CN109321789A

CN109321789A - 一种内部组织致密的铝锭及其生产工艺

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Publication number: CN109321789A
Application number: CN201811601716.1A
Authority: CN
Inventors: 何根付; 颜杰; 邓晓军; 蒋冬晴
Original assignee: Jiangsu Fenjie Nonferrous Metal Products Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Fenjie Nonferrous Metal Products Co Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明提供一种内部组织致密的铝锭及其生产工艺，本发明的铝锭的生产工艺包括以下步骤：选出制备所述内部组织致密的铝锭所需的待重熔铝料，通过称重取出适当重量的待重熔铝料。将选出的所述待重熔铝料投入到熔炼炉中进行熔炼，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度控制在670‑710℃，待所述熔炼炉工作预设的时长后，获得第一料。对所述第一料进行取样，利用光谱仪对所取的样品进行检测分析。本发明的铝锭中硅元素的含量较高，使铝锭具有更强的耐高温性和韧性，而且硅的密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性好，使铝锭具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高铝锭的使用寿命。

Description

一种内部组织致密的铝锭及其生产工艺

技术领域

本发明涉及有色金属制造领域，尤其涉及一种内部组织致密的铝锭及其生产工艺。

背景技术

铝及铝合金是有色金属中应用最为广泛的材料之一，铝合金具有密度小、易加工、热膨胀系数低、热导率高等诸多优异性能，因此在日常生产和生活以及航空、汽车、高铁等领域均取得了极为广泛的应用。但随着工业生产的进一步发展，对铝合金性能提出了更高的要求，其强度性能显得尤为重要。现有技术的铝合金中各成分的配比还不够完善，虽然加入了诸多合金元素，但是由于配比的问题，铝合金的内部组织不够致密，太过疏松，导致在投入使用时强度不够，容易变形或断裂。并且，现有技术的铝锭的生产工艺缺少对氢含量的检测步骤，就不能检测铝锭内部组织的疏松程度。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种内部组织致密的铝锭及其生产工艺，目的是解决现有技术的铝合金的内部组织不够致密，且生产工艺中缺少氢含量的检测步骤的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提出一种内部组织致密的铝锭，所述内部组织致密的铝锭包含的元素有：铝、硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬。

所述内部组织致密的铝锭中的各元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%，

其余为铝。

本发明还提出一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，包括以下步骤：选出制备所述内部组织致密的铝锭所需的待重熔铝料，通过称重取出适当重量的待重熔铝料；将选出的所述待重熔铝料投入到熔炼炉中进行熔炼，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度控制在670-710℃，待所述熔炼炉工作预设的时长后，获得第一料；对所述第一料进行取样，利用光谱仪对所取的样品进行检测分析；向检测合格的所述第一料中加入合适配比的合金元素，对所述第一料进行合金化处理，得到第二料，所述合金元素包括硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬，用手持式测温仪控制所述熔炼炉内的温度为650-760℃，合金化时间为80-100分钟；向所述第二料中加入除渣精炼剂，所述除渣精炼剂的含量为所述第二料的0.3%，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度设置为690-710℃，再对除渣精炼完毕的所述第二料进行扒渣，扒渣至无明显浮渣后得到第三料；向所述第三料中加入除气精炼剂，除气精炼的时间为10-40分钟，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度设置为710-730℃，并用压力表监测所述第三料内的氮气压力，当氮气的压力下降至0.25-0.3Mpa时，除气精炼过程结束，得到第四料；对所述第四料进行取样，用真空测试法检测所述第四料中的氢含量；将所述第四料过滤，使用手持式测温仪将待浇铸的所述第四料的温度控制为680-700℃，再将所述第四料向模具中浇铸，每个模具的浇铸时间为2.2-3秒，得到第五料，所述第五料即为成型的铝锭。

较佳地，所述合金元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%。

较佳地，所述真空测试法的步骤为：用坩埚在所述第四料的液面160毫米以下取样；在30秒内将所述坩埚迅速放到真空凝固设备上，盖好真空罩，启动电源；待结束后，关闭电源，从真空内取出样品进行测试；应用电子天平称出所述样品在空气中的重量W1，然后称出所述样品在水中的重量W2，利用公式计算所述第四料的密度，并按照控制标准判断所述第四料中的氢含量。

较佳地，对所述第四料取样的重量为50-80克。

较佳地，所述公式为：所述第四料的密度d=W1/（W1-W2）。

较佳地，本发明的内部组织致密的铝锭的生产工艺还包括以下步骤：对所述第五料进行刮脸操作，且所述刮脸操作覆盖每个第五料的整个表面。

较佳地，刮脸合格的标准为：每个第五料的表面具有的大于2平方厘米的氧化皮不得超过两处。

与现有技术相比，本发明的铝锭中硅元素的含量较高，使铝锭具有更强的耐高温性和韧性，而且硅的密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性好，使铝锭具有很高的抗冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高铝锭的使用寿命。并且，本发明的铝锭的生产工艺对每个步骤的温度和时间都严格要求，配合各合金元素的合适的配比，进一步提高了铝锭的内部组织的致密性。此外，本发明的铝锭的生产工艺中包含对氢含量的检测步骤，可以检测铝锭内部组织的疏松程度，更加保障了铝锭内部组织的致密性。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明涉及一种内部组织致密的铝锭，内部组织致密的铝锭包含的元素有：铝、硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬。

内部组织致密的铝锭中的各元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%，

其余为铝。

硅元素的含量较高，使铝锭具有更强的耐高温性和韧性，而且硅的密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性好，使铝锭具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高铝锭的使用寿命。

本发明还涉及一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，包括以下步骤：

S1、选出制备内部组织致密的铝锭所需的待重熔铝料，通过称重取出适当重量的待重熔铝料。

S2、将选出的待重熔铝料投入到熔炼炉中进行熔炼，用手持式测温仪将熔炼炉内的温度控制在670-710℃，待熔炼炉工作预设的时长后，获得第一料。优选地，每批次投料量控制在2吨至5吨，单批次投料量不大于5吨。

S3、对第一料进行取样，利用光谱仪对所取的样品进行检测分析；向检测合格的第一料中加入合适配比的合金元素，对第一料进行合金化处理，得到第二料，合金元素包括硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬，用手持式测温仪控制熔炼炉内的温度为650-760℃，合金化时间为80-100分钟，此温度和时间可以保证第一料和各合金元素充分混合。

S4、向第二料中加入除渣精炼剂，除渣精炼剂的含量为第二料的0.3%，用手持式测温仪将熔炼炉内的温度设置为690-710℃，此时第二料中大部分浮渣会被除渣精炼剂除去，再对除渣精炼完毕的第二料进行扒渣，扒渣至无明显浮渣后得到第三料，除渣是为了保证成品铝锭的纯度。

S5、向第三料中加入除气精炼剂，除气精炼的时间为10-40分钟，用手持式测温仪将熔炼炉内的温度设置为710-730℃，并用压力表监测第三料内的氮气压力，当氮气的压力下降至0.25-0.3Mpa时，除气精炼过程结束，得到第四料。此过程是为了减少铝液中的含气量，如果含气量过高会引起内部组织过于疏松，导致强度较低。

S6、对第四料进行取样，用真空测试法检测第四料中的氢含量。

优选地，真空测试法的步骤为：

S61、用坩埚在第四料的液面160毫米以下取样，在实际应用中，对第四料取样的重量为50-80克。

S62、在30秒内将坩埚迅速放到真空凝固设备上，盖好真空罩，启动电源。

S63、待结束后，关闭电源，从真空内取出样品进行测试。

S64、应用电子天平称出样品在空气中的重量W1，然后称出样品在水中的重量W2，利用公式计算第四料的密度，并按照控制标准判断第四料中的氢含量，公式为：第四料的密度d=W1/（W1-W2）。如果密度过低，就说明第四料中的气体过多，内部组织过于疏松，就需要对第四料继续除气。

S7、将第四料过滤，使用手持式测温仪将待浇铸的第四料的温度控制为680-700℃，再将第四料向模具中浇铸，每个模具的浇铸时间为2.2-3秒，得到第五料，第五料即为成型的铝锭。

优选地，合金元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%。

优选地，本发明的内部组织致密的铝锭的生产工艺还包括以下步骤S8：对第五料进行刮脸操作，且刮脸操作覆盖每个第五料的整个表面。进一步地，刮脸合格的标准为：每个第五料的表面具有的大于2平方厘米的氧化皮不超过两处。此过程是为了优化成品铝锭的使用效果，由于氧化铝的熔点较高，如果铝锭外表面包覆多过的氧化皮，那么铝锭投入使用时就很难熔化，所以刮脸也是十分重要的步骤。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种内部组织致密的铝锭，其特征在于：所述内部组织致密的铝锭包含的元素有：铝、硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬；

所述内部组织致密的铝锭中的各元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%，

其余为铝。

2.一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

选出制备所述内部组织致密的铝锭所需的待重熔铝料，通过称重取出适当重量的待重熔铝料；

将选出的所述待重熔铝料投入到熔炼炉中进行熔炼，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度控制在670-710℃，待所述熔炼炉工作预设的时长后，获得第一料；

对所述第一料进行取样，利用光谱仪对所取的样品进行检测分析；

向检测合格的所述第一料中加入合适配比的合金元素，对所述第一料进行合金化处理，得到第二料，所述合金元素包括硅、铁、镁、锰、铜、锌、钛、锡、铅、镍和铬，用手持式测温仪控制所述熔炼炉内的温度为650-760℃，合金化时间为80-100分钟；

向所述第二料中加入除渣精炼剂，所述除渣精炼剂的含量为所述第二料的0.3%，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度设置为690-710℃，再对除渣精炼完毕的所述第二料进行扒渣，扒渣至无明显浮渣后得到第三料；

向所述第三料中加入除气精炼剂，除气精炼的时间为10-40分钟，用手持式测温仪将所述熔炼炉内的温度设置为710-730℃，并用压力表监测所述第三料内的氮气压力，当氮气的压力下降至0.25-0.3Mpa时，除气精炼过程结束，得到第四料；

对所述第四料进行取样，用真空测试法检测所述第四料中的氢含量；

将所述第四料过滤，使用手持式测温仪将待浇铸的所述第四料的温度控制为680-700℃，再将所述第四料向模具中浇铸，每个模具的浇铸时间为2.2-3秒，得到第五料，所述第五料即为成型的铝锭。

3.如权利要求2所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于所述合金元素的配比为：

硅 10.2-10.6%，

铁 0.65-0.92%，

镁 0.15-0.28%，

锰 0.15-0.45%，

铜 2.2-2.35%，

锌 ≤0.95%，

钛 ≤0.15%，

锡 ≤0.13%，

铅 ≤0.09%，

镍 ≤0.45%，

铬 ≤0.13%。

4.如权利要求2所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于所述真空测试法的步骤为：

用坩埚在所述第四料的液面160毫米以下取样；

在30秒内将所述坩埚迅速放到真空凝固设备上，盖好真空罩，启动电源；

待结束后，关闭电源，从真空内取出样品进行测试；

应用电子天平称出所述样品在空气中的重量W1，然后称出所述样品在水中的重量W2，利用公式计算所述第四料的密度，并按照控制标准判断所述第四料中的氢含量。

5.如权利要求4所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于对所述第四料取样的重量为50-80克。

6.如权利要求5所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于所述公式为：所述第四料的密度d=W1/（W1-W2）。

7.如权利要求2所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于还包括以下步骤：对所述第五料进行刮脸操作，且所述刮脸操作覆盖每个第五料的整个表面。

8.如权利要求7所述的一种内部组织致密的铝锭的生产工艺，其特征在于刮脸合格的标准为：每个第五料的表面具有的大于2平方厘米的氧化皮不得超过两处。