CN105543528A - 利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法 - Google Patents

利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法 Download PDF

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Abstract

利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，是在铝电解槽内添加二氧化硅，融入电解铝液内形成高硅电解铝液；再将高硅电解铝液利用真空包运输至熔炼炉，按照6系铝合金具体牌号的铝合金化学成分要求，与低硅电解铝液、其它中间合金、废成品进行配料；之后对成分合格的铝合金熔体通入氮气和精炼剂精炼，加入打渣剂进行扒渣、静置后转入保温炉，在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置；然后转入溜槽进行熔体在线处理，在溜槽内利用Al-Ti-B合金丝进行晶粒细化处理，通过在线除气处理和在线过滤，得到铝合金熔体；采用多孔石墨油润滑连续铸造工艺铸造成铝合金铸锭；最后锯切、打捆、包装。本发明工艺简单、人员和设备投入小、能源消耗低。

Description

利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法
技术领域
本发明属于铝合金生产技术领域，具体涉及6系铝合金的生产方法。
背景技术
铸造铝合金根据元素含量可分为1～9系，1系为铝量99.9％以上的高纯铝，2系为铝铜合金，3系为铝锰，4系为铝硅合金，5系为铝镁合金，6系为铝硅镁合金，7系为铝锌，8系为铝锂合金，9系为备用合金。其中6系合金具有强度好、耐腐蚀性能好、焊接性能好、工艺性能好、氧化着色性能好等优点，是目前应用最广泛的铝合金产品，主要应用于飞机零件、船舶配件、电子配件、装饰用各种五金、刹车活塞、水利活塞、电器配件、阀门和阀门零件等。其生产主要是经过熔炼、精炼、静置、在线处理、浇铸、均质化处理、锯切、成分检验、包装等工艺步骤，现有技术中主要通过在熔炼过程中添加成品硅锭和镁锭来调节铝合金熔体中的硅镁元素的含量。这种生产方式生产工艺复杂，需要投入大量的人力来添加硅锭和镁锭，并在硅锭和镁锭重熔过程中会吸收大量的热量，降低铝合金熔体的温度，必须外界提供大量的热源保持铝合金熔体温度。另外，这种硅锭和镁锭的添加方式造成硅元素和镁元素在铝合金熔体内分布不均匀，需要在熔炼炉内安装搅拌设备，设备投入成本大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、人员和设备投入小、能源消耗低的利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，方法步骤如下：
A、在铝电解槽内添加二氧化硅，将二氧化硅电解生成硅，均匀融入电解铝液内，形成高硅电解铝液，高硅电解铝液的化学成分及质量比为：87％～90.0％Al、9％～12.0％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、余量的其他元素；
B、将高硅电解铝液利用真空包运输至熔炼炉，按照6系铝合金具体牌号的铝合金化学成分要求，与低硅电解铝液、其它中间合金、废成品进行配料；低硅电解铝液的化学成分及质量比为：99.7％Al、0.02％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、0.10％其他元素；其他元素成分通过配入中间合金调节；
C、配料完成后对成分合格的铝合金熔体通入氮气和精炼剂精炼，加入打渣剂进行扒渣、静置后转入保温炉，在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置；
D、将精炼完成后的铝合金熔体从保温炉转入溜槽进行熔体在线处理，在溜槽内利用Al-Ti-B合金丝进行晶粒细化处理，通过在线除气处理和在线过滤，得到满足浇铸的铝合金熔体；
E、采用多孔石墨油润滑连续铸造工艺，铸造形成铝合金铸锭；
F、将铝合金铸锭锯切、打捆、包装。
本发明步骤A中电解槽内添加二氧化硅的方式是通过氟化盐下料自动添加，二氧化硅添加量为吨铝193～257kg；电解工艺参数为电解槽温度930～960℃，槽电压3.95～4.0V，分子比2.45～2.80，效应系数＜0.01次/槽·日，电解质水平16～19cm，铝水平30～32cm，电流效率＞90％。
步骤C所述的通入氮气和精炼剂精炼是在熔炼炉底吹入0.4MP纯度为99.99％的氮气和精炼剂，精炼剂用量为1.5～2.0kg/t·Al，吹入时间为12～15min；熔体静置温度为745℃～755℃，静置时间为20min；所述在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置，精炼剂用量为1.0kg/t·Al，打渣剂用量为0.5kg/t·Al，静置温度725℃～735℃，静置时间为40min。
步骤D所述的Al-Ti-B合金丝中Ti含量为4～5％、B含量为0.9～1％，送丝速度为250～270cm/min。
本发明与现有技术相比，具有下列有益效果：
(1)本发明提供的利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，大幅度的缩短了6系铝合金生产的工艺流程，直接利用高硅电解原铝液和低硅电解铝液配料生产6系铝合金锭坯，省去中间复杂的重熔工序和利用Al-Si中间合金配料的方法，吨铝降低成本350元以上，并大幅度减少铝的烧损、减少温室气体与有毒气体的排放，提高环境效益。
(2)利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的过程中，有效避免了现有技术中Al-Si中间合金重熔过程中会吸收大量的热量的情况，不需要外界提供热量使铝合金熔体保持合适的工艺温度。
(3)本发明方法通过在生产原铝的铝电解槽添加二氧化硅，通过铝电解熔盐电解方式将二氧化硅还原成硅，硅均匀的分布于原铝中，不会形成利用Al-Si中间合金添加方式造成硅元素在铝合金熔体内分布不均匀的情况。
(4)本发明方法采用多孔石墨油润滑连续铸造工艺，改善了大直径6系铝合金圆铸锭坯的表观质量，有效抑制了拉痕、橘皮、冷隔、局部漏铝等表面技术难题。
(5)本发明方法可有效提高6系铝合金铸锭的成材率，减少废料的回炉，节约能耗。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，方法步骤如下：
A、在铝电解槽内添加二氧化硅，将二氧化硅电解生成硅，均匀融入电解铝液内，形成高硅电解铝液，高硅电解铝液的化学成分及质量比为：87％～90.0％Al、9％～12.0％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、余量的其他元素；电解槽内添加二氧化硅的方式是通过氟化盐下料自动添加，二氧化硅添加量为吨铝193～257kg；电解工艺参数为电解槽温度930～960℃，槽电压3.95～4.0V，分子比2.45～2.80，效应系数＜0.01次/槽·日，电解质水平16～19cm，铝水平30～32cm，电流效率＞90％。
B、将高硅电解铝液利用真空包运输至熔炼炉，按照6系铝合金具体牌号的铝合金化学成分要求，与低硅电解铝液、其它中间合金、废成品进行配料；低硅电解铝液的化学成分及质量比为：99.7％Al、0.02％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、0.10％其他元素；其他元素成分通过配入中间合金调节；加入废成品用于调节；具体配料目标是满足6系铝合金具体牌号铝合金化学成分，以牌号为6063的6系铝合金为例，其化学成分按重量百分比为：0.33％～0.47％Si、0.50％～0.65％Mg、0.005％～0.029％Ti、0～0.17％Fe、0～0.03％Zn和余量的Al；配料方式按一次30吨，低硅电解铝液0.02％Si，高硅电解铝液10％Si，铝合金Si含量0.4％计算，需要配入1.2吨高硅电解铝液和28.8吨低硅电解铝液。所述废成品是指外观质量不合格的成品，将废成品重熔，与新铝液一起重新浇铸，形成新的产品，实现废成品的回收。
C、配料完成后对成分合格的铝合金熔体通入氮气和精炼剂精炼，加入打渣剂进行扒渣、静置后转入保温炉，具体是在熔炼炉底吹入0.4MP纯度为99.99％的氮气和精炼剂，精炼剂用量为1.5～2.0kg/t·Al，吹入时间为12～15min，熔体静置温度为745℃～755℃，优选750℃，静置时间为20min；之后在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置，精炼剂用量为1.0kg/t·Al，打渣剂用量为0.5kg/t·Al，静置温度725℃～735℃，优选730℃，静置时间为40min；精炼剂和打渣剂可采用现有技术产品，主要成分为NaCl，作用是去除熔体中的气体和夹渣。
D、将精炼完成后的铝合金熔体从保温炉转入溜槽进行熔体在线处理，在溜槽内利用Al-Ti-B合金丝进行晶粒细化处理，通过在线除气处理和在线过滤，得到满足浇铸的铝合金熔体。在线除气处理目的是除去熔体中的氢气。在线过滤处理的目的是过滤熔体中残余的渣。所述的Al-Ti-B合金丝中Ti含量为4～5％、B含量为0.9～1％，送丝速度为250～270cm/min；
E、采用现有技术的多孔石墨油润滑连续铸造工艺，铸造形成铝合金铸锭；
F、将铝合金铸锭锯切、打捆、包装。

Claims (4)

1.利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，其特征在于，方法步骤如下：
A、在铝电解槽内添加二氧化硅，将二氧化硅电解生成硅，均匀融入电解铝液内，形成高硅电解铝液，高硅电解铝液的化学成分及质量比为：87％～90.0％Al、9％～12.0％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、余量的其他元素；
B、将高硅电解铝液利用真空包运输至熔炼炉，按照6系铝合金具体牌号的铝合金化学成分要求，与低硅电解铝液、其它中间合金、废成品进行配料；低硅电解铝液的化学成分及质量比为：99.7％Al、0.02％Si、0.15％Fe、0.03％Zn、0.10％其他元素；其他元素成分通过配入中间合金调节；
C、配料完成后对成分合格的铝合金熔体通入氮气和精炼剂精炼，加入打渣剂进行扒渣、静置后转入保温炉，在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置；
D、将精炼完成后的铝合金熔体从保温炉转入溜槽进行熔体在线处理，在溜槽内利用Al-Ti-B合金丝进行晶粒细化处理，通过在线除气处理和在线过滤，得到满足浇铸的铝合金熔体；
E、采用多孔石墨油润滑连续铸造工艺，铸造形成铝合金铸锭；
F、将铝合金铸锭锯切、打捆、包装。
2.根据权利要求1所述的利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，其特征在于，上述步骤A中电解槽内添加二氧化硅的方式是通过氟化盐下料自动添加，二氧化硅添加量为吨铝193～257kg；电解工艺参数为电解槽温度930～960℃，槽电压3.95～4.0V，分子比2.45～2.80，效应系数＜0.01次/槽·日，电解质水平16～19cm，铝水平30～32cm，电流效率＞90％。
3.根据权利要求1所述的利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，其特征在于，步骤C所述的通入氮气和精炼剂精炼是在熔炼炉底吹入0.4MP纯度为99.99％的氮气和精炼剂，精炼剂用量为1.5～2.0kg/t·Al，吹入时间为12～15min；熔体静置温度为745℃～755℃，静置时间为20min；所述在保温炉中再次进行精炼、扒渣、静置，精炼剂用量为1.0kg/t·Al，打渣剂用量为0.5kg/t·Al，静置温度725℃～735℃，静置时间为40min。
4.根据权利要求1所述的利用高硅电解铝液直接生产6系铝合金的方法，其特征在于，步骤D所述的Al-Ti-B合金丝中Ti含量为4～5％、B含量为0.9～1％，送丝速度为250～270cm/min。
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