CN105400966A - 一种铝合金的气体精炼工艺 - Google Patents

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唐晓平
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Abstract

本发明提供了一种铝合金的气体精炼工艺，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。本发明根据炉内金属量及炉内状态细分了惰性气体流量，在空炉待机状态和生产铸造过程中，减少用气量；在精炼过程中，调整增大惰性气体流量，能够降低金属翻滚，减少重复吸气造渣，提高产品质量，保护透气砖、并节约气体使用成本。实验结果表明，采用本发明中的气体精炼工艺得到的铝合金铸锭探伤合格率达到97～99％，断口合格率为92～95％，精炼后熔体的氢含量为0.2mL/100克AL。

Description

一种铝合金的气体精炼工艺
技术领域
本发明属于铝合金铸造技术领域，尤其涉及一种铝合金的气体精炼工艺。
背景技术
铝合金材料具有诸多优良的特性，如密度小、比强度高、比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、高导电、高导热、易进行表面处理和良好的加工成型性能。因此，在汽车、航空航天产业及其相关产业、铝合金材料的需求量越来越大，用途范围越来越广。
但是，铝合金在熔炼过程中无时无刻不在吸收着空气中的氢气，在凝固时就会有大量的氢析出，在铸件中形成针孔和夹杂等缺陷，从而严重影响铝合金的力学性能。因此，想要获得高质量的铝合金铸件产品，就需要在铸造前消除这些冶金缺陷，以提高铝合金熔体的纯净度，对目前的大部分铝合金生产厂家来说，对铝合金熔体采用合理的气体精炼技术是提高熔体纯净度的关键。
气体精炼是在熔炼之后、铸造之前采用惰性气体对保温炉内的铝合金熔体进行处理，使熔体去气和除渣，目前，气体精炼是除氢最行之有效的方法。
目前采用炉内惰性气体供给的控制从精炼开始至结束，均采用统一流量供给，导致炉内气体用量持续较大，造成金属熔体翻滚严重，重复吸气造渣，影响合金质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金的气体精炼工艺，本发明中的气体精炼工艺能够减少重复吸气造渣，提高产品质量。
本发明提供一种铝合金的气体精炼工艺，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；
精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；
在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为3～6L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为4～5L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，精炼过程中，调整惰性气体的流量为13～18L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，精炼过程中，调整惰性气体的流量为15～16L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为3～6L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为4～5L/h。
优选的，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前15～18min，调整惰性气体流量为3～6L/h。
优选的，所述精炼过程中，保持10～20L/h的惰性气体流量0.5～1.5小时。
优选的，所述铝合金为7系铝合金。
本发明提供了一种铝合金的气体精炼工艺，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。本发明根据炉内金属量及工作状态细分了惰性气体的流量，在精炼开始前的空炉待机状态和精炼结束后的生产铸造过程中，减少用气量，在精炼过程中，调整增大惰性气体流量，能够降低金属翻滚，减少重复吸气造渣，提高产品质量，保护透气砖、并节约气体使用成本。实验结果表明，采用本发明中的气体精炼工艺得到的铝合金铸锭探伤合格率及断口合格率均提高3～5个百分点，其中探伤合格率达到97～99％，出液口金属原始氢含量由0.3～0.4mL/100克AL，下降到0.2mL/100克AL。
具体实施方式
本发明提供了一种铝合金的气体精炼工艺，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；
精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；
在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。
本发明中的气体精炼工艺根据工作状态细分了惰性气体的流量，能够减少重复吸气造渣，提高产品质量。
以每吨铝合金熔体计，在精炼开始之前，也就是保温炉处于空炉待机状态时，本发明减少惰性气体的流量，所述惰性气体的流量为1～9L/h，优选为3～6L/h，更优选为4～5L/h；精炼开始后，调整增大惰性气体的流量，在精炼过程中，所述惰性气体的流量为10～20L/h，更优选为13～18L/h，最优选为15～16L/h；在所述精炼过程中，优选保持10～20L/h的惰性气体流量0.5～1.5小时，更优选为1～1.2小时；在精炼结束前10～20min，也就是在铸造过程开始前的10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h，优选为3～6L/h，更优选为4～5L/h。
在本发明中，所述惰性气体优选为氩气，所述铝合金优选为7系铝合金，更优选为7050铝合金。本发明对惰性气体的流量进行了细分和改进，其他的铝合金气体精炼的工艺比如透气砖的种类等采用本领域技术人员熟知的即可。
本发明优选在惰性气体的输送管路中加入电磁换向阀及节流阀，在控制系统中加入时间控制模块，用于精炼工艺中时间的控制以及惰性气体流量的控制。本发明将炉内的状态设置为工作状态和闲置状态，所述工作状态也就是上文中所述的精炼开始后的精炼过程，所述闲置状态也就是空炉待机状态和生产铸造状态，工作状态中，根据炉内金属量设定较大的气体流量(10～20L/h)，用于铝合金熔体的炉内精炼，并根据工艺需求，设定通气时间(一般为1小时)，用于工作状态，换向阀及时间控制模块自动运行，在设定时间达到后，通过换向阀及节流阀，将气体流量减小(1～9L/h)，进入闲置工作模式。
本发明将完成精炼的铝合金熔体进行铸造，得到铝合金铸锭，在本发明中，所述铸造工艺采用本领域技术人员常用的铸造工艺即可。
本发明采用水浸方法检测按照本发明精炼工艺得到的铝合金铸锭的探伤合格率和断口合格率，结果表明，本发明中的铝合金铸锭的探伤合格率为97～99％；断口合格率为92～95％。
本发明按照在线液态测氢方法检测了经本发明中的精炼工艺精炼后的铝合金熔体中的氢含量，结果表明，本发明中经过精炼的铝合金熔体的原始氢含量由0.3～0.4mL/100克AL，下降到0.2mL/100克AL。
本发明提供了一种铝合金的气体精炼工艺，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。本发明根据炉内金属量及工作状态细分了惰性气体的流量，在精炼开始前的空炉待机状态和精炼结束后的生产铸造过程中，减少用气量，在精炼过程中，调整增大惰性气体流量，能够降低金属翻滚，减少重复吸气造渣，提高产品质量，保护透气砖、并节约气体使用成本。实验结果表明，采用本发明中的气体精炼工艺得到的铝合金铸锭探伤合格率及断口合格率均提高3～5个百分点，其中探伤合格率达到97～99％，出液口金属原始氢含量由0.3～0.4mL/100克AL，下降到0.2mL/100克AL。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种铝合金的气体精炼工艺进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以50L/h的流量向保温炉持续通入氩气，然后将10吨经过熔炼的铝合金熔体转移至保温炉内，将氩气流量调节至150L/h，进行精炼，1小时后，将氩气流量调节至50L/h，15min后，将精炼后的铝合金熔体输出，进行铸造，得到7050铝合金铸锭。
本发明按照水浸探伤方法测试了本实施例中7050铝合金铸锭的探伤合格率和断口合格率，探伤合格率为99％，断口合格率为94％。
本发明检测了精炼完的铝合金熔体的含氢量，含氢量为0.2mL/100克AL。
实施例2
以10L/h的流量向保温炉持续通入氩气，然后将10吨经过熔炼的铝合金熔体转移至保温炉内，将氩气流量调节至100L/h，进行精炼，1小时后，将压气流量调节至10L/h，15min后，将精炼后的铝合金熔体输出，进行铸造，得到7050铝合金铸锭。
本发明按照水浸探伤方法测试了本实施例中7050铝合金铸锭的探伤合格率和断口合格率，探伤合格率为97％，断口合格率为92％。
本发明检测了精炼完的铝合金熔体的含氢量，含氢量为0.2mL/100克AL。
实施例3
以80L/h的流量向保温炉持续通入氩气，然后将10吨经过熔炼的铝合金熔体转移至保温炉内，将氩气流量调节至200L/h，进行精炼，1小时后，将压气流量调节至80L/h，15min后，将精炼后的铝合金熔体输出，进行铸造，得到7050铝合金铸锭。
本发明按照水浸方法测试了本实施例中7050铝合金铸锭的探伤合格率和断口合格率，探伤合格率为99％，断口合格率为94％。
本发明检测了精炼完的铝合金熔体的含氢量，含氢量为0.2mL/100克AL。
比较例1
以100L/h的流量向保温炉持续通入氩气，然后将10吨经过熔炼的铝合金熔体转移至保温炉内，进行精炼，1小时后，将精炼后的铝合金熔体输出，进行铸造，得到7050铝合金铸锭。
本发明按照水浸探伤方法测试了本实施例中7050铝合金铸锭的探伤合格率和断口合格率，探伤合格率为94％，断口合格率为88％。
本发明检测了精炼完的铝合金熔体的含氢量，含氢量为0.27mL/100克AL。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝合金的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为1～9L/h；
精炼过程中，调整惰性气体的流量为10～20L/h；
在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为1～9L/h。
2.根据权利要求1所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为3～6L/h。
3.根据权利要求2所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼开始前，惰性气体的流量为4～5L/h。
4.根据权利要求1所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，精炼过程中，调整惰性气体的流量为13～18L/h。
5.根据权利要求4所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，精炼过程中，调整惰性气体的流量为15～16L/h。
6.根据权利要求1所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为3～6L/h。
7.根据权利要求6所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前10～20min，调整惰性气体流量为4～5L/h。
8.根据权利要求6所述的气体精炼工艺，其特征在于，以每吨铝合金熔体计，在精炼结束前15～18min，调整惰性气体流量为3～6L/h。
9.根据权利要求1所述的气体精炼过程，其特征在于，所述精炼过程中，保持10～20L/h的惰性气体流量0.5～1.5小时。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的气体精炼工艺，其特征在于，所述铝合金为7系铝合金。
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