CN108441656A - 一种铝合金熔炼除钠工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金精炼技术领域，特别涉及一种铝合金熔炼除钠工艺，旨在提高除钠效果，同时减少工艺成本以及时间成本。其主要步骤如下：S1：将合金加至熔炉内，加热熔炼成熔体；S2：将熔炉温度升至710‑725℃，控制温度稳定，使钠元素氧化生成氧化浮渣；S3：继续加热，升高温度至725‑740℃，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体；S4：熔体静置；S5：扒渣，得除钠后的铝合金熔体。其通过在高温下钠元素与氧气反应产生氧化浮渣，以及在密闭高温条件下使钠元素与氮气反应产生叠氮化钠浮渣，从而使钠元素以浮渣形式漂浮在铝熔体表面，再将浮渣捞去，即可得到除钠后的铝合金熔体。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金精炼技术领域，特别涉及一种铝合金熔炼除钠工艺。
背景技术
钠是铝熔体中的微量元素之一，其含量虽然很少，但是其对铝合金铸造加工性能的影响非常大，尤其是对含镁高的铝合金铸锭的热裂纹和热轧时开裂的影响较大。钠作为低熔点杂质存在于合金中，并以游离状态存在于晶界，在其含量甚微的情况下，也会扩大结晶过程中脆性区的下限温度，降低脆性区的强度和延伸率。当合金收缩应力超过其自身强度时，便导致铸锭产生裂纹。
现有技术中，一般在铝熔体精炼时，采用除钠精炼剂进行除钠精炼，但是这种精炼工艺除钠效果较差，为达到工艺指标要求，一般需多次重复精炼，费时费力，且精炼成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金熔炼除钠工艺，旨在提高除钠效果，同时减少工艺成本以及时间成本。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种铝合金熔炼除钠工艺，包括以下步骤：
S1：将合金加至熔炉内，加热熔炼成熔体；
S2：将熔炉温度升至710-725℃，控制温度稳定，使钠元素氧化生成氧化浮渣；
S3：继续加热，升高温度至725-740℃，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体；
S4：熔体静置；
S5：扒渣，得除钠后的铝合金熔体。
进一步的，S2中控制温度为720℃，并维持10min。
进一步的，S3中升高温度至730℃。
进一步的，S3中氮气喷吹时间为30min。
进一步的，在S2和S3之间增加S2’：向熔体中加入丙烯酸铵及催化剂，搅拌。
进一步的，所述催化剂为亚硫酸铵。
本发明具有以下有益效果：
1.通过在炉门打开的状态下，对熔炉加热，使熔炉内熔体温度升高至710℃，并控制温度稳定，维持10min。相比较于其他金属元素，钠元素较活泼，其易氧化，当对熔炉内熔体燃烧加热时，钠与空气中的氧气接触，产生氧化浮渣，从而能够减少铝合金中的部分钠元素。
2.向铝熔体内喷吹氮气，使氮气与钠元素发生反应，以此来消耗钠元素。在密闭高温隔绝的环境下，熔体中的钠元素与氮气发生反应，产生叠氮化钠NaN3，高温下，叠氮化钠以浮渣形式漂浮在铝液表面，从而能够进一步减少铝合金熔体中的钠元素含量；
3.本发明在亚硫酸铵做催化剂的条件下，向熔体中加入丙烯酸铵，熔体中的钠元素与丙烯酸铵反应产生丙烯酸钠，并进一步聚合为聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠作为一种新型功能高分子材料，其分子之间相互产生交联键，形成聚合物，使铝合金熔体中的钠元素被转移至聚丙烯酸钠中，从而减少铝合金熔体中的部分钠元素。且丙烯酸钠与丙烯酸铵共聚物具有一定的粘度，其在熔体内形成絮状物，并逐渐漂浮至熔体上表面，之后将浮渣捞去，得到除钠后的铝熔体。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明披露了一种铝合金熔炼除钠工艺，具体实施方式如下。
实施例1
S1：将重量为一吨的ADC12铝合金投入熔炉中加热，待温度升高至600℃时铝合金开始熔融，待铝合金完全熔化后得到熔体。
S2：继续对熔炉加热，炉门呈打开状态，使熔炉内熔体温度升高至710℃，并控制温度稳定，维持10min，使熔体中的钠元素充分反应。相比较于其他金属元素，钠元素较活泼，其易氧化，当对熔炉内熔体燃烧加热时，钠与空气中的氧气接触，产生氧化浮渣，从而能够减少铝合金中的部分钠元素。
S2’：向熔体中加入10kg丙烯酸铵以及0.8kg的催化剂亚硫酸铵，并充分搅拌熔体，使熔体中的钠元素与丙烯酸铵充分接触。在亚硫酸铵做催化剂的条件下，熔体中的钠元素与丙烯酸铵反应产生丙烯酸钠，并进一步聚合为聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠作为一种新型功能高分子材料，其分子之间相互产生交联键，形成聚合物，使铝合金熔体中的钠元素被转移至聚丙烯酸钠中，从而减少铝合金熔体中的部分钠元素。且丙烯酸钠与丙烯酸铵共聚物具有一定的粘度，其在熔体内形成絮状物，并逐渐漂浮至熔体上表面。
S3：继续在炉门打开的状态下对熔炉加热，使熔体温度升高至725℃；之后，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体30min。在使用氮气喷吹前，确认氮气是否充足，管道是否畅通，有无损坏；并检查氮气纯度显示在99.999，且氮气压力值确认在0.20-0.3Mpa之间。
在密闭高温隔绝的环境下，熔体中的钠元素与氮气发生反应，产生叠氮化钠NaN3，高温下，叠氮化钠以浮渣形式漂浮在铝液表面，从而能够进一步减少铝合金熔体中的钠元素含量。
S4：使熔炉内熔体静置20min，等待钠的氧化浮渣、聚丙烯酸钠、丙烯酸钠与丙烯酸铵的共聚物以及钠的氮化物浮渣漂浮在铝熔体表面。
S5：待浮渣漂浮在铝熔体表面后，进行扒渣作业，扒渣时将渣斗并排放至熔炉门口，用叉车将扒渣耙挑起至2m高度，平稳进入熔炉内，从熔炉最里端向外扒，将浮渣扒至炉台，然后将浮渣全部扒入渣斗内，得除钠后的铝合金熔体，取该熔体进行钠元素检测。
实施例2
S1：将重量为一吨的ADC12铝合金投入熔炉中加热，待温度升高至600℃时铝合金开始熔融，待铝合金完全熔化后得到熔体。
S2：继续对熔炉加热，炉门呈打开状态，使熔炉内熔体温度升高至720℃，并控制温度稳定，维持10min，使熔体中的钠元素充分反应。相比较于其他金属元素，钠元素较活泼，其易氧化，当对熔炉内熔体燃烧加热时，钠与空气中的氧气接触，产生氧化浮渣，从而能够减少铝合金中的部分钠元素。
S2’：向熔体中加入8kg丙烯酸铵以及0.5kg的催化剂亚硫酸铵，并充分搅拌熔体，使熔体中的钠元素与丙烯酸铵充分接触。在亚硫酸铵做催化剂的条件下，熔体中的钠元素与丙烯酸铵反应产生丙烯酸钠，并进一步聚合为聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠作为一种新型功能高分子材料，其分子之间相互产生交联键，形成聚合物，使铝合金熔体中的钠元素被转移至聚丙烯酸钠中，从而减少铝合金熔体中的部分钠元素。且丙烯酸钠与丙烯酸铵共聚物具有一定的粘度，其在熔体内形成絮状物，并逐渐漂浮至熔体上表面。
S3：继续在炉门打开的状态下对熔炉加热，使熔体温度升高至730℃；之后，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体30min。在使用氮气喷吹前，确认氮气是否充足，管道是否畅通，有无损坏；并检查氮气纯度显示在99.999，且氮气压力值确认在0.20-0.3Mpa之间。
在密闭高温隔绝的环境下，熔体中的钠元素与氮气发生反应，产生叠氮化钠NaN3，高温下，叠氮化钠以浮渣形式漂浮在铝液表面，从而能够进一步减少铝合金熔体中的钠元素含量。
S4：使熔炉内熔体静置20min，等待钠的氧化浮渣、聚丙烯酸钠、丙烯酸钠与丙烯酸铵的共聚物以及钠的氮化物浮渣漂浮在铝熔体表面。
S5：待浮渣漂浮在铝熔体表面后，进行扒渣作业，扒渣时将渣斗并排放至熔炉门口，用叉车将扒渣耙挑起至2m高度，平稳进入熔炉内，从熔炉最里端向外扒，将浮渣扒至炉台，然后将浮渣全部扒入渣斗内，得除钠后的铝合金熔体，取该熔体进行钠元素检测。
实施例3
S1：将重量为一吨的ADC12铝合金投入熔炉中加热，待温度升高至600℃时铝合金开始熔融，待铝合金完全熔化后得到熔体。
S2：继续对熔炉加热，炉门呈打开状态，使熔炉内熔体温度升高至725℃，并控制温度稳定，维持8min，使熔体中的钠元素充分反应。相比较于其他金属元素，钠元素较活泼，其易氧化，当对熔炉内熔体燃烧加热时，钠与空气中的氧气接触，产生氧化浮渣，从而能够减少铝合金中的部分钠元素。
S2’：向熔体中加入10kg丙烯酸铵以及0.5kg的催化剂亚硫酸铵，并充分搅拌熔体，使熔体中的钠元素与丙烯酸铵充分接触。在亚硫酸铵做催化剂的条件下，熔体中的钠元素与丙烯酸铵反应产生丙烯酸钠，并进一步聚合为聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠作为一种新型功能高分子材料，其分子之间相互产生交联键，形成聚合物，使铝合金熔体中的钠元素被转移至聚丙烯酸钠中，从而减少铝合金熔体中的部分钠元素。且丙烯酸钠与丙烯酸铵共聚物具有一定的粘度，其在熔体内形成絮状物，并逐渐漂浮至熔体上表面。
S3：继续在炉门打开的状态下对熔炉加热，使熔体温度升高至740℃；之后，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体30min。在使用氮气喷吹前，确认氮气是否充足，管道是否畅通，有无损坏；并检查氮气纯度显示在99.999，且氮气压力值确认在0.20-0.3Mpa之间。
在密闭高温隔绝的环境下，熔体中的钠元素与氮气发生反应，产生叠氮化钠NaN3，高温下，叠氮化钠以浮渣形式漂浮在铝液表面，从而能够进一步减少铝合金熔体中的钠元素含量。
S4：使熔炉内熔体静置20min，等待钠的氧化浮渣、聚丙烯酸钠、丙烯酸钠与丙烯酸铵的共聚物以及钠的氮化物浮渣漂浮在铝熔体表面。
S5：待浮渣漂浮在铝熔体表面后，进行扒渣作业，扒渣时将渣斗并排放至熔炉门口，用叉车将扒渣耙挑起至2m高度，平稳进入熔炉内，从熔炉最里端向外扒，将浮渣扒至炉台，然后将浮渣全部扒入渣斗内，得除钠后的铝合金熔体，取该熔体进行钠元素检测。
对比例1
S1：将重量为一吨的ADC12铝合金投入熔炉中加热，待温度升高至600℃时铝合金开始熔融，待铝合金完全熔化后得到熔体。
S2：继续对熔炉加热，炉门呈打开状态，使熔炉内熔体温度升高至725℃，向其中加入除钠剂50kg，搅拌混合均匀，对铝熔体中的钠进行处理。本实施例中所用除钠剂购买自江苏徐州杰科铝业有限公司，具体型号为铝用除钠剂JK-LCN1050。
S3：使熔炉内熔体静置20min，等待浮渣漂浮在铝熔体表面。
S4：待浮渣漂浮在铝熔体表面后，进行扒渣作业，扒渣时将渣斗并排放至熔炉门口，用叉车将扒渣耙挑起至2m高度，平稳进入熔炉内，从熔炉最里端向外扒，将浮渣扒至炉台，然后将浮渣全部扒入渣斗内，得除钠后的铝合金熔体，取该熔体进行钠元素检测。
对比例2
S1：将重量为一吨的ADC12铝合金投入熔炉中加热，待温度升高至600℃时铝合金开始熔融，待铝合金完全熔化后得到熔体。
S2：继续对熔炉加热，炉门呈打开状态，使熔炉内熔体温度升高至720℃，向其中加入除钠剂80kg，搅拌混合均匀，对铝熔体中的钠进行处理。本实施例中所用除钠剂购买自江苏徐州杰科铝业有限公司，具体型号为铝用除钠剂JK-LCN1050。
S3：使熔炉内熔体静置20min，等待浮渣漂浮在铝熔体表面。
S4：待浮渣漂浮在铝熔体表面后，进行扒渣作业，扒渣时将渣斗并排放至熔炉门口，用叉车将扒渣耙挑起至2m高度，平稳进入熔炉内，从熔炉最里端向外扒，将浮渣扒至炉台，然后将浮渣全部扒入渣斗内，得除钠后的铝合金熔体，取该熔体进行钠元素检测。
对各实施例中铝合金熔炼为熔体后，除钠前(即各实施例步骤S1完成后)，以及除钠完成后熔体中的钠元素含量进行检测，具体检测方法参考《铸造非铁合金》(黄恢元著，机械工业出版社，1999)。结果如下表。
| 编号 | 除钠前(ppm) | 除钠后(ppm) |
| 实施例1 | 49.7 | 8.3 |
| 实施例2 | 49.8 | 8.4 |
| 实施例3 | 52.3 | 7.6 |
| 对比例1 | 51.8 | 17.8 |
| 对比例2 | 49.6 | 15.7 |
从上表中可以看出，实施例1-3以及对比例1-2五个实验条件下，在铝合金熔炼为铝熔体后，除钠前铝合金熔体中的钠元素含量均在50ppm左右，而实施例1-3采用本发明的除钠的方法进行除钠后，钠元素的含量均下降到8ppm左右，使得铝熔体中钠元素的含量大大减小。但是，对比例1和对比例2采用除钠剂除钠，单次除钠后，铝熔体中钠元素的含量大概在15-18ppm之间，其含量依然较高，而该钠元素含量对铝合金压铸的影响依然较大，最终使产品铝合金锭的质量严重受损。
Claims (6)
1.一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将合金加至熔炉内，加热熔炼成熔体；
S2：将熔炉温度升至710-725℃，控制温度稳定，使钠元素氧化生成氧化浮渣；
S3：继续加热，升高温度至725-740℃，关闭熔炉炉门，使用氮气喷吹熔体；
S4：熔体静置；
S5：扒渣，得除钠后的铝合金熔体。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于：S2中控制温度为720℃，并维持10min。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于：S3中升高温度至730℃。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于：S3中氮气喷吹时间为30min。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于：在S2和S3之间增加S2’：向熔体中加入丙烯酸铵及催化剂，搅拌。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金熔炼除钠工艺，其特征在于：所述催化剂为亚硫酸铵。
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|---|---|---|---|
| CN201810465230.3A CN108441656A (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种铝合金熔炼除钠工艺 |
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| CN201810465230.3A CN108441656A (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种铝合金熔炼除钠工艺 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110106377A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-09 | 天津圣金特汽车配件有限公司 | 一种汽车发动机支架铝合金熔炼工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1401938A (en) * | 1973-06-18 | 1975-08-06 | Olin Corp | Purification of molten aluminum and alloys |
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- 2018-05-16 CN CN201810465230.3A patent/CN108441656A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB1401938A (en) * | 1973-06-18 | 1975-08-06 | Olin Corp | Purification of molten aluminum and alloys |
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|---|
| 马荣骏等: "《冶金工业出版社》", 30 June 2014 * |
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| CN110106377A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-09 | 天津圣金特汽车配件有限公司 | 一种汽车发动机支架铝合金熔炼工艺 |
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