CN108913961A - 用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭 - Google Patents

用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭，其解决了现有汽车的发动机中的铝合金活塞力学性能差，活塞机械精加工过程产生的铝屑被浪费的技术问题，其各化学成分的重量百分比为：Si:11.8～12.8％，Cu:3.0～3.5％，Mg:0.7～1.0％，Ni:2.0～2.5％，Ti:0.1～0.2％，Zr:0.09～0.2％，V:0.09～0.18％，P:0.006～0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。本发明广泛用于具有涡轮增压结构的汽车以及插电式混合动力汽车。

Description

用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车行业中的铝锭生产技术领域，具体而言，涉及一种用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭。
背景技术
新能源汽车发展是世界汽车工业发展的焦点，我国更是将其列入七大战略性新兴产业之中，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。2017年4月6日，工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发《汽车产业中长期发展规划》指出，我国新能源汽车发展已由培育期进入成长期，到2025年，新能源汽车占汽车产销20％以上。
加快发展节能与新能源汽车，能够推动绿色发展，培育新的经济增长点，为经济增长和民生改善注入新动力。
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源，技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车、增程式电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车等。对于插电式混合动力汽车，其动力装置包括发动机和电动机，发动机和电动机两种动力装置根据实际工况切换工作。活塞是发动机的关键零件，它在运行过程中它承受交变的机械负荷同时又承受热负荷，是发动机中工作条件最为恶劣的零部件。
目前插电式混合动力汽车的大部分发动机采用铝合金活塞，发动机工作时，由于活塞顶部直接与高温燃气接触，燃气的最高温度可达2500K以上，因此活塞的温度也很高，因高温时材料的力学性能降低，甚至发生高温蠕变。当顶部温度超过640K～700K时还会产生热裂现象。第一环槽处超过80K～500K时，就会造成活塞环粘结。活塞温度高且往复变速运动，润滑困难，所以极易磨损。在进气时活塞又接触到冷的可燃气体，造成温度不均匀，产生的热应力容易使活塞变形和活塞顶表面开裂。因此要求活塞具有：(1)足够的强度、刚度和韧性；(2)良好的导热性和极小的热膨胀性；(3)很小的重量，以保持很小的惯性力；(4)良好的润滑性和耐磨性，以提高寿命。
现有的插电式混合动力汽车上的铝合金活塞具体有四种铝合金材料，第一种是Al-Cu-Si系合金，第二种是Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金，第三种是Al-Cu-Ni-Mg系合金，第四种是过共晶Al-Si-Cu-Mg系合金。然而，这四种合金的抗拉强度等力学性能以及切削性能比较差，仍然不能满足插电式混合动力汽车发动机的要求。
活塞的生产工艺是，先使用铝锭铸造成活塞毛坯，再对活塞毛坯进行机械加工形成活塞成品。
在活塞的机械加工过程中，对活塞毛坯进行切削加工时，切屑产生的铝屑约占铸件重量的20％左右，最高达30％。目前大部分铝屑被浪费掉，不仅浪费了资源，而且污染了环境，这不符合我国的高质量经济发展方式的国家战略政策。
因此，如何回收利用活塞产品机加工过程中产生的铝屑，已成为本领域技术人员迫切解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有汽车或插电式混合动力汽车的发动机中的铝合金活塞力学性能差，活塞机械精加工过程产生的铝屑被浪费的技术问题，提供一种提高活塞力学性能，降低活塞成本，回收利用铝屑，节省资源，节能环保的用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭。
本发明的技术方案是提供一种用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭，各化学成分的重量百分比为：Si:11.8～12.8％，Cu:3.0～3.5％，Mg:0.7～1.0％，Ni:2.0～2.5％，Ti:0.1～0.2％，Zr:0.09～0.2％，V:0.09～0.18％，P:0.006～0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
本发明还提供一种使用活塞加工用铝锭生产设备生产用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭的工艺方法，活塞加工用铝锭生产设备包括集屑箱、刮板式提升机、脱油甩干机、螺旋送料机、脱油回转烘干炉、螺旋输送机、铝屑熔化炉、保温炉、铝锭浇铸机、铝屑熔化炉排烟口抽烟罩、保温炉排烟口抽烟罩、回收管道、离心风机和输送管道，所述刮板式提升机连接于集屑箱和脱油甩干机之间，所述脱油甩干机的出料口与螺旋送料机的输入端连接，螺旋送料机的输出端与脱油回转烘干炉的进料口连接，脱油回转烘干炉的铝屑排出口与螺旋输送机的输入端连接，螺旋输送机的输出端与铝屑熔化炉的铝屑入口连接，铝屑熔化炉的液体出口与保温炉的受液口连接，保温炉的出液口与铝锭浇铸机连接；铝屑熔化炉和保温炉设有排烟口，所述铝屑熔化炉排烟口抽烟罩罩在铝屑熔化炉的排烟口上，所述保温炉排烟口抽烟罩罩在保温炉的排烟口上，铝屑熔化炉排烟口抽烟罩通过管道与回收管道连接，保温炉排烟口抽烟罩与回收管道连接，回收管道与离心风机的入口连接；输送管道的一端与离心风机的出口连接，另一端与脱油回转烘干炉连接；所述活塞加工用铝锭的生产设备还包括焚烧炉、热交换器、烘干炉燃烧器助燃风管道、风机和进风管道，所述焚烧炉设有排气口，所述热交换器设有介质入口、介质出口、空气入口和空气出口，脱油回转烘干炉设有烟气出口和烘干炉燃烧器，所述脱油回转烘干炉的烟气出口通过管道与焚烧炉的燃烧室连接，所述热交换器的介质入口与焚烧炉的排气口连接；进风管道的一端与风机的出口连接，另一端与热交换器的空气入口连接；所述烘干炉燃烧器助燃风管道的一端与热交换器的空气出口连接，另一端与脱油回转烘干炉连接；所述烘干炉燃烧器助燃风管道连接有放气管道，所述放气管道连接有阀门；所述活塞加工用铝锭的生产设备还包括烟气除尘塔和烟囱，所述铝屑熔化炉的炉门连接有炉门抽烟罩，炉门抽烟罩通过管道和离心风机与烟气除尘塔的入口连接，烟气除尘塔的出口通过管道与烟囱连接；所述保温炉的炉门连接有炉门抽烟罩，保温炉的炉门处的炉门抽烟罩通过管道与烟气除尘塔前面的离心风机的入口连接；
工艺方法包括以下步骤：
(1)收集Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金活塞机械加工过程中产生的铝屑；
(2)使用粉碎机将铝屑切削粉碎；
(3)将粉碎后铝屑倒入集屑箱中；
(4)刮板式提升机工作将集屑箱中粉碎后的铝屑输送到脱油甩干机中进行油水分离处理；
(5)脱油甩干机中的铝屑从其出料口输出后被螺旋送料机输送到脱油回转烘干炉中进行烘干处理，烘干温度为370℃，烘干时间为5分钟；
(6)干燥的铝屑从脱油回转烘干炉的铝屑排出口输出被螺旋输送机输送到铝屑熔化炉中，铝屑被熔炼为铝水，保持铝水的温度为710～720℃；
(7)将重熔用铝锭，铜，镍和硅加入铝屑熔化炉中熔炼，形成铝液；
(8)将铝屑熔化炉的温度升至740℃打渣除气；
(9)打渣除气之后向铝屑熔化炉内添加除钙剂进行除钙处理；
(10)扒渣处理；
(11)将铝屑熔化炉中的铝液放出，送入保温炉中，保证保温炉内的铝液量不低于3吨，保温炉的炉温控制在850～860℃；
(12)向保温炉中添加铝磷合金，锆，钒和钛，铝磷合金的投入量是保温炉内铝液总重量的0.5％～0.6％，搅炉5分钟，之后静止15分钟；使各化学成分的重量百分比为：Si:11.8～12.8％，Cu:3.0～3.5％，Mg:0.7～1.0％，Ni:2.0～2.5％，Ti:0.1～0.2％，Zr:0.09～0.2％，V:0.09～0.18％，P:0.006～0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al；
(13)取样做金相检测；
(14)金相检测合格后，使保温炉放料输出铝合金液体到铝锭浇铸机；
(15)由铝锭浇铸机生产出铝锭。
优选地，重熔用铝锭的牌号是Al99.70，步骤(8)中使用时除气剂配合使用氮气；步骤(9)中使用到的除钙剂的投入量是铝屑熔化炉内铝液总重量的0.3％～0.45％。
优选地，各化学成分的重量百分比为：Si:12％，Cu:3.2％，Mg:0.8％，Ni:2.2％，Ti:0.15％，Zr:0.12％，V:0.11％，P:0.01％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
优选地，铝屑熔化炉排烟口抽烟罩与回收管道之间的管道设有引导管，保温炉排烟口抽烟罩与回收管道之间设有引导管，引导管的横截面积先收缩再扩张；输送管道的末端设有螺纹槽；回收管道和输送管道的内壁上设有0.5mm厚的纳米Fe2O3层。
本发明的有益效果是：
实现铝屑再生、再利用，能使能耗、辅料消耗大大降低，降低成本，节约资源。此外，还在环境保护、改善人类生态环境等各方面都具有十分重要的意义。因此，本发明具有良好的经济效益和社会效益。
铝锭产品的生产效率高。对铝屑熔化炉和保温炉工作过程中产生烟气的热量进行回收利用，达到节能环保的效果。并且对烟气进行焚烧净化处理，避免污染环境和危害人们身体健康。烟气被催化后，可改善净化效果。
脱油回转烘干炉产生的烟气被焚烧炉净化处理，避免污染环境和危害人们健康。焚烧过程产生的高温气体在热交换器中进行换热处理，新鲜空气被加热后用在脱油回转烘干炉的工作过程中，使燃烧效率更高，燃烧更稳定，使炉内温度稳定，提高烘干效果，进一步能提高最终铝锭产品的质量。
铝锭被铸造成活塞毛坯，活塞毛坯经过机械精加工成活塞，该活塞就具有以下特点：(1)导热性良好，能够使活塞顶面的温度快速降低，提高发动机的压缩比，并且使混合气体不会产生自燃，从而提高发动机的功率；(2)受热变形小；(3)重量轻，工作时惯性力矩小，运行平稳；(4)可切削性较好；(5)铝锭成本低，降低活塞的成本。
活塞加工用铝锭的合金组织均匀，晶粒细化，晶界强化，线膨胀系数减小，从而明显提高强度、硬度，增强体积稳定性和切削加工性能。生产出的活塞加工用铝锭的抗拉强度是23.24～26.5kgf/mm2。
生产出的活塞加工用铝锭的金相结构如图8所示。
本发明特别适用于具有涡轮增压结构的汽车。
本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
图1是活塞加工用铝锭的生产设备的结构示意图；
图2是活塞加工用铝锭的生产设备的平面布局图；
图3是铝屑熔化炉的炉门处连接净化系统的示意图；
图4是在铝屑熔化炉和保温炉与脱油回转烘干炉之间安装烟气回收装置的示意图；
图5是引导管的剖视图；
图6是输送管道的末端设有螺纹槽的示意图；
图7是烘干炉燃烧器助燃风管道与烘干炉燃烧器连接的示意图；
图8是铝锭产品的金相检测的金相结构照片。
图中符号说明：
1.集屑箱，2.刮板式提升机，3.脱油甩干机，4.螺旋送料机，5.脱油回转烘干炉，5-1.烘干炉燃烧器，5-2.管道，6.螺旋输送机，7.铝屑熔化炉，8.保温炉，9.铝锭浇铸机，10.钢结构支撑框架，11.焚烧炉，12.热交换器，13.烘干炉燃烧器助燃风管道，14.风机，15.进风管道，16.放气管道，17.铝屑熔化炉排烟口抽烟罩，18.保温炉排烟口抽烟罩，19.回收管道，20.离心风机，21.输送管道，21-1.螺纹槽，22.炉门抽烟罩，23.管道，24.离心风机，25.烟气除尘塔，26.管道，27.烟囱，28.引导管，29.引导管。
具体实施方式
以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，活塞加工用铝锭的生产设备包括集屑箱1、刮板式提升机2、脱油甩干机3、螺旋送料机4、脱油回转烘干炉5、螺旋输送机6、铝屑熔化炉7、保温炉8、铝锭浇铸机9、焚烧炉11、热交换器12、烘干炉燃烧器助燃风管道13、风机14、进风管道15、放气管道16、铝屑熔化炉排烟口抽烟罩17、保温炉排烟口抽烟罩18、回收管道19、离心风机20、输送管道21，集屑箱1埋置在厂房的地面以下，脱油甩干机3、螺旋送料机4、脱油回转烘干炉5、焚烧炉11、风机14安装在钢结构支撑框架10上，螺旋输送机6、铝屑熔化炉7、保温炉8、铝锭浇铸机9安装在地面上。离心风机20通过安装在地面上的支架支撑固定好，烘干炉燃烧器助燃风管道13、输送管道21、回收管道19也通过安装在地面上的支架支撑固定好。
刮板式提升机2连接于集屑箱1和脱油甩干机3之间，集屑箱1内的铝屑通过刮板式提升机2被运送到脱油甩干机3中，脱油甩干机3能够将从其进料口送入的铝屑中掺杂的防锈乳化切削油、防锈油、切削液、乳化液等液体去除。
脱油甩干机3的出料口与螺旋送料机4的输入端连接，螺旋送料机4的输出端与脱油回转烘干炉5的进料口连接。脱油回转烘干炉5的铝屑排出口与螺旋输送机6的输入端连接，脱油回转烘干炉5的进料口的高度大于铝屑排出口的高度。脱油回转烘干炉5左端位置的烟气出口通过管道5-2与焚烧炉11的燃烧室连接，脱油回转烘干炉5设有烘干炉燃烧器5-1。热交换器12的介质入口与焚烧炉11的排气口连接；进风管道15的一端与风机14连接，另一端与热交换器12的空气入口连接；烘干炉燃烧器助燃风管道13的一端与热交换器12的空气出口连接，另一端与脱油回转烘干炉5的右端连接。放气管道16与烘干炉燃烧器助燃风管道13连接，放气管道16上连接有阀门。
烘干炉燃烧器5-1产生火焰，加入到脱油回转烘干炉5内的可燃物被点燃，使炉内达到高温状态，铝屑在脱油回转烘干炉5的转筒转动的情况下从左向右移动并被烘干，除去水分、油、润滑剂等。脱油回转烘干炉5产生的烟气从其烟气出口进入到焚烧炉11中被焚烧，这样烟气就被净化，避免污染环境和危害人们健康。焚烧炉11的排气口输出的高温气体从热交换器12的介质入口进入，从热交换器12的介质出口流出，风机14将环境中的空气从热交换器12的空气入口送入，空气被加热后从热交换器12的空气出口输出，被加热的空气从烘干炉燃烧器助燃风管道13进入到脱油回转烘干炉5的内腔中。从热交换器12的介质出口输出的低温气体被送入烟气除尘塔进行处理。
烘干炉燃烧器助燃风管道13与脱油回转烘干炉5的内腔连通，烘干炉燃烧器助燃风管道13向脱油回转烘干炉5内腔输送热空气，有助于炉内可燃物的燃烧，使燃烧效率更高，燃烧更稳定，使炉内温度稳定，提高烘干效果，进一步能提高最终铝锭产品的质量。同时，焚烧炉11输出高温气体的热量被回收利用，达到节能的效果。
可以通过放气管道16上的阀门来调整烘干炉燃烧器助燃风管道13输送的空气流量。对于烘干炉燃烧器助燃风管道13输出端的设置，还可以连接至烘干炉燃烧器5-1，烘干炉燃烧器助燃风管道13输出的热空气供给烘干炉燃烧器5-1点火时使用，如图7所示。
需要说明的是，也可以不安装热交换器12、进风管道15、风机14、烘干炉燃烧器助燃风管道13、放气管道16，直接将焚烧炉11输出的高温气体送到烟气除尘塔进行处理。
螺旋输送机6的输出端与铝屑熔化炉7的铝屑入口连接，铝屑熔化炉7的液体出口与保温炉8的受液口连接，保温炉8的出液口与铝锭浇铸机9连接。
铝屑熔化炉排烟口抽烟罩17罩在铝屑熔化炉7的排烟口上，保温炉排烟口抽烟罩18罩在保温炉8的排烟口上，铝屑熔化炉排烟口抽烟罩17通过一端管道与回收管道19连接，保温炉排烟口抽烟罩18与回收管道19连接，回收管道19与离心风机20的入口连接；输送管道21的一端与离心风机20的出口连接，另一端与脱油回转烘干炉5的工作腔室连通。
在离心风机20的作用下，铝屑熔化炉7产生的烟气依次经过铝屑熔化炉排烟口抽烟罩17、回收管道19、输送管道21进入到脱油回转烘干炉5的工作腔室中，保温炉8产生的烟气依次经过保温炉排烟口抽烟罩18、回收管道19、输送管道21进入到脱油回转烘干炉5的工作腔室中。铝屑熔化炉7和保温炉8输出烟气的温度比较高，高温的烟气进入到脱油回转烘干炉5的工作腔室中，高温烟气的热量被回收利用，有利于脱油回转烘干炉5的工作，能够使脱油回转烘干炉5内的铝屑干燥、脱油过程处理的更好，达到设计要求，进一步能提高最终铝锭产品的质量。同时，热量被回收能够达到节能环保的效果。进入脱油回转烘干炉5的工作腔室内高温烟气的热量被利用后，再从管道5-2进入焚烧炉11中被焚烧，进一步被净化处理。
在铝屑熔化炉7的炉门处安装炉门抽烟罩22，炉门抽烟罩22通过管道23与离心风机24的入口连接，离心风机24的出口通过管道与烟气除尘塔25的入口连接，烟气除尘塔25的出口通过管道26与烟囱27连接。铝屑熔化炉7的炉门打开时产生的烟气被烟气除尘塔25净化处理。同理，在保温炉8的炉门处安装炉门抽烟罩，该炉门抽烟罩通过管道与管道23连通，保温炉8的炉门打开时产生的烟气被烟气除尘塔25净化处理。
如图4和5，可以将铝屑熔化炉排烟口抽烟罩17与回收管道19之间的管道设置一段引导管28，在保温炉排烟口抽烟罩18与回收管道19之间设置一段引导管29。引导管28和引导管29的横截面积先收缩再扩张，能够提高烟气的流速，有利于将铝屑熔化炉7和保温炉8产生的烟气输送到脱油回转烘干炉5中。
如图6所示，在输送管道21的末端(也就是靠近脱油回转烘干炉5的部分)设置螺纹槽21-1，螺纹槽21-1是呈螺旋状的凹槽。在螺纹槽21-1的作用下，从输送管道21输出的烟气的流速更快，稳定性更高，有利于将铝屑熔化炉7和保温炉8产生的烟气输送到脱油回转烘干炉5中。
回收管道19和输送管道21的材质可以采用公知的铁皮或钢。为了进一步改善铝屑熔化炉7和保温炉8输出烟气的回收处理，在回收管道19和输送管道21的内壁上制备一层0.5mm厚的纳米Fe2O3，纳米Fe2O3层不仅具有耐高温、防腐的特性，还具有催化作用，铝屑熔化炉7和保温炉8输出的烟气经过回收管道19和输送管道21被催化，有利于烟气在焚烧炉11中的焚烧净化处理。
实施例1
使用前述活塞加工用铝锭的生产设备进行铝锭生产的工艺方法包括以下步骤：
第一步，收集Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金活塞机械加工过程中产生的铝屑，准备好重熔用铝锭，金属配料，化学试剂以及生产器具等。化学试剂、金属配料为市购。打渣剂、除气剂、氮气和除钙剂均可以使用从市场上购买的产品，打渣剂、除气剂、除钙剂可以从张家港市洁雅冶金应用技术有限公司购买获得。重熔用铝锭采用陕西有色榆林新材料有限责任公司生产的牌号为Al99.70的重熔用铝锭，其化学成分表如下：
第二步，使用粉碎机将铝屑切削粉碎。
第三步，将粉碎后铝屑倒入集屑箱1中。
第四步，刮板式提升机2工作将集屑箱1中粉碎后的铝屑输送到脱油甩干机3中进行油水分离处理。
第五步，脱油甩干机3中的铝屑从其出料口输出后被螺旋送料机4输送到脱油回转烘干炉5中进行烘干处理，烘干温度为370℃，烘干时间为5分钟。
第六步，干燥的铝屑从脱油回转烘干炉5的铝屑排出口输出后被螺旋输送机6输送到铝屑熔化炉7中，铝屑被熔炼为铝水，保持铝水的温度为710～720℃。铝屑熔化炉7产生的烟气被回收利用并做净化处理。
第七步，将重熔用铝锭，铜(Cu)，镍(Ni)和硅(Si)加入铝屑熔化炉7中熔炼，形成铝液。
第八步，将铝屑熔化炉7的温度升至740℃打渣除气，使用的打渣剂和除气剂都是粉沫，打渣剂和除气剂同时放在一个容器中，用一罐氮气将打渣剂和除气剂吹到铝液中，打渣剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％，除气剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％。比如，当铝屑熔化炉7中铝液总重量时3000Kg时，打渣剂的重量是2.5Kg，除气剂的重量是2.5Kg。
第九步，打渣除气之后向铝屑熔化炉7内添加除钙剂进行除钙处理，除钙剂的投入量是铝屑熔化炉7内铝液总重量的0.3％～0.45％。
第十步，进行扒渣处理。
第十一步，将铝屑熔化炉7中的铝液放出，送入保温炉8中，保证保温炉8内的铝液量不低于3吨，保温炉8的炉温控制在850～860℃。
第十二步，向保温炉8中添加铝磷合金，锆(Zr)，钒(V)和钛(Ti)，铝磷合金的投入量是保温炉8内铝液总重量的0.5％～0.6％，搅炉5分钟，之后静止15分钟；使各化学成分的重量百分比为：Si:11.8％，Cu:3.0％，Mg:0.7％，Ni:2％，Ti:0.1％，Zr:0.09％，V:0.09％，P:0.006％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
取样做化学成分分析确定各成分配比合格。
第十三步，取样做金相检测和力学检测。
第十四步，金相检测合格后，使保温炉8放料输出铝合金液体到铝锭浇铸机9。
第十五步，由铝锭浇铸机9生产出铝锭。铝锭浇铸机9生产出的铝锭就可以进一步铸造活塞毛坯和机械加工成活塞成品了。
实施例2
使用前述活塞加工用铝锭的生产设备进行铝锭生产的工艺方法包括以下步骤：
第一步，收集Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金活塞机械加工过程中产生的铝屑，准备好重熔用铝锭，金属配料，化学试剂以及生产器具等。化学试剂、金属配料为市购。重熔用铝锭采用陕西有色榆林新材料有限责任公司生产的牌号为Al99.70的重熔用铝锭，其化学成分表如下：
第二步，使用粉碎机将铝屑切削粉碎。
第三步，将粉碎后铝屑倒入集屑箱1中。
第四步，刮板式提升机2工作将集屑箱1中粉碎后的铝屑输送到脱油甩干机3中进行油水分离处理。
第五步，脱油甩干机3中的铝屑从其出料口输出后被螺旋送料机4输送到脱油回转烘干炉5中进行烘干处理，烘干温度为370℃，烘干时间为5分钟。
第六步，干燥的铝屑从脱油回转烘干炉5的铝屑排出口输出后被螺旋输送机6输送到铝屑熔化炉7中，铝屑被熔炼为铝水，保持铝水的温度为710～720℃。铝屑熔化炉7产生的烟气被回收利用并做净化处理。
第七步，将重熔用铝锭，铜(Cu)，镍(Ni)和硅(Si)加入铝屑熔化炉7中熔炼，形成铝液。
第八步，将铝屑熔化炉7的温度升至740℃打渣除气，使用的打渣剂和除气剂都是粉沫，打渣剂和除气剂同时放在一个容器中，用一罐氮气将打渣剂和除气剂吹到铝液中，打渣剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％，除气剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％。
第九步，打渣除气之后向铝屑熔化炉7内添加除钙剂进行除钙处理，除钙剂的投入量是铝屑熔化炉7内铝液总重量的0.3％～0.45％。
第十步，进行扒渣处理。
第十一步，将铝屑熔化炉7中的铝液放出，送入保温炉8中，保证保温炉8内的铝液量不低于3吨，保温炉8的炉温控制在850～860℃。
第十二步，向保温炉8中添加铝磷合金，锆(Zr)，钒(V)和钛(Ti)，铝磷合金的投入量是保温炉8内铝液总重量的0.5％～0.6％，搅炉5分钟，之后静止15分钟；使各化学成分的重量百分比为：Si:12％，Cu:3.2％，Mg:0.8％，Ni:2.2％，Ti:0.15％，Zr:0.12％，V:0.11％，P:0.01％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
取样做化学成分分析确定各成分配比合格。
第十三步，取样做金相检测和力学检测。
第十四步，金相检测合格后，使保温炉8放料输出铝合金液体到铝锭浇铸机9。
第十五步，由铝锭浇铸机9生产出铝锭。铝锭浇铸机9生产出的铝锭就可以进一步铸造活塞毛坯和机械加工成活塞成品了。
实施例3
使用前述活塞加工用铝锭的生产设备进行铝锭生产的工艺方法包括以下步骤：
第一步，收集Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金活塞机械加工过程中产生的铝屑，准备好重熔用铝锭，金属配料，化学试剂以及生产器具等。化学试剂、金属配料为市购。重熔用铝锭采用陕西有色榆林新材料有限责任公司生产的牌号为Al99.70的重熔用铝锭，其化学成分表如下：
第二步，使用粉碎机将铝屑切削粉碎。
第三步，将粉碎后铝屑倒入集屑箱1中。
第四步，刮板式提升机2工作将集屑箱1中粉碎后的铝屑输送到脱油甩干机3中进行油水分离处理。
第五步，脱油甩干机3中的铝屑从其出料口输出后被螺旋送料机4输送到脱油回转烘干炉5中进行烘干处理，烘干温度为370℃，烘干时间为5分钟。
第六步，干燥的铝屑从脱油回转烘干炉5的铝屑排出口输出后被螺旋输送机6输送到铝屑熔化炉7中，铝屑被熔炼为铝水，保持铝水的温度为710～720℃。铝屑熔化炉7产生的烟气被回收利用并做净化处理。
第七步，将重熔用铝锭，铜(Cu)，镍(Ni)和硅(Si)加入铝屑熔化炉7中熔炼，形成铝液。
第八步，将铝屑熔化炉7的温度升至740℃打渣除气，使用的打渣剂和除气剂都是粉沫，打渣剂和除气剂同时放在一个容器中，用一罐氮气将打渣剂和除气剂吹到铝液中，打渣剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％，除气剂的使用量是铝屑熔化炉7中铝液总重量0.08％～0.09％。
第九步，打渣除气之后向铝屑熔化炉7内添加除钙剂进行除钙处理，除钙剂的投入量是铝屑熔化炉7内铝液总重量的0.3％～0.45％。
第十步，进行扒渣处理。
第十一步，将铝屑熔化炉7中的铝液放出，送入保温炉8中，保证保温炉8内的铝液量不低于3吨，保温炉8的炉温控制在850～860℃。
第十二步，向保温炉8中添加铝磷合金，锆(Zr)，钒(V)和钛(Ti)，铝磷合金的投入量是保温炉8内铝液总重量的0.5％～0.6％，搅炉5分钟，之后静止15分钟；使各化学成分的重量百分比为：Si:12.8％，Cu:3.5％，Mg:1.0％，Ni:2.5％，Ti:0.2％，Zr:0.2％，V:0.18％，P:0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
取样做化学成分分析确定各成分配比合格。
第十三步，取样做金相检测和力学检测。
第十四步，金相检测合格后，使保温炉8放料输出铝合金液体到铝锭浇铸机9。
第十五步，由铝锭浇铸机9生产出铝锭。铝锭浇铸机9生产出的铝锭就可以进一步铸造活塞毛坯和机械加工成活塞成品了。
以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神的情况下，本发明可以有各种更改和变化。

Claims (5)

1.一种用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭，其特征是，各化学成分的重量百分比为：Si:11.8～12.8％，Cu:3.0～3.5％，Mg:0.7～1.0％，Ni:2.0～2.5％，Ti:0.1～0.2％，Zr:0.09～0.2％，V:0.09～0.18％，P:0.006～0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
2.一种使用活塞加工用铝锭生产设备生产用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭的工艺方法，其特征是：
所述活塞加工用铝锭生产设备包括集屑箱、刮板式提升机、脱油甩干机、螺旋送料机、脱油回转烘干炉、螺旋输送机、铝屑熔化炉、保温炉、铝锭浇铸机、铝屑熔化炉排烟口抽烟罩、保温炉排烟口抽烟罩、回收管道、离心风机和输送管道，所述刮板式提升机连接于集屑箱和脱油甩干机之间，所述脱油甩干机的出料口与螺旋送料机的输入端连接，螺旋送料机的输出端与脱油回转烘干炉的进料口连接，脱油回转烘干炉的铝屑排出口与螺旋输送机的输入端连接，螺旋输送机的输出端与铝屑熔化炉的铝屑入口连接，铝屑熔化炉的液体出口与保温炉的受液口连接，保温炉的出液口与铝锭浇铸机连接；铝屑熔化炉和保温炉设有排烟口，所述铝屑熔化炉排烟口抽烟罩罩在铝屑熔化炉的排烟口上，所述保温炉排烟口抽烟罩罩在保温炉的排烟口上，铝屑熔化炉排烟口抽烟罩通过管道与回收管道连接，保温炉排烟口抽烟罩与回收管道连接，回收管道与离心风机的入口连接；输送管道的一端与离心风机的出口连接，另一端与脱油回转烘干炉连接；所述活塞加工用铝锭的生产设备还包括焚烧炉、热交换器、烘干炉燃烧器助燃风管道、风机和进风管道，所述焚烧炉设有排气口，所述热交换器设有介质入口、介质出口、空气入口和空气出口，脱油回转烘干炉设有烟气出口和烘干炉燃烧器，所述脱油回转烘干炉的烟气出口通过管道与焚烧炉的燃烧室连接，所述热交换器的介质入口与焚烧炉的排气口连接；进风管道的一端与风机的出口连接，另一端与热交换器的空气入口连接；所述烘干炉燃烧器助燃风管道的一端与热交换器的空气出口连接，另一端与脱油回转烘干炉连接；所述烘干炉燃烧器助燃风管道连接有放气管道，所述放气管道连接有阀门；所述活塞加工用铝锭的生产设备还包括烟气除尘塔和烟囱，所述铝屑熔化炉的炉门连接有炉门抽烟罩，炉门抽烟罩通过管道和离心风机与烟气除尘塔的入口连接，烟气除尘塔的出口通过管道与烟囱连接；所述保温炉的炉门连接有炉门抽烟罩，保温炉的炉门处的炉门抽烟罩通过管道与烟气除尘塔前面的离心风机的入口连接；
所述工艺方法包括以下步骤：
(1)收集Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金活塞机械加工过程中产生的铝屑；
(2)使用粉碎机将铝屑切削粉碎；
(3)将粉碎后铝屑倒入集屑箱中；
(4)刮板式提升机工作将集屑箱中粉碎后的铝屑输送到脱油甩干机中进行油水分离处理；
(5)脱油甩干机中的铝屑从其出料口输出后被螺旋送料机输送到脱油回转烘干炉中进行烘干处理，烘干温度为370℃，烘干时间为5分钟；
(6)干燥的铝屑从脱油回转烘干炉的铝屑排出口输出被螺旋输送机输送到铝屑熔化炉中，铝屑被熔炼为铝水，保持铝水的温度为710～720℃；
(7)将重熔用铝锭，铜，镍和硅加入铝屑熔化炉中熔炼，形成铝液；
(8)将铝屑熔化炉的温度升至740℃打渣除气；
(9)打渣除气之后向铝屑熔化炉内添加除钙剂进行除钙处理；
(10)扒渣处理；
(11)将铝屑熔化炉中的铝液放出，送入保温炉中，保证保温炉内的铝液量不低于3吨，保温炉的炉温控制在850～860℃；
(12)向保温炉中添加铝磷合金，锆，钒和钛，铝磷合金的投入量是保温炉内铝液总重量的0.5％～0.6％，搅炉5分钟，之后静止15分钟；使各化学成分的重量百分比为：Si:11.8～12.8％，Cu:3.0～3.5％，Mg:0.7～1.0％，Ni:2.0～2.5％，Ti:0.1～0.2％，Zr:0.09～0.2％，V:0.09～0.18％，P:0.006～0.02％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al；
(13)取样做金相检测；
(14)金相检测合格后，使保温炉放料输出铝合金液体到铝锭浇铸机；
(15)由铝锭浇铸机生产出铝锭。
3.根据权利要求2所述的使用活塞加工用铝锭生产设备生产用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭的工艺方法，其特征是，所述重熔用铝锭的牌号是Al99.70，所述步骤(8)中使用时除气剂配合使用氮气；所述步骤(9)中使用到的除钙剂的投入量是铝屑熔化炉内铝液总重量的0.3％～0.45％。
4.根据权利要求3所述的使用活塞加工用铝锭生产设备生产用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭的工艺方法，其特征是，所述步骤(12)中，各化学成分的重量百分比为：Si:12％，Cu:3.2％，Mg:0.8％，Ni:2.2％，Ti:0.15％，Zr:0.12％，V:0.11％，P:0.01％，Fe:≤0.5％，Mn:≤0.2％，Zn:≤0.12％，Cr:≤0.05％，Pb:≤0.01％，Sn:≤0.02％，Sr:≤0.002％，Na:≤0.001％，Ca:≤0.005％，Sb:≤0.005％，余量为Al。
5.根据权利要求4所述的使用活塞加工用铝锭生产设备生产用于涡轮增压汽车使用的活塞铝锭的工艺方法，其特征是，所述铝屑熔化炉排烟口抽烟罩与回收管道之间的管道设有引导管，所述保温炉排烟口抽烟罩与回收管道之间设有引导管，所述引导管的横截面积先收缩再扩张；输送管道的末端设有螺纹槽；所述回收管道和输送管道的内壁上设有0.5mm厚的纳米Fe2O3层。
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