CN108060319A - 一种高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法 - Google Patents

一种高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法，该环保精炼剂内原成份按重量份包括：氯化镁40份‑50份，氯化钾20份‑30份，氟化铝30份‑40份，氯化铜1份‑2份，氯化钙0.5份‑1份，然后通过特殊的熔融处理后最终获得。本发明相较于现有技术而言，配比简单、不含钠、熔炼中没有烟气产生，弥补了行业空白，同时对绿色环保的现代冶金具有重大意义。

Description

一种高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金冶炼领域，尤其涉及一种高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法。
背景技术
在铝合金冶炼工艺中，传统工艺是采用纯铝锭或者购买达到国标的铝合金锭进行熔化，用氮气或氯气精炼除气和去渣，用钠盐进行变质处理。这种工艺生产出来的产品力学性能低，且精炼效果差或者产生污染，变质处理有效时间短，尤其是对金属型或者小型铸件批量生产时间有严重的制约。现有技术中的精炼剂大多成份复杂（成份越复杂、可靠性就越差、可控性就越低），而且申请人长期从事本领域技术多年，认为现有的技术包括新型专利技术的精炼剂中都存在两个常见缺陷：第一个是精炼剂中含有钠或甚至同时含有氟和钠，从所周知，钠会较明显地使铝合金的脆性升高、延伸率下降，甚至易造成热裂；同时很多技术资料显示，当钠和氟同时存在于铝合金冶炼环境时，易生成高熔点硬质物Na3AlF6，这是一种熔点为1009℃（远高于铝合金冶炼通常不超过750℃的常规技术，注定了其在铝合金冶炼全程均不会熔化，而是以硬质固体的形式存在）的物质，在铝基体从液相转变为固相时，会阻碍固相晶粒的生长，造成位错、异常形核、微孔甚至裂纹，因此钠虽然可以细化晶粒、利于变质，但与氟同时存在时也有不可避免的缺陷。第二个是精炼剂在反应时会产生烟气，甚至部分精炼剂就是通过反应产生的气体带走铝溶液中的杂气来达到精炼目的的，这对铝合金冶炼本身是无害甚至是有利的，但是针对当今国家环保要求及城镇化发展进程，重污染的冶金业生存空间严重受限，因此要想在未来竞争中保持竞争力，如何在达到精炼目的的同时满足环保要求就更为重要。
因此，市面上急需一种配比简单、不含钠、熔炼中没有烟气产生的高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种配比简单、不含钠、熔炼中没有烟气产生的高效纯净铝合金环保精炼剂及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高效纯净铝合金环保精炼剂的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①精炼剂原材料准备：按重量份准备氯化镁40份-50份，氯化钾20份-30份，氟化铝30份-40份，氯化铜1份-2份，氯化钙0.5份-1份；
2）熔融
①将1）中步骤①获得的原材料混合均匀，获得混合原料；
②将步骤①获得的混合原料置于真空涡流感应热处理炉中，在炉内放置混合原料质量1/2的马氏体不锈钢渣然后机械搅拌均匀；
③将真空涡流感应热处理炉开启，抽真空至10-1-10-2Pa，然后升温至750℃-780℃至原料完全融化，马氏体不锈钢渣未熔化，然后不断搅拌，持续10min-15min；
④搅拌完成后保温静置至马氏体不锈钢渣沉淀，然后将熔融液体浇入模具内在真空环境下冷却，获得固态物，该固态物即为所需高效纯净铝合金环保精炼剂。
采用上述方法制造的高效纯净铝合金环保精炼剂，按重量份包含氯化镁40份-50份，氯化钾20份-30份，氟化铝30份-40份，氯化铜1份-2份，氯化钙0.5份-1份，铝合金环保精炼剂为上述所有成份在机械混合均匀后通过750℃-780℃下真空涡流感应熔融获得。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：由于本发明是申请人根据多年经验研发在先且已完成生产交付，因此形成专利申请文件时成份及制造方法均已定型，也因此本发明的申请文件将直接与现有技术进行直接对比：（1）现有专利技术中同时公开了本发明的三种主要成份配方的有两份文件：1、专利《一种铝合金无钠精炼剂及其制备工艺》（申请号：201410604547.2，公开日：2015-01-14），公开了一种同样无钠的精炼剂成份，且不论其内三种组份的含量与本发明并不一致，仅从其还含有云母粉及碳粉来说，云母粉中本身就含有钠，碳粉在缺含环境内易生成一氧化碳这种有毒物质，诚然部分一氧化碳可以通过氧化反应生成二氧化碳，但其污染性仍不容置疑；2、专利《去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂及其应用》（申请号：201610212260.4 ，公开日：2016-07-27），这个专利文件中的成份明确含有钠，与本发明的发明初衷完全相悖，并且由于同时含有氟和钠，触及了本发明申请文件背景技术中提到的隐患。（2）本发明的配方和方法看似简单，但其来源确实不易，典型案例就是申请人作为本领域内多年从业的专业技术人员，在结合铝合金相图摸索新型高效纯净精炼剂的过程中，也发生了惯性思维导致的问题，该问题是：该环保精炼剂的研发动机来源于某次偶然的优质冶炼，为重现当初偶然的过程，本发明整个研发过程持续三年，在第N次试验中控制成份氯化镁40%-70%，氯化钾20%-40%，氟化铝30%-60%，溶化温度，700℃-750℃（与铝合金常规熔炼温度相当），结果是没有成功，失败点在于生产出的精炼剂完全没有精炼效果。而从本发明最终研发成功后，将主要用于工业铝板、铝型材这些高端产品；性能包括：除气，除渣，无烟，无味；优点在于用量少，环保；主要用于地铁，高铁，航天，船舶领域的产品介绍可以明显看出本发明在压缩了化学成份，并提高了制备温度后，获得了优秀的技术效果，原因在于，这三种成份想要完全均匀混合均匀扩散，必须要提升温度，而要达到精炼效果则必须保证最有效的合金成份。（3）现有技术中没有采用真空熔炼及涡流感应来进行精练剂制造的，采用具有较弱磁感性、较好耐热性的马氏体不锈钢渣一方面是可以重复利用、节省成本，一方面是可以更加均匀快速地完成熔化过程，一方面还可以利用钢与精练剂的熔点差及密度差轻易分离，同时在熔炼过程中有异物固渣在液态熔池中一块搅拌，会明显提升搅拌效果，使原料更加均匀，尤其是真空环境内，可以达到优于现有技术的自然除气效果，使精练剂本身使用时不产生额外烟气，更利于环保要求，由于提升了生产效率、获得的更加均匀的精练剂，本发明更加利于工业生产，且更适用于地铁，高铁，航天，船舶等对产品质量及性能稳定性要求更高的工业领域。（4）相较于同时申请的另一份发明，本发明的申请文件额外增加了氯化铜和氯化钙，其中微量的氯化铜可以有效地将铝合金中游离的铁、锌置换出来，提升铝合金的纯净度，消除杂质元素，同时被置换进行的铜可以适当增加铝合金的强度，氯化钙在常规的铝合金冶炼技术中从未使用，但申请人经过理论研究后结合生产实践，确认极微量的钙可以明显提升铝合金的塑性（钙可以提升铝合金的塑性是现有技术中早已有所研究的事情，只是由于较多量的钙对铝合金的坏处大于好处，又从未研究出合适的钙含量标准，因此从未得到实际应用），同时明显减少氢的含量，提升精炼效果及精炼的效率。
具体实施方式
实施例1：
一种高效纯净铝合金环保精炼剂，按重量份包含氯化镁4Kg，氯化钾3Kg，氟化铝3Kg，氯化铜0.1Kg，氯化钙0.05Kg，铝合金环保精炼剂为上述所有成份在机械混合均匀后通过750℃下真空涡流感应熔融获得。
上述高效纯净铝合金环保精炼剂的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①精炼剂原材料准备：准备氯化镁4Kg，氯化钾3Kg，氟化铝3Kg，氯化铜0.1Kg，氯化钙0.05Kg；
2）熔融
①将1）中步骤①获得的原材料混合均匀，获得混合原料；
②将步骤①获得的混合原料置于真空涡流感应热处理炉中，在炉内放置混合原料质量1/2的马氏体不锈钢渣然后机械搅拌均匀；
③将真空涡流感应热处理炉开启，抽真空至10-1Pa，然后升温至750℃至原料完全融化，马氏体不锈钢渣未熔化，然后不断搅拌，持续10min；
④搅拌完成后保温静置至马氏体不锈钢渣沉淀，然后将熔融液体浇入模具内在真空环境下冷却，获得固态物，该固态物即为所需高效纯净铝合金环保精炼剂。
实施例2：
一种高效纯净铝合金环保精炼剂，按重量份包含氯化镁5Kg，氯化钾2Kg，氟化铝4Kg，氯化铜0.2Kg，氯化钙0.1Kg，铝合金环保精炼剂为上述所有成份在机械混合均匀后通过780℃下真空涡流感应熔融获得。
上述高效纯净铝合金环保精炼剂的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①精炼剂原材料准备：准备氯化镁5Kg，氯化钾2Kg，氟化铝4Kg，氯化铜0.2Kg，氯化钙0.1Kg；
2）熔融
①将1）中步骤①获得的原材料混合均匀，获得混合原料；
②将步骤①获得的混合原料置于真空涡流感应热处理炉中，在炉内放置混合原料质量1/2的马氏体不锈钢渣然后机械搅拌均匀；
③将真空涡流感应热处理炉开启，抽真空至10-2Pa，然后升温至780℃至原料完全融化，马氏体不锈钢渣未熔化，然后不断搅拌，持续15min；
④搅拌完成后保温静置至马氏体不锈钢渣沉淀，然后将熔融液体浇入模具内在真空环境下冷却，获得固态物，该固态物即为所需高效纯净铝合金环保精炼剂。
实施例3：
一种高效纯净铝合金环保精炼剂，按重量份包含氯化镁4.5Kg，氯化钾2.5Kg，氟化铝3.5Kg，氯化铜0.15Kg，氯化钙0.08Kg，铝合金环保精炼剂为上述所有成份在机械混合均匀后通过760℃下真空涡流感应熔融获得。
上述高效纯净铝合金环保精炼剂的制造方法，包括以下步骤：
1）生产前准备
①精炼剂原材料准备：准备氯化镁4.5Kg，氯化钾2.5Kg，氟化铝3.5Kg，氯化铜0.15Kg，氯化钙0.08Kg；
2）熔融
①将1）中步骤①获得的原材料混合均匀，获得混合原料；
②将步骤①获得的混合原料置于真空涡流感应热处理炉中，在炉内放置混合原料质量1/2的马氏体不锈钢渣然后机械搅拌均匀；
③将真空涡流感应热处理炉开启，抽真空至10-2Pa，然后升温至760℃至原料完全融化，马氏体不锈钢渣未熔化，然后不断搅拌，持续12min；
④搅拌完成后保温静置至马氏体不锈钢渣沉淀，然后将熔融液体浇入模具内在真空环境下冷却，获得固态物，该固态物即为所需高效纯净铝合金环保精炼剂。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高效纯净铝合金环保精炼剂的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1）生产前准备
①精炼剂原材料准备：按重量份准备氯化镁40份-50份，氯化钾20份-30份，氟化铝30份-40份，氯化铜1份-2份，氯化钙0.5份-1份；
2）熔融
①将1）中步骤①获得的原材料混合均匀，获得混合原料；
②将步骤①获得的混合原料置于真空涡流感应热处理炉中，在炉内放置混合原料质量1/2的马氏体不锈钢渣然后机械搅拌均匀；
③将真空涡流感应热处理炉开启，抽真空至10-1-10-2Pa，然后升温至750℃-780℃至原料完全融化，马氏体不锈钢渣未熔化，然后不断搅拌，持续10min-15min；
④搅拌完成后保温静置至马氏体不锈钢渣沉淀，然后将熔融液体浇入模具内在真空环境下冷却，获得固态物，该固态物即为所需高效纯净铝合金环保精炼剂。
2.一种采用权利要求1所述方法制造的高效纯净铝合金环保精炼剂，其特征在于：按重量份包含氯化镁40份-50份，氯化钾20份-30份，氟化铝30份-40份，氯化铜1份-2份，氯化钙0.5份-1份，铝合金环保精炼剂为上述所有成份在机械混合均匀后通过750℃-780℃下真空涡流感应熔融获得。
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