CN106498203A - 一种超导铝杆的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al‑Si中间合金在熔炼炉中合金化,得到第一合金熔液;将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。本发明制备的合金超导铝杆具有化学成分稳定性好、超导铝杆表面质量良好、超导铝杆显微组织均匀致密和热加工性能良好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及超导技术领域,具体的涉及一种超导铝杆的制备工艺。
背景技术
铝合金以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态σb值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。
超导铝杆主要用于电线电缆行业,其电性能和机械性能是各类铝芯电线电缆能否达到国际先进水平的关键。
传统的铝合金制备一般采用铝锭重熔法,改工艺方法在熔炼过程中消耗大量的能量,金属烧损大,同时对环境造成严重污染等问题。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供 了一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中合金化,得到第一合金熔液;
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
在某些实施方式中,所述第二合金熔液中杂质元素的含量为0.02wt%以下。
在某些实施方式中,所述杂质元素包括钛、钒、锰、铬中的任意一种或几种。
在某些实施方式中,所述电解铝液的温度升高至730~750℃时在熔炼炉中合金化得到第一合金熔液。
在某些实施方式中,还包括得到第一合金熔液后加入干燥的精炼剂以及得到第二合金熔液后加入干燥的精炼剂的过程;所述精炼剂用以清除第一合金熔液和第二合金熔液内部的氢和浮游的氧化夹渣;所述精炼剂包括,按重量计的:
5~10份KCl
3~5份NaCl
1~2.5份的冰晶石
0.5~1.8份CaCl;所述精炼时间为20~25分钟。
在某些实施方式中,精炼剂为纳米级精炼剂;所述精炼剂粒子的平均粒径为70~200nm。
在某些实施方式中,所述精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺。
在某些实施方式中,所述喷粉精炼工艺采用高纯惰性气体进行喷粉。
在某些实施方式中,精炼完成后还包括翻动精炼后的第二合金熔液,并用高纯液太惰性气体除气的过程;高纯液太惰性气体的纯度≥99.99%。
在某些实施方式中,所述高纯液太惰性气体和所述高纯惰性气体为氩气。
本发明提供的一种超导铝杆的制备工艺的有益效果是:
(1)、以电解铝液为原料,避免了使用铝锭为原料所需的熔化,缩短了工艺流程,从而降低了生产成本以及更为环保。
(2)、通过在电解铝液中加入适量的铝硼中间合金、稀土中间合金对电解铝液进行硼化和细化处理,有利于得到更加均匀细化的铸造晶粒,提升超导铝杆的机械性能。
(3)、还包括得到第一合金熔液后加入干燥的精炼剂以及得到第二合金熔液后加入干燥的精炼剂的过程;两次精炼过程使得超导铝杆中的杂质含量更低,铝杆的导电性能更好。
本发明制备的合金超导铝杆具有化学成分稳定性好、超导铝杆表面质量良好、超导铝杆显微组织均匀致密和热加工性能良好等特点。
综上所述,本发明特殊的结构,其具有上述诸多的优点及实用价值,并在同类产品中未见有类似的方法公开发表或使用而确属创新,产生了好用且实用的效果,较现有的技术具有增进的多项功效,从而较为适于实用,并具有广泛的产业价值。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中合金化,得到第一合金熔液;
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
上述,术语“电解铝液”是指使用电解工业方法制备所制备的熔化态的液态铝。此处,电解铝工业方法是采用冰晶石-氧化铝融盐电解法,即以熔融冰晶石是溶剂,氧化铝作为溶质,以碳素体作为阳极,铝液作为阴极,通入强大的直流电后,在950~970℃下,在电解槽内的两极上进行电化学反应。
可以理解的是,由于在铝合金制备过程中,不添加细化剂的铝合金铸锭的晶粒粗大、柱状晶发达,深冲性能差,因此,本发明加入铝硼中间合金、稀土中间合金使铝合金铸锭细化,提高铝合金铸锭的力学性能,改善铝合金铸锭的表面质量,提高产品的成品率。
优选地,所述第二合金熔液中杂质元素的含量为0.02wt%以下。
优选地,所述杂质元素包括钛、钒、锰、铬中的任意一种或几种。
优选地,所述电解铝液的温度升高至730~750℃时在熔炼炉中合金化得到第一合金熔液。
优选地,还包括得到第一合金熔液后加入干燥的精炼剂以及得到第二合金熔液后加入干燥的精炼剂的过程;所述精炼剂用以清除第一合金熔液和第二合金熔液内部的氢和浮游的氧化夹渣;所述精炼剂包括,按重量计 的:
5~10份KCl
3~5份NaCl
1~2.5份的冰晶石
0.5~1.8份CaCl;所述精炼时间为20~25分钟。
优选地,精炼剂为纳米级精炼剂;所述精炼剂粒子的平均粒径为70~200nm。
上述,纳米级的精炼剂的精炼效果更好。精炼纯度更高,精炼效率也较高。
优选地,所述精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺。
优选地,所述喷粉精炼工艺采用高纯惰性气体进行喷粉。
优选地,精炼完成后还包括翻动精炼后的第二合金熔液,并用高纯液太惰性气体除气的过程;高纯液太惰性气体的纯度≥99.99%。
优选地,所述高纯液太惰性气体和所述高纯惰性气体为氩气。
上述,第一次精炼和第二次精炼采用炉内喷粉精炼工艺,所用气体为氩气,传统喷粉精炼采用氩气与氮气混合气进行喷粉,本发明仅仅使用氩气,效果更好,除气、除渣效果提高18%。
为了便于理解本发明,下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明应依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至750℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5份KCl、3份NaCl、1份的冰晶石、0.5份CaCl;所述精炼时间为20分钟,精炼剂粒子的平均粒径为70nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:10份KCl、5份NaCl、2.5份的冰晶石、1.8份CaCl;所述精炼时间为25分钟,精炼剂粒子的平均粒径为200nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
实施例2
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至730℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:8份KCl、4份NaCl、1.5份的冰晶石、1份CaCl;所述精炼时间为23分钟,精炼剂粒子的平均粒径为100nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5份KCl、3份NaCl、2份的冰晶石、1.2份CaCl;所述精炼时间为22分钟,精炼剂粒子的平均粒径为150nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
实施例3
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至700℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:6份KCl、3份NaCl、1份的冰晶石、1.5份CaCl;所述精炼时间为20分钟,精炼剂粒子的平均粒径为120nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5.5份KCl、3.5份NaCl、2.5份的冰晶石、1.3份CaCl;所述精炼时间为25分钟,精炼剂粒子的平均粒径为190nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
实施例4
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至710℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:6份KCl、3份NaCl、1份的冰晶石、1.5份CaCl;所述精炼时间为20分钟,精炼剂粒子的平均粒径为120nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5.5份KCl、3.5份NaCl、2.5份的冰晶石、1.3份CaCl;所述精炼时间为25分钟,精炼剂粒子的平均粒径为190nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
精炼后的第二合金熔液中杂质元素的含量为0.01wt%,杂质元素包括钛、钒、锰、铬。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
实施例5
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至710℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:6份KCl、3份NaCl、1份的冰晶石、1.5份CaCl;所述精炼时间为20分钟,精炼剂粒子的平均粒径为120nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5.5份KCl、3.5份NaCl、2.5份的冰晶石、1.3份CaCl;所述精炼时间为25分钟,精炼剂粒子的平均粒径为190nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
精炼后的第二合金熔液中杂质元素的含量为0.005wt%,杂质元素包括钛、钒。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
实施例6
一种超导铝杆的制备工艺,包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中温度升高至710℃合金化,得到第一合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:6份KCl、3份NaCl、1份的冰晶石、1.5份CaCl;所述精炼时间为20分钟,精炼剂粒子的平均粒径为120nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;在第一合金熔液中加入精炼剂,精炼剂包括:5.5份KCl、3.5份NaCl、2.5份的冰晶石、1.3份CaCl;所述精炼时间为25分钟,精炼剂粒子的平均粒径为190nm。精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺,所述喷粉精炼工艺采用纯 度≥99.99%的高纯液态氩气进行喷粉。
精炼后的第二合金熔液中杂质元素的含量为0.01wt%,杂质元素包括钒。
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
Claims (10)
1.一种超导铝杆的制备工艺,其特征在于:包括如下步骤:将电解铝液、Mg、Cu、和Al-Si中间合金在熔炼炉中合金化,得到第一合金熔液;
将所述第一合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理后,
加入铝硼中间合金、稀土中间合金进行细化处理,得到第二合金熔液;
利用半连续铸造法对所述第二合金熔液铸造得到铝合金铸锭;
所述铝合金铸锭经油压剪、连轧机、双盘连续绕杆机处理后得到所述超导铝杆。
2.根据权利要求1所述的超导铝杆的制备工艺,其特征在于:所述第二合金熔液中杂质元素的含量为0.02wt%以下。
3.根据权利要求2所述超导铝杆的制备工艺,其特征在于:所述杂质元素包括钛、钒、锰、铬中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的超导铝杆的制备工艺,其特征在于:所述电解铝液的温度升高至730~750℃时在熔炼炉中合金化得到第一合金熔液。
5.根据权利要求1所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:还包括得到第一合金熔液后加入干燥的精炼剂以及得到第二合金熔液后加入干燥的精炼剂的过程;所述精炼剂用以清除第一合金熔液和第二合金熔液内部的氢和浮游的氧化夹渣;所述精炼剂包括,按重量计的:
5~10份KCl
3~5份NaCl
1~2.5份的冰晶石
0.5~1.8份CaCl;所述精炼时间为20~25分钟。
6.根据权利要求5所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:精炼剂为纳米级精炼剂;所述精炼剂粒子的平均粒径为70~200nm。
7.根据权利要求6所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:所述精炼过程采用炉内喷粉精炼工艺。
8.根据权利要求7所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:所述喷粉精炼工艺采用高纯惰性气体进行喷粉。
9.根据权利要求8所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:精炼完成后还包括翻动精炼后的第二合金熔液,并用高纯液太惰性气体除气的过程;高纯液太惰性气体的纯度≥99.99%。
10.根据权利要求8或9所述的一种电解铝液生产铝合金的工艺流程,其特征在于:所述高纯液太惰性气体和所述高纯惰性气体为氩气。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |