1.5t中频感应炉中熔化，升温至780℃后，按比例量加入铬剂，使用石墨搅拌器进行搅拌5min,之后将表面浮渣去除。然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼除气除渣，氩气流量为10NL/min，气体压力为0.3MPa，铝熔体用精炼剂用量为每吨铝4Kg，精炼时间为5min,然后将表面渣去除，升温至780℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金。样品化学成分如下表。
样品化学成分
。
实施例3：
原料组分为：高纯铝锭1000份、铬剂71份、精炼剂3份。
具体制备方法为：将Al99.99%牌号的高纯铝锭在容量1.5t中频感应炉中熔化，升温至800℃后，按比例量加入铬剂，使用石墨搅拌器进行搅拌13min,之后将表面浮渣去除。然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼除气除渣，氩气流量为15NL/min，气体压力为0.3MPa，铝熔体用精炼剂用量为每吨铝3Kg，精炼时间为10min,然后将表面渣去除，升温至750℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金。取4炉次样品化学成分如下表。样品化学成分如下表。
4炉次样品化学成分
。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高纯铝铬中间合金，其特征在于:各原料组分按重量份计：高纯铝锭1000份、铬剂68-74份、精炼剂2-4份，
优选的，所述高纯铝铬中间合金化学成分满足下表要求：
。
2.根据权利要求1所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于:各原料组分按重量份计：高纯铝锭1000份、铬剂71份、精炼剂3份。
3. 根据权利要求1或2所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于:所述精炼剂包括如下重量份的化学成分：
钾 21-26份、钠 16-23份、氯 34-45份、氟 9-14份。
4.根据权利要求3所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于：所述精炼剂包括如下重量份的化学成分：
钾 24份、钠 21份、氯 41份、氟 11份。
5. 根据权利要求1或2所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于：所述铬剂中铬含量75±3%，质量满足YS/T 492-2005《铝及铝合金成分添加剂》标准中对含铬75%铬剂的要求。
6.根据权利要求1或2所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于:所述高纯铝锭中铝含量Al99.99%以上，质量满足GB/T 8644-2000《重熔用精铝锭》标准中对铝含量Al99.99%以上高纯铝的要求。
7.根据权利要求1或2所述的高纯铝铬中间合金，其特征在于:所述精炼剂中水分质量分数＜0.5%。
8.根据权利要求1或2所述的高纯铝铬中间合金的制备方法，其特征在于:采用铝锭熔化→升温→加铬剂→搅拌→去浮渣→精炼→扒渣→静置→取样→浇铸的工序完成。
9.根据权利要求8所述的高纯铝铬中间合金的制备方法，其特征在于:具体工艺步骤及工艺参数如下：
将高纯铝锭在中频感应炉中熔化，升温至750-800℃后，按比例量加入铬剂，搅拌5-15min,之后将表面浮渣去除；然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼、除气除渣，精炼时间为5-15min,然后将表面渣去除，升温至730-780℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金。
10.根据权利要求8所述的高纯铝铬中间合金的制备方法，其特征在于：加入铬剂后使用石墨搅拌器进行搅拌；氩气流量为10-30NL/min，气体压强为0.1-0.3MPa。
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