CN109439972A - 一种重熔用铝合金锭及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种重熔用铝合金锭，所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.5‑9.5%、Fe≤0.45%、Mg0.15‑0.25%、Cu2.4‑2.8%、Zn≤0.9%、Sn≤0.2%，余量均为Al。重熔用铝合金锭的制备工艺，包括配料、投料熔化、合金化、除渣精炼、除气精炼、浇铸、炉后检测、码锭包装以及检斤入库等步骤。本发明通过对标准的ADC10铝合金的成分含量进行微调，将Cu的含量适量降低、Si的含量适当调高，以及将Fe的含量适当降低，可以进一步改善ADC10铝合金的韧性和耐腐蚀性。

Description

一种重熔用铝合金锭及其制备工艺

技术领域

本发明涉及有色金属领域，尤其涉及一种重熔用铝合金锭及其制备工艺。

背景技术

铝合金锭是以纯铝及回收铝为原料，依照国际标准或特殊要求添加其他元素，如:硅(Si)、铜 (Cu)、镁(Mg)、铁(Fe)…，改善纯铝在铸造性，化学性及物理性的不足调配出来的合金。适用于铸造并能使铸件有好的表现。ADC10含铝(Al)余量，铜(Cu)2.0-4.0，硅(Si)7.5-9.5，镁(Mg)≤0.3，锌(Zn)≤1.0,铁(Fe)≤0.9，锰(Mn)≤0.5，镍(Ni)≤0.5，锡(Sn)≤0.3。ADC10的铸造性、耐压性好，适合制造大型压铸件。其力学性能和切削性好，但耐蚀性稍差，抗拉强度和韧性也提升空间。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种重熔用铝合金锭及其制备工艺。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种重熔用铝合金锭，所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.5-9.5%、Fe≤0.45%、Mg0.15-0.25%、Cu2.4-2.8%、Zn≤0.9%、Sn≤0.2%，余量均为Al。

优选地，所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.9-9.2%、Fe≤0.42%、Mg0.15-0.22%、Cu2.5-2.6%、Zn≤0.85%、Sn≤0.15%，余量均为Al。

优选地，所述铝合金锭的重量范围为5Kg-6Kg。

一种如以上任一项所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，包括

（1）配料：选用所述铝合金锭所需的原料并且对每种材料的用量进行计算，计算方法为：总投料*目标含量/原材料中该元素含量*回收率；

（2）投料熔化：进行炉前检测，加入中间合金以及纯金属或者调整材料，投入原料后对铝液按照表面-底部-中间的顺序进行搅拌，搅拌完毕后，及时取样进行检测；熔炼温度范围为670℃-710℃；

（3）合金化：根据取样检测后得到的预分析单投入相应的原料，控制熔炼炉内合金化温度为650℃-780℃，合金化的时间为60-90分钟；在合金化结束之后进行成分调整，根据检测结果加入调整料；

（4）除渣精炼：调整好温度后，按照炉内铝汤的0.3%的用量加入精炼剂用量，将精炼剂装入喷粉机中分批次进行喷粉，喷粉之前将铝汤表面的浮灰扒除至铝液表面无明显浮渣；精炼温度范围为690℃-710℃；

（5）除气精炼：除气管在距熔炼炉的炉底10cm-15cm处做纵向或横向运动，运动范围覆盖整个炉底，控制炉内除气温度为710℃-730℃，氮气的压力控制在0.25 Mpa -0.3Mpa，处理时间范围为10-40分钟，处理完成之后进行炉前检测；

（6）浇铸：将炉内铝液转移到浇铸机中进行浇铸，控制浇铸温度为690℃-710℃，浇铸时间为2.2-3s/锭，每锭浇铸完成后进行刮脸操作，即刮去表面的氧化皮；

（7）炉后检测：监测产品是否符合质量要求；

（8）码锭包装以及检斤入库。

优选地，在配料过程中，所述原材料包括新加原料和回炉料；当所述回炉料为外观不合格锭但化学成分与产品一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料-回炉料量）*目标含量/新加原料中该元素含量*回收率；当所述回炉料化学成分与产品不一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料*目标含量-回炉料*该元素含量）/新加原料中该元素含量*回收率。

优选地，进行取样操作时，将取样勺深入熔炼炉中间部位并精确至炉内铝液的液面以下15cm-25cm，取样温度保持在680℃-700℃。

优选地，在所述除气精炼的步骤中，喷粉完毕后，使用搅拌耙对炉内铝液进行搅拌，搅拌耙平稳运行，保证铝液表面平静无大波澜，搅拌完毕之后静置铝液。

优选地，在所述浇铸的步骤中，铝液被浇铸到模具中冷却形成铝合金锭成品，所述模具在浇铸前确认干燥并保持模腔温度在60℃以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过对标准的ADC10铝合金的成分含量进行微调，将Cu的含量适量降低、Si的含量适当调高，以及将Fe的含量适当降低，可以进一步改善ADC10铝合金的韧性和耐腐蚀性。

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。

本发明提供了一种重熔用铝合金锭，所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.5-9.5%、Fe≤0.45%、Mg0.15-0.25%、Cu2.4-2.8%、Zn≤0.9%、Sn≤0.2%，余量均为Al。

优选地，所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.9-9.2%、Fe≤0.42%、Mg0.15-0.22%、Cu2.5-2.6%、Zn≤0.85%、Sn≤0.15%，余量均为Al。

优选地，所述铝合金锭的重量范围为5Kg-6Kg。

ADC10铝合金的标准配比为：Si7.5-9.5%、Fe≤0.9%、Mg≤0.3%、Cu2.0-4.0%、Zn≤1.0%、Sn≤0.3%，Mn≤0.5%，Ni≤0.5%。余量均为Al，而在本发明中，将Cu的含量和Fe的含量在允许范围内适当降低，将Si的含量在允许范围内适当提高，并且去掉了Mn和Ni。

Mn的作用是能改善含Cu，含Si合金的高温强度，能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒；MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。但是由于ADC10铝合金一般用于制造大型压铸件，对于耐高温的性能并没有太大的要求，并且由于本发明中Fe含量有了一定程度的降低，溶解Fe杂质的作用也没有很大的用处，将其剔除，可以避免其在铝合金中形成硬点以及降低导热性。

Ni和Cu一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就加入Ni，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响，由于本产品对于耐热性能和热导性能方面没有过高的要求，所以将其剔除。

在铝合金中固溶进Cu，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕，在允许范围内将Cu的含量稍降低，可以在对主要性能影响不大的情况下提高闹腐蚀性。

Fe虽然能明显提高Zn的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中，超过了固溶限的Fe会以FeAl₃结晶出来。Fe所造成的缺陷多生成渣滓以FeAl₃的化合物浮起，铸件变脆，机加工性能变差。此外铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。本发明在允许范围内将Fe的含量降低，这样可以在一定程度上可以提高本发明的韧性。

Si是改善流动性能的主要成份，从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。另外，Si可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

一种重熔用铝合金锭的制备工艺，包括

（1）配料：选用所述铝合金锭所需的原料并且对每种材料的用量进行计算，计算方法为：总投料*目标含量/原材料中该元素含量*回收率。

优选地，在配料过程中，所述原材料包括新加原料和回炉料；当所述回炉料为外观不合格锭但化学成分与产品一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料-回炉料量）*目标含量/新加原料中该元素含量*回收率；当所述回炉料化学成分与产品不一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料*目标含量-回炉料*该元素含量）/新加原料中该元素含量*回收率。

（2）投料熔化：进行炉前检测，加入中间合金以及纯金属或者调整材料，中间合金及纯金属投炉后，迅速用搅拌耙搅拌使其快速熔化，减少烧损。投入原料后对铝液按照表面-底部-中间的顺序进行搅拌，原料投入后首先对铝液表面进行搅拌，防止中间合金及纯金属烧损。然后对铝液底部进行搅拌，最后对铝液中层进行搅拌，使炉内铝液上中下三层都得到充分的搅拌；搅拌时间控制在5-10分钟。搅拌完毕后，及时取样进行检测；熔炼温度范围为670℃-710℃，保证搅拌要均匀。

优选地，进行取样操作时，将取样勺深入熔炼炉中间部位并精确至炉内铝液的液面以下15cm-25cm，取样温度保持在680℃-700℃。将取出的铝液浇铸到试样模具中，然后迅速将其冷却并送到化验室进行检验，检测结果合格后，进入下一道工序；不合格进行调整。

（3）合金化：根据取样检测后得到的预分析单投入相应的原料，控制熔炼炉内合金化温度为650℃-780℃，合金化的时间为60-90分钟；在合金化结束之后进行成分调整，根据检测结果加入调整料，对炉内的铝液的质量占比进一步进行调整。

（4）除渣精炼：调整好温度后，按照炉内铝汤的0.3%的用量加入精炼剂用量，精炼剂在使用前要充分的预热，按照标准量装入喷粉机内；将精炼剂装入喷粉机中分批次进行喷粉，喷粉前将喷粉管放置在炉内铝液上方10-15cm，预热1-2min；喷粉时打开氮气（氩气）阀门、喷粉机送电运转，待精炼剂喷出后，立即将喷粉管插入铝液中；

喷粉之前将铝汤表面的浮灰扒除至铝液表面无明显浮渣；精炼温度范围为690℃-710℃。喷粉前调整铝液温度:硅含量＞9%时温度控制710-730℃；硅含量＜9%时温度控制720-740℃。

（5）除气精炼：除气管在距熔炼炉的炉底10cm-15cm处做纵向或横向运动，运动范围覆盖整个炉底，控制炉内除气温度为710℃-730℃，氮气的压力控制在0.25 Mpa -0.3Mpa，处理时间范围为10-40分钟，处理完成之后进行炉前检测。

优选地，在所述除气精炼的步骤中，喷粉完毕后，使用搅拌耙对炉内铝液进行搅拌，时间控制在3-5分钟，以使合金液与精炼剂充分反应；搅拌耙平稳运行，保证铝液表面平静无大波澜，防止氧化膜卷入熔体；搅拌完毕之后静置铝液3-5分钟，使铝渣分离。

搅拌之后，进行扒渣处理，扒渣前将铝灰斗放置在炉前指定位置，并确定干燥、无杂物；扒渣前将扒渣耙放置在炉内铝液上方10-15cm，预热1min；扒渣过程中，先将铝渣扒至炉口，等到二次铝渣扒过来后，再将第一批铝渣扒入铝灰斗内，以减少带出炉外的铝液量。扒渣过程要平稳，防止卷入熔体或带出过多铝液；扒渣至铝液目前无明显浮渣。

（6）浇铸：将炉内铝液转移到浇铸机中进行浇铸，控制浇铸温度为690℃-710℃，浇铸时间为2.2-3s/锭，每锭浇铸完成后进行刮脸操作，即刮去表面的氧化皮。

优选地，在所述浇铸的步骤中，铝液被浇铸到模具中冷却形成铝合金锭成品，所述模具在浇铸前确认干燥并保持模腔温度在60℃以上。

（7）炉后检测：监测产品是否符合质量要求；

（8）码锭包装以及检斤入库。

由上所述，本发明通过对标准的ADC10铝合金的成分含量进行微调，将Cu的含量适量降低、Si的含量适当调高，以及将Fe的含量适当降低，可以进一步改善ADC10铝合金的韧性和耐腐蚀性。

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 (8)

1.一种重熔用铝合金锭，其特征在于：所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.5-9.5%、Fe≤0.45%、Mg0.15-0.25%、Cu2.4-2.8%、Zn≤0.9%、Sn≤0.2%，余量均为Al。

2.如权利要求1所述的重熔用铝合金锭，其特征在于：所述铝合金锭各元素的质量分数为Si8.9-9.2%、Fe≤0.42%、Mg0.15-0.22%、Cu2.5-2.6%、Zn≤0.85%、Sn≤0.15%，余量均为Al。

3.如权利要求1所述的重熔用铝合金锭，其特征在于：所述铝合金锭的重量范围为5Kg-6Kg。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，其特征在于：包括

配料：选用所述铝合金锭所需的原料并且对每种材料的用量进行计算，计算方法为：总投料*目标含量/原材料中该元素含量*回收率；

投料熔化：进行炉前检测，加入中间合金以及纯金属或者调整材料，投入原料后对铝液按照表面-底部-中间的顺序进行搅拌，搅拌完毕后，及时取样进行检测；熔炼温度范围为670℃-710℃；

合金化：根据取样检测后得到的预分析单投入相应的原料，控制熔炼炉内合金化温度为650℃-780℃，合金化的时间为60-90分钟；在合金化结束之后进行成分调整，根据检测结果加入调整料；

除渣精炼：调整好温度后，按照炉内铝汤的0.3%的用量加入精炼剂用量，将精炼剂装入喷粉机中分批次进行喷粉，喷粉之前将铝汤表面的浮灰扒除至铝液表面无明显浮渣；精炼温度范围为690℃-710℃；

除气精炼：除气管在距熔炼炉的炉底10cm-15cm处做纵向或横向运动，运动范围覆盖整个炉底，控制炉内除气温度为710℃-730℃，氮气的压力控制在0.25 Mpa -0.3Mpa，处理时间范围为10-40分钟，处理完成之后进行炉前检测；

浇铸：将炉内铝液转移到浇铸机中进行浇铸，控制浇铸温度为690℃-710℃，浇铸时间为2.2-3s/锭，每锭浇铸完成后进行刮脸操作，即刮去表面的氧化皮；

炉后检测：监测产品是否符合质量要求；

码锭包装以及检斤入库。

5.如权利要求4所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，其特征在于：在配料过程中，所述原材料包括新加原料和回炉料；当所述回炉料为外观不合格锭但化学成分与产品一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料-回炉料量）*目标含量/新加原料中该元素含量*回收率；当所述回炉料化学成分与产品不一致时，所述新加原料的计算方法为：（总投料*目标含量-回炉料*该元素含量）/新加原料中该元素含量*回收率。

6.如权利要求1所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，其特征在于：进行取样操作时，将取样勺深入熔炼炉中间部位并精确至炉内铝液的液面以下15cm-25cm，取样温度保持在680℃-700℃。

7.如权利要求1所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，其特征在于：在所述除气精炼的步骤中，喷粉完毕后，使用搅拌耙对炉内铝液进行搅拌，搅拌耙平稳运行，保证铝液表面平静无大波澜，搅拌完毕之后静置铝液。

8.如权利要求1所述的重熔用铝合金锭的制备工艺，其特征在于：在所述浇铸的步骤中，铝液被浇铸到模具中冷却形成铝合金锭成品，所述模具在浇铸前确认干燥并保持模腔温度在60℃以上。