CN107012348A - 铝合金复合精炼方法 - Google Patents

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张旭亮
王宝兵
张娜
迟秀梅
崔恩强
罗建
吴琪
蒋李超
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
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Abstract

本发明提供了一种铝合金复合精炼方法，其包括如下步骤：S1：选用精炼设备，并设置精炼参数；S2：进行精炼前准备；S3：按照设置好的精炼参数进行除气精炼。本发明的复合精炼中熔剂加入铝液后，利用接触相之间的润湿性差异，吸附、溶解铝液中的氧化夹杂吸附其上的氢，上浮至液面而进入熔渣，达到除气、除杂的目的，精炼的过程中不产生Cl2等有毒有害的气体，保护了环境；此外，在对合金进行复合精炼时，还可以根据合金的种类进行变质处理，进而节省了工序，提高了生产效率。

Description

铝合金复合精炼方法
技术领域
本发明属于铝合金复合精炼工艺技术领域，特别涉及一种精炼过程中同时进行熔剂精炼和气体精炼两个过程的工艺方法。
背景技术
针孔、夹杂是铝合金铸件中常见的铸造缺陷，影响铸件的质量，降低铸件的合格率，必须要通过精炼加以消除。铝合金精炼是通过适当的物理、化学方法除去液态铝合金中的氢、氧化夹杂及其它盐类等有害成份，提高铝液纯度和品质。目前，常用的铝合金精炼方法为熔剂精炼和气体精炼。
精炼剂的主要成分为C2Cl6、ZnCl2、MnCl2等，这些氯盐或氯化物在精炼过程中与铝液发生反应，产生的浮游气泡起到精炼作用。该精炼方法采用手工精炼，不能保证熔剂与铝液完全接触，因此效果不太理想，铸件针孔度一般在3级，即使通过冷铁、冒口等方法优化铸造工艺参数有时也很难获得合格铸件，导致合格率较低，甚至无法满足型号产品的技术要求。而且熔剂法所产生的副产品为AlCl3，HCl以及Cl2气等有毒有害气体，对人体、环境、设备都造成了严重的损害，工业发达国家正逐步限制其使用。
单纯的气体精炼在除气方面具有良好的效果，能够将合金液中的氢含量降低到0.15mL/100g，对应的铸件针孔等级在1～2级，但在除渣方面效果一般。因为气体精炼过程中只能通过分压差原理吸附气泡周围的氢、夹杂，这种吸附方式最多只能吸收大于气泡体积0.1倍的夹杂，对小于气泡体积0.1倍的夹杂难以吸附。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铝合金复合精炼方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种铝合金复合精炼方法，其包括如下步骤：
S1：组装精炼设备，并设置精炼参数；
S2：进行精炼前准备；
S3：按照设置好的精炼参数进行除气精炼。
作为优选方案，所述精炼设备为气体+溶剂联合精炼旋转喷吹精炼除气机，所述气体+溶剂联合精炼旋转喷吹精炼除气机包括转杆和挡板。
作为优选方案，所述转杆和挡板在首次使用前需在300℃下预热至干燥。
作为优选方案，所述精炼参数包括气体流量、转子转速、精炼温度、精炼时间、熔剂加入量和静置时间。
作为进一步优选方案，所述铝合金为硅铝类铝合金时，所述气体流量为16～20L/min、转子转速为300～400rpm、精炼温度为710～730℃、精炼时间为10～15min、熔剂加入量为0.1～0.2％和静置时间为15～30min。
作为优选方案，步骤S2中所述的精炼前准备具体包括如下操作：
将坩埚内的合金温度调至730℃；将烘干后的四氯化碳或氯化锰熔剂加入熔剂罐中；打开惰性气体开关，接通气源，检查气体流量是否正常；接通电源。
作为优选方案，步骤S3中所述的除气精炼具体包括如下操作：
炉料搅拌、熔剂加入和复合精炼。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
复合精炼在精炼过程中同时进行熔剂精炼和气体精炼两个过程。该工艺是将熔剂和气体以不同的形式加入到熔体中的一种精炼方法。其中，气体的加入方法为旋转喷吹气体精炼，熔剂加入方法则以块状形式从转杆转动时产生的漩涡直接加入熔体中，避免了转杆堵塞。复合精炼中熔剂加入铝液后，利用接触相之间的润湿性差异，吸附、溶解铝液中的氧化夹杂吸附其上的氢，上浮至液面而进入熔渣，达到除气、除杂的目的，精炼的过程中不产生Cl2等有毒有害的气体，保护了环境；此外，在对合金进行复合精炼时，还可以根据合金的种类进行变质处理，进而节省了工序，提高了生产效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的铝合金精炼方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例1中的ZL101合金的针孔状况取样检测结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明中所应用的气体+溶剂联合精炼旋转喷吹精炼除气机的生产厂家及型号为福士科MTS1500。
实施例1
本实施例涉及一种ZL101铝合金的复合精炼方法，工艺流程如图1所示，其工艺参数设置如表1所示：
表1、实施例1的精炼工艺参数
(2)复合精炼熔剂加入
采用颗粒状的熔剂，在转杆转动个过程中产生漩涡时将颗粒状的熔剂加入到合金液中，简化了工艺，既能保证在精炼的过程中同时进行熔剂精炼和气体精炼，并同时能够对合金进行变质处理，提高了生产率。熔剂精炼剂加入量为0.2％。
(3)实施效果
3.1、针孔等级由3级提高到1级，如图2所示；
3.2、精炼时无有毒有害气体源；
采用新型复合精炼在精炼变质过程中，没有产生有毒有害气体的污染源。而采用C2Cl6精炼时则产生大量的有毒有害气体。
3.3、精炼过程中废渣量减少59％；
采用C2Cl6精炼时，废渣中含大量金属光泽的铝，通常情况精炼400kg铝液将产生6kg的废渣，而采用新型复合精炼工艺只产生2.5kg左右的废渣，废渣几乎没有金属光泽。
3.4、采用复合精炼的铸造铝合金ZL101力学性能
表2为ZL101合金经过精炼后的T6状态下的力学性能。在国标GB1173-95中ZL101合金T6态下要求抗拉强度σb≥225MPa，伸长率δ5≥1％，精炼后的合金力学性能超过国标规定的要求：
表2、ZL101合金经过精炼后的T6力学性能
序号 抗拉强度σb(MPa) 伸长率δ5(％)
1 275 2.5
2 280 2.0
3 280 2.5
平均 278 2.3
国标 225 1
表3为ZL101合金经过精炼后T4状态下的力学性能。在国标GB1173-95中ZL101合金T4态下要求抗拉强度σb≥175MPa，伸长率δ5≥4％，精炼后的合金力学性能超过国标规定的要求。
表3、ZL101合金经过精炼后的T4态力学性能
序号 抗拉强度σb(MPa) 伸长率δ5(％)
1 225 9.5
2 215 6.5
3 215 8
平均 218 8
国标 175 4
实施例2
本实施例涉及一种ZL205A铝合金的复合精炼方法，其工艺参数设置如表1所示：
表1、实施例1的精炼工艺参数
(2)复合精炼熔剂加入
采用颗粒状的熔剂，在转杆转动个过程中产生漩涡时将颗粒状的熔剂加入到合金液中，简化了工艺，既能保证在精炼的过程中同时进行熔剂精炼和气体精炼，并同时能够对合金进行变质处理，提高了生产率。熔剂精炼剂加入量为0.1％。
(3)实施效果
3.1、采用复合精炼的铸造铝合金ZL205A力学性能
表2为ZL205A合金经过精炼后，T5状态下的力学性能。在国标GB1173-95中ZL205A合金T5态下要求抗拉强度σb≥450MPa，伸长率δ5≥7％，精炼后的合金力学性能超过国标规定的要求。
表2 ZL205A合金经过精炼后的力学性能
序号 抗拉强度σb(MPa) 伸长率δ5(％)
1 480 13
2 470 12
3 475 12
平均 475 12.3
国标 450 7
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种铝合金复合精炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：组装精炼设备，并设置精炼参数；
S2：进行精炼前准备；
S3：按照设置好的精炼参数进行除气精炼。
2.如权利要求1所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，所述精炼设备为气体+溶剂联合精炼旋转喷吹精炼除气机，所述气体+溶剂联合精炼旋转喷吹精炼除气机包括转杆和挡板。
3.如权利要求2所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，所述转杆和挡板在首次使用前需在300℃下预热至干燥。
4.如权利要求1所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，所述精炼参数包括气体流量、转子转速、精炼温度、精炼时间、熔剂加入量和静置时间。
5.如权利要求4所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，所述铝合金为硅铝类铝合金时，所述气体流量为16～20L/min、转子转速为300～400rpm、精炼温度为710～730℃、精炼时间为10～15min、熔剂加入量为0.1～0.2％和静置时间为15～30min。
6.如权利要求1所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，步骤S2中所述的精炼前准备具体包括如下操作：
将坩埚内的合金温度调至730℃；将烘干后的四氯化碳或氯化锰熔剂加入熔剂罐中；打开惰性气体开关，接通气源，检查气体流量是否正常；接通电源。
7.如权利要求1所述的铝合金复合精炼方法，其特征在于，步骤S3中所述的除气精炼具体包括如下操作：
炉料搅拌、熔剂加入和复合精炼。
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