CN107760902B

CN107760902B - 一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法

Info

Publication number: CN107760902B
Application number: CN201710887056.7A
Authority: CN
Inventors: 马青梅; 李菁菁; 曹帅; 叶尚英
Original assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Current assignee: China Zhongwang Holdings Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: CN107760902A

Abstract

本发明属于金属材料领域，涉及一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法，铝合金铸锭原料中各元素按照质量百分比计，Si：10.5％～11.5％、Mn：0.3％～0.5％、Mg：0.2％～0.3％、Fe：0.3％～0.6％、Cu≤3.5％、Zn≤0.9％、Sn≤0.3％、Ni：0.2％～0.5％，余量为Al，通过将干燥后的明矾与惰性气体一同通过喷枪送入铝液中，其中明矾的加入速度为1～10％kg/t Al，惰性气体通过石墨转子注入铝液中，制得的铝液气泡直径小于1mm，通过本发明铸造铝合金材料精炼方法精炼铝液后制得的铝合金铸锭，氢含量＜0.25cc/100g Al，杂质含量＜200ppm/100g Al。

Description

一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法。

背景技术

铝及铝合金在熔炼铸造过程中，熔体内溶解的氢原子在铸造凝固时析出后容易形成气泡，导致铝及铝合金铸锭或铸件产生缺陷。同时在熔炼过程中熔体与空气反应形成氧化物，卷入熔体导致其纯净度降低，若在后序生产中未将其除去，则在铸锭或铸件中形成氧化物夹杂，影响制品性能。因此在铝及铝合金生产中必须通过精炼处理，降低氢含量和除去夹杂物。铝及铝合金在铸造凝固过程中，如果没有外加晶粒细化剂。则熔体中没有异质形核，那么在凝固过程中将导致晶粒粗大，影响铸锭或铸件性能。

现有技术中，在铝合金除气过程中，通常通过向溶液中加入氯气除去铝液中的氢气，但是由于氯气对人们产生危害，后来人们用硫酸钾、硝酸钾、Al雾化粉末、氯化物等代替氯气来作为精炼剂精炼铝溶液，但是由于这些物质的分解温度高于铝的分解温度，所以这些物质容易溶解在铝液中，导致铸锭中含有这些物质，进而降低铸锭的清洁度。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决常用精炼剂的分解温度高于铝的分解温度会导致精炼剂溶解在铝液中，铝合金铸锭中含有这些精炼剂，降低铝合金铸锭清洁度的问题，提供一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法。

为达到上述目的，本发明提供一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭原料中各元素按照质量百分比计，Si：10.5％～11.5％、Mn：0.3％～0.5％、Mg：0.2％～0.3％、Fe：0.3％～0.6％、Cu≤3.5％、Zn≤0.9％、Sn≤0.3％、Ni：0.2％～0.5％，余量为Al，称取上述质量份的各种原料组分备好；

B、熔炼：将步骤A称好的各种原料组分全部投入熔炼炉中熔炼；

C、除渣除气：称取一定质量干燥后的明矾KAl(SO₄)₂·12H₂O，将干燥后的明矾与惰性气体一同通过喷枪送入铝液中，其中明矾的加入速度为1～10％kg/t Al，惰性气体通过石墨转子注入铝液中，制得的铝液气泡直径小于1mm；

D、过滤：将除气后的铝液通过SiC制得的蜂窝陶瓷过滤器过滤铝液中的杂质；

E、铸造：将去除杂质的铝液通过半连续铸造的方法铸造成铝合金铸锭。

进一步，步骤A中铝合金铸锭原料中各元素按照质量百分比计为：Si：10.5％～11.5％、Mn：0.3％～0.5％、Mg：0.2％～0.3％、Fe：0.3％～0.6％、Cu≤3.0％、Zn≤0.6％、Sn≤0.3％、Ni：0.2％～0.5％，余量为Al。

进一步，步骤B中熔炼过程为熔炼、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、搅拌、扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造。

进一步，步骤C中明矾置于烘箱中进行烘干，石墨转子的直径为100～400mm，石墨转子的转速为250～350r/min。

进一步，步骤C中的惰性气体为纯度为99.5％的氮气或者氩气，除气时间为20～25min。

进一步，步骤C中惰性气体从熔炼炉底部通入，铝液除气过程中，铝液温度为700～735℃。

本发明的有益效果在于：

1、本发明铝硅系铸造铝合金精炼方法除气除杂的机理为：明矾在加入高温的铝液中后，会分解所产生的SO、SO₂等气体，气体通过惰性气体的鼓泡效应迅速地扩散到熔融Al中，使得SO、SO₂的气泡通过扩散和分压平衡吸收熔体中的H₂气体。细小的SOx气泡浮在熔体表面并挥发。熔体中的夹杂物通过产生的SOx气体或惰性气体的起泡效应或浮动效应从熔体的内部漂浮到其表面，并且作为精炼剂的明矾具有降低熔融Al和矿渣之间湿润性的效果，能够促成Al和矿渣在熔融的Al表面分离，进而到达除杂的效果。这种效应是通过明矾放热，导致矿渣中的一些Al氧化所引起的，进一步加强了铝液的精炼效果，提高铝合金铸锭质量。

2、通过本发明铝硅系铸造铝合金精炼方法精炼铝液后制得的铝合金铸锭，氢含量＜0.25cc/100g Al，杂质含量＜200ppm/100g Al。

3、本发明铝硅系铸造铝合金精炼方法可以与其他去除金属杂质的方法共同作用来进一步提高精炼效率，例如：Pb，Ti，Sn。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭原料中各元素质量百分数配比如下：

按照质量百分比称取上述质量份的各种原料组分备好；

B、熔炼：将步骤A称好的各种原料组分全部投入熔炼炉中熔炼，熔炼过程为熔炼过程为熔炼、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、搅拌、扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造；

C、除渣除气：称取一定质量干燥后的明矾KAl(SO₄)₂·12H₂O，将置于烘箱干燥后的明矾与纯度为99.5％的氮气一同通过喷枪送入铝液中，其中明矾的加入速度为10％kg/tAl，氮气通过石墨转子注入铝液中，氮气从熔炼炉底部通入，铝液除气过程中，铝液温度为700℃，石墨转子的直径为100mm，石墨转子的转速为350r/min，制得的铝液气泡直径小于1mm；

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于步骤A中铝合金铸锭原料中各元素质量百分数配比如下：

元素	Si	Mn	Mg	Fe	Cu	Zn	Sn	Ni	Al
										含量	11.5	0.50	0.30	0.60	3.5	0.9	0.3	0.5	余量

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于步骤A中铝合金铸锭原料中各元素质量百分数配比如下：

元素	Si	Mn	Mg	Fe	Cu	Zn	Sn	Ni	Al
										含量	11	0.40	0.25	0.4	3.0	0.6	0.25	0.3	余量

实施例4

实施例4与实施例3的区别在于步骤C中明矾的加入速度为5％kg/t Al，氮气通过石墨转子注入铝液中，氮气从熔炼炉底部通入，铝液除气过程中，铝液温度为735℃，石墨转子的直径为400mm，石墨转子的转速为250r/min。

对比例

对比例与实施例3的区别在于用硫酸钾替换明矾。

对比例与实施例1～4得到的铝液中氢含量和杂质含量的测试结果见表一：

表一：

由表一可以看到，通过本发明铝硅系铸造铝合金精炼方法精炼铝液后制得的铝合金铸锭，氢含量＜0.25cc/100g Al，杂质含量＜200ppm/100g Al。明矾作为精炼剂，精炼效果能够很好的除去铝液中的氢气和杂质并且不会产生精炼剂停留在铝液中，影响铸锭质量的问题。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、配料：铝合金铸锭原料中各元素按照质量百分比计，Si：10.5%~11.5%、Mn：0.3%~0.5%、Mg：0.2%~0.3%、Fe：0.3%~0.6%、Cu≤3.5%、Zn≤0.9%、Sn≤0.3%、Ni：0.2%~0.5%，余量为Al，称取上述质量份的各种原料组分备好；

C、除渣除气：称取一定质量干燥后的明矾KAl(SO4)2•12H2O，将干燥后的明矾与惰性气体一同通过喷枪送入铝液中，其中明矾的加入量为1~10kg/t Al，惰性气体通过石墨转子注入铝液中，制得的铝液气泡直径小于1mm；

2.如权利要求1所述的铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，步骤A中铝合金铸锭原料中各元素按照质量百分比计为：Si：10.5%~11.5%、Mn：0.3%~0.5%、Mg：0.2%~0.3%、Fe：0.3%~0.6%、Cu≤3.0%、Zn≤0.6%、Sn≤0.3%、Ni：0.2%~0.5%，余量为Al。

3.如权利要求1或2所述的铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，步骤B中熔炼过程为熔炼、搅拌、扒渣、取样化验、静置保温、精炼、搅拌、扒渣、在线细化、除气、过滤、铸造。

4.如权利要求3所述的铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，步骤C中明矾置于烘箱中进行烘干，石墨转子的直径为100~400mm，石墨转子的转速为250~350r/min。

5.如权利要求4所述的铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，步骤C中的惰性气体为纯度为99.5%的氮气或者氩气，除气时间为20~25min。

6.如权利要求5所述的铝硅系铸造铝合金的精炼方法，其特征在于，步骤C中惰性气体从熔炼炉底部通入，铝液除气过程中，铝液温度为700~735℃。