CN105648244A

CN105648244A - 一种360z.6铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN105648244A
Application number: CN201510561093.XA
Authority: CN
Inventors: 张英娜; 刘会萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-06-08

Abstract

本发明公开了一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金及其制备方法，其优点是：通过多元素复合工艺，可在原有工艺基础上节约10％～20％的生产用时，在提高生产效率的基础上降低能源消耗和金属损耗；通过预合金化工艺的实施，可以改善360Z.6铝合金的组织结构、相分布和尺寸，实现性能提升的同时，简化工艺流程、缩短生产和物流周期、降低对产业工人的素质要求，进而降低生产和投资成本，可广泛用于直接利用电解铝液快速生产轮毂原材料。

Description

一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金及其制备和使用方法。

背景技术

现有的360Z.6铝合金生产工艺多为重熔电解铝锭，然后按照成分要求加入金属硅、金属镁、金属锰。其生产工艺为：在熔炼炉内投入电解重熔铝锭或部分的废料，点火升温熔化，控制熔汤的温度不超710℃，使用清渣剂清渣，使用扒渣耙扒净熔汤表面浮渣，然后按照原材料配比称量金属硅，继续升温，当升温到一定时间后，使用搅拌装置对熔汤进行搅拌，查看金属硅的熔化状态，并控制熔汤的温度不超730℃，当金属硅熔化完毕后，再根据原材料配比，向熔汤中加入金属锰和金属镁。当金属镁和金属锰加入后，在使用搅拌装置迅速的进行搅拌，防止金属镁氧化燃烧，当金属镁熔化完毕后使用搅拌装置继续搅拌5～10min，以保证加入的金属锰尽可能的完全溶解并确保熔汤成分均匀。待添加的金属元素全部溶解或熔化完毕后，取样检测熔汤成分，如检测不合格，则根据检测结果进行成分调整，并控制温度，当温度低时，需要点火升温。如需要对Si元素调整，则保证添加的金属硅全部溶解完全，溶解时间不能低于45min，搅拌时间不低于10min，调整金属锰和金属镁，则保证添加的金属镁和金属锰全部熔化完毕，搅拌时间不能低于10min。当熔汤成分检测合格后，使用熔汤重量3～5‰的精炼剂进行喷吹精炼，扒净熔汤表面浮渣，调整温度在690～730℃进行浇铸成型。该生产工艺存在以下不足：

1、合金化时间过长，设备条件不变的情况下，严重影响生产效率的提升。

2、金属硅、金属锰熔点高，尽在730～750℃的条件下，Si、Mn元素并不能完全熔化形成化合相，影响产品性能的提高。

3、铝合金以各种金属元素添加来改善铝的力学性能和加工性能，由于元素实收的不稳定性，造成实际生产过程中调整次数的增加，无谓的延长生产周期。

4、合金化工艺的事实不稳定性，造成产品的性能指标不稳定，直接影响机械加工件的稳定性和服役周期。

5、由于添加元素需要在生产过程中进行调整，对工人的素质要求较高，调整次数的增加，造成生产周期的延长，生产效率降低，生产成本增加，工人劳动强度提高。

6、由于生产周期的延长，原材料及燃料、电能消耗也随之增加，不利于节能减排。

发明内容

本发明的目的是克服现有生产工艺的技术缺点，提供一种360Z.6材料功能性高效复合母合金及其制备和使用方法。该种功能性高效复合母合金是利用电解铝液或电解重熔铝锭复合铝硅、铝镁、铝锰中间合金，达到节能环保，高效生产，提升产品质量，从而大大的降低投资成本，缩短生产周期，简化生产工艺，降低物流和采购成本，提高单位生产能力，进一步的降低综合生产成本。

本发明的目的是这样实现的：一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，由主料和辅料制成，主料为电解铝液、电解重熔铝锭、金属硅、金属锰、重熔金属镁锭；辅料为清渣剂、精炼剂、氮气，按照重量百分比合金组成为：金属硅中Si元素含量为98～99.5％，Fe元素含量为0.3～0.4％；电解铝液及电解重熔铝锭中Si元素含量为0.01～0.05％，Fe元素含量为0.03～0.13％；金属锰中Mn元素含量为98.5～99.5％，Fe元素含量为0.03～0.15％；重熔金属镁锭中Mg元素含量为98.5～99.6％，Fe元素含量为0.05～0.12％。

根据360Z.6铝合金所含各主要元素的成分，按照倍数比例设计成分，计算各种主料的投入重量(按照10000Kg炉料容积计算)：电解铝液或电解重熔铝锭4500～8300Kg，金属硅1600～5000Kg，重熔金属镁锭40～200Kg，金属锰50～300Kg，清渣剂10～15Kg，精炼剂10～15Kg，氮气适量。

一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金制备方法：采用了直接使用电解铝液或重熔电解重熔铝锭方法进行生产，从电解铝厂转运来的电解铝液或直接熔化的电解重熔铝锭温度850～870℃，使用氮气和清渣剂喷吹至电解铝液内部，清渣3～5min，扒静铝液表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌，同时点火升温至1150～1250℃，加入金属锰，电磁搅拌器再持续的搅拌10min后，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在1150～1250℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。

一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金使用方法：其特征使用方法(以50吨合金炉计算)为：在合金炉内加入一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金12.5吨，再向合金炉内倒入电解铝厂产出的840～870℃电解铝液37.5吨，使用机械式搅拌装置，对合金炉内的熔汤进行搅拌5～10min，测量合金炉内熔汤温度，点火升温，控制在740～770℃，取样检测360Z.6铝合金的成分，不合格根据产品标准要求进行成分能微调，合格后，使用氮气和50～75Kg的无钠精炼剂对炉内的360Z.6铝合金熔汤进行喷吹精炼，再次使用机械搅拌装置进行搅拌，并扒净熔汤表面的浮渣，调整温度至690～730℃进行浇铸。

以上所述的电解铝液时从电解铝厂电解槽中直接抽出的850℃以上的电解铝水。

以上所述的精炼剂和氮气具有良好的除气和除渣效果。

以上所述的精炼和除渣时间为5～10min

本发明的优点具体表现在：

1、通过预合金化工艺的实施，通过改善金组织结构，使α铝尺寸和弥散分布更加均匀，从而实现了合金性能的提升；

2、通过多元素复合工艺，可在原有工艺基础上节约10％～20％的生产用时，在提高生产效率的基础上降低能源消耗和金属损耗；

3、工艺简洁化，降低了对操作工人的素质要求；

4、可提升化学成分的集中度，减小波动及偏差范围；

5、降低重熔铝锭熔化工序所需要的能耗，物耗；

6、缩短物流管理流程，减少原材料分区占地，方便原材料管理及领用；

7、降低生产成本，提高单位生产能力，在价格上颇具优势；

8、投资少，见效快，投资回收期短。

附图说明

图1为采用本发明所述的360Z.6铝合金功能性高效复合母合金制备的360Z.6铝合金显微组织

图2为使用现有生产工艺及原材料生产出的360Z.6铝合金显微组织。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的做进一步的说明。

制备实例1：

1、原材料配比

1)分析各种原材料的成分，金属硅中Si元素含量为99.1％，Fe元素含量为0.338％；电解铝液中Si元素含量为0.05％，Fe元素含量为0.08％；金属锰中Mn元素含量为98.8％，Fe元素含量为0.046％；重熔金属镁锭中Mg元素含量为99.2％，Fe元素含量为0.06％。

2)根据本发明设计的功能性高效复合母合金组元要求，计算各种原材料的加入量(以按照10000Kg炉料容积计算)，考虑各种金属的烧损以及高浓度组元成分的局部偏析，各种金属添加量按照发明设计的功能性高效复合母合金成分组元的中上线计算理论添加量：电解铝液5950Kg，金属硅3860Kg，重熔金属镁锭126Kg，金属锰152Kg，总投料10088Kg。清渣剂12.5Kg，精炼剂12.5Kg，氮气4瓶。

2、制备方法

采用直接电解铝液方法进行生产。使用4吨铝水转运包从电解铝厂电解槽内直接抽取电解铝液，倒入熔化合金炉内，测量熔汤温度876℃，使用氮气和清渣剂喷吹至熔汤内部，清渣3min，扒静熔汤表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌，同时点火升温50min，测量炉内熔汤温度1193℃，加入金属锰，电磁搅拌器再持续的搅拌10min后，测量炉内熔汤温度为1175℃后，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在1173℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，精炼5min，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。

主要化学元素分析结果为：

制备实例2：

1、原材料配比

1)分析各种原材料的成分，金属硅中Si元素含量为99.1％，Fe元素含量为0.345％；电解重熔铝锭中Si元素含量为0.03％，Fe元素含量为0.12％；金属锰中Mn元素含量为98.8％，Fe元素含量为0.046％；重熔金属镁锭中Mg元素含量为99.2％，Fe元素含量为0.06％。

2)根据本发明设计的功能性高效复合母合金组元要求，计算各种原材料的加入量(以按照10000Kg炉料容积计算)，考虑各种金属的烧损以及高浓度组元成分的局部偏析，各种金属添加量按照发明设计的功能性高效复合母合金成分组元的中上线计算理论添加量：电解重熔铝锭5770Kg，金属硅3840Kg，重熔金属镁锭123Kg，金属锰149Kg，总投料9882Kg。清渣剂12.5Kg，精炼剂12.5Kg，氮气4瓶。

2、制备方法

采用直接重熔电解重熔铝锭的方法进行生产。向熔炼炉内投入5770Kg的电解重熔铝锭，点火升温熔化190min，测量熔汤温度871℃，使用氮气和清渣剂喷吹至熔汤内部，清渣3min，扒静熔汤表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌，同时点火升温55min，测量炉内熔汤温度1213℃，加入金属锰，电磁搅拌器再持续的搅拌10min后，测量炉内熔汤温度为1195℃后，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在1190℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，精炼5min，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。

主要化学元素分析结果为：

使用实例

1、原材料配比

1)分析各种原材料的成分，360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，Si元素含量为38.47％，Fe元素为0.221％，Mg元素含量为1.25％，Mn元素含量为1.49％，电解铝液Si元素含量为0.03％，Fe元素含量为0.08％.

2)根据360Z.6材料铝合金组元成分要求，计算各种原材料的加入量(以按照50吨炉料容积计算)，考虑各种金属的烧损，各种金属元素的含量控制在GB/T8733-2007铸造铝合金锭标准要求的中线要求，计算360Z.6铝合金功能性高效复合母合金以及电解铝液理论使用重量：360Z.6铝合金功能性高效复合母合金12510Kg，电解铝液37485Kg，总投料49940Kg，无钠精炼剂60Kg，氮气适量。

2、使用方法

采用直接电解铝液生产法。在合金炉内加入一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金10吨，再向合金炉内倒入电解铝厂产出的电解铝液，倒入前测量电解铝液转运包内的电解铝液温度为867℃。当电解铝液倒入合金炉内后，使用机械式搅拌装置，对合金炉内的熔汤进行搅拌10min，使加入的360Z.6铝合金功能性高效复合母合金全部熔化，测量合金炉内熔汤温度为678℃，点火升温30min，测量炉内熔汤温度为712℃，再次使用机械搅拌装置对炉内熔汤进行搅拌5min，根据《GB/T8733-2007铸造铝合金锭标准》360Z.6成分要求，从炉内熔汤取样检测360Z.6铝合金的成分，检测合格后，使用氮气和60Kg的精炼剂对炉内的360Z.6铝合金熔汤进行喷吹精炼15min，喷吹精炼完毕后，再次使用机械搅拌装置进行搅拌，并扒净熔汤表面的浮渣，测量炉内熔汤温度为685℃，静置20min，检查铸锭线，浇铸成型。

主要化学元素分析结果为：

从上述分析检测结果来看，各成分含量均达到《GB/T8733-2007铸造铝合金锭标准》360Z.6成分要求。

Claims

1.一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，其主要成分范围为：Si元素含量16～50％，Mg元素含量为0.4～2.0％，Mn元素含量为：0.5～3.0％。

2.根据权利要求1所述的一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，由主料和辅料制成，主料为电解铝液、金属硅、重熔金属镁锭、金属锰、电解重熔铝锭；辅料为清渣剂、精炼剂、氮气。按照重量百分比合金组分为：金属硅中Si元素含量为98～99.5％，Fe元素含量为0.3～0.4％：电解铝液及电解重熔铝锭中Si元素含量为0.01～0.05％，Fe元素含量为0.03～0.13％；金属锰中Mn元素含量为98.5～99.5％，Fe元素含量为0.03～0.15％；重熔金属镁锭中Mg元素含量为98.5～99.6％，Fe元素含量为0.05～0.12％。

3.根据权利要求1所述的一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，其特征是：各种主料的投入重量(按照10000Kg炉料容积计算)：电解铝液或电解重熔铝锭4500～8300Kg，金属硅1600～5000Kg，重熔金属镁锭40～200Kg，金属锰50～300Kg，清渣剂10～15Kg，精炼剂10～15Kg，氮气适量。

4.根据权利要求1所述的一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金的制备方法，其特征是：采用了直接使用电解铝液或重熔电解重熔铝锭的方法进行生产，从电解铝厂转运来的电解铝液或直接熔化的电解重熔铝锭温度850～870℃，使用氮气和清渣剂喷吹至熔汤内部，清渣3～5min，扒静熔汤表面的浮渣，加入金属硅，使用底置式电磁搅拌器进行不间断的搅拌，同时点火升温至1150～1250℃，加入金属锰，电磁搅拌器再持续的搅拌10min后，加入重熔金属镁锭，使用底置式电磁搅拌器水平和垂直各搅拌10min，测量合金熔汤的温度控制在1150～1250℃，使用氮气和精炼剂喷吹至合金熔汤内部，取样检测化学成分，根据检测分析结果进行添加元素的调整或者直接浇铸成型。

5.根据权利要求1所述的一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金，其特征使用方法(以50吨合金炉计算)为：在合金炉内加入一种360Z.6铝合金功能性高效复合母合金12.5吨，再向合金炉内倒入电解铝厂产出的840～870℃电解铝液37.5吨，使用机械式搅拌装置，对合金炉内的熔汤进行搅拌5～10min，测量合金炉内熔汤温度，点火升温，控制在740～770℃，取样检测360Z.6铝合金的成分，不合格根据产品标准要求进行成分能微调，合格后，使用氮气和50～75Kg的无钠精炼剂对炉内的360Z.6铝合金熔汤进行喷吹精炼，再次使用机械搅拌装置进行搅拌，并扒净熔汤表面的浮渣，调整温度至690～730℃进行浇铸。