CN111074115A - 一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法 - Google Patents

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郭军辉
叶艳平
杨保垒
郑红亮
徐瑞
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Longda Aluminum Shunping Co ltd
Baoding Longda Aluminum Co ltd
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Guangdong Longda Aluminium Industry Co ltd
Longda Aluminum Shunping Co ltd
Baoding Longda Aluminum Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，属于铝合金技术领域，该方法通过控制铝合金的烂泥指数SF＜1.4达到预防铸造铝合金异常化合物的生成，通过本发明方法制备的铝合金锭经多次试验，检测结果良好，可有效改善铝合金异常化合物生成的问题；使用本发明方法生产的AlSi12Cu1(Fe)铝合金锭，在送至用户处后，反馈良好，该方法生产的铝合金锭可避免压铸件出现裂纹，并具有良好的力学性能。

Description

一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法。
背景技术
AlSi12Cu1(Fe)铝合金锭的产品主要用在汽车行业。但是AlSi12Cu1(Fe)铝合金锭在生产时常会出现金相组织异常的问题，具体表现为金相组织中出现尺寸约100μm左右的块状聚合物，这些块状聚合物会导致材料力学性能及铸造性能变差，影响产品最终交付验收。
现在很多用户对铝锭质量的要求越来越高，不能出现尤其是影响性能的问题。面对用户这种质量要求，现有铝锭生产商无法解决这个问题，这样就限制了该牌号的应用范围。
按照现有生产方法进行生产AlSi12Cu1(Fe)铝合金锭的作业，其金相组织异常的问题严重，无法达到和满足用户对产品的质量要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，铝合金的烂泥指数SF＜1.4。
进一步地，所述铝合金为AlSi12Cu1(Fe)铝合金。
进一步地，所述SF由铝合金中Fe、Mn、Cr的质量百分数按照SF％＝1Fe+2Mn+3Cr计算得到。
进一步地，所述铝合金中以下元素质量百分比为：Fe 0.65-0.75％、Mn 0.25-0.35％、Cr≤0.035％。
本发明公开了以下技术效果：
通过本发明方法制备的铝合金锭经多次试验，检测结果良好，可有效改善铝合金异常化合物生成的问题。
异常化合物的形成条件：
1)锰(Mn)在铝合金中能阻止再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用就是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响，Al-Si系合金中Fe、Mn、Cr元素达到一定含量(SF％＝1Fe+2Mn+3Cr≥1.4％)，就会形成Al-Si-Fe-Mn-Cr化合物；
2)该合金材料熔化原采用的是单体炉即单个炉组生产，按每炉次25吨投料量计算，整炉熔化时间约为17h，后改为高低炉即熔化炉与合金炉组合的形式生产。熔化时间过长，会使初始熔化的材料处于半固态的粘稠相保持很长时间，促进Al-Si-Fe-Mn-Cr化合物的形成。该化合物的产生是多种元素的聚集，即所谓的“偏析”，导致基体的不均匀，微观组织呈现为片状晶体，会大幅降低伸长率，使铸件更早出现裂纹。
使用本发明方法生产的AlSi12Cu1(Fe)铝合金锭，在送至用户处后，反馈良好，该方法生产的铝合金锭可避免压铸件出现裂纹，并具有良好的力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为异常组织放大200X金相组织图；
图2为异常组织扫描电镜图片；
图3为实施例1制备的铝合金锭的金相组织图；
图4为实施例2制备的铝合金锭的金相组织图；
图5为实施例3制备的铝合金锭的金相组织图；
图6为实施例4制备的铝合金锭的金相组织图；
图7为实施例5制备的铝合金锭的金相组织图；
图8为实施例6制备的铝合金锭的金相组织图；
图9为对比例1制备的铝合金锭的金相组织图；
图10为对比例2制备的铝合金锭的金相组织图；
图11为对比例3制备的铝合金锭的金相组织图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明的实施例提供一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，铝合金的烂泥指数SF＜1.4。
根据本发明的实施例，铝合金为AlSi12Cu1(Fe)铝合金。
该铝合金一般含有下表所示质量百分比的成分：
Si Fe Mg Zn Mn Cu Cr
10.5-13.5 0.6-1.1 ≤0.35 ≤0.55 ≤0.55 0.7-1.2 ≤0.1
AlSi12Cu1(Fe)产品在生产时常会出现金相组织异常的问题，表现为金相组织中出现尺寸约100μm左右的块状聚合物，可能会导致材料力学性能及铸造性能的变差，影响产品最终交付验收。
为解决该问题，发明人对该异常组织进行分析，该异常组织，颜色发灰、黑度不够，没有初晶硅生长的棱角和对衬度；如图1所示，将该异常组织放大200X金相组织观察，其尺寸50-120μm不等；在EV018扫描电镜下分析，发现该异常组织为Si、Fe、Mn、Cr元素化合物，扫描电镜图片如图2所示，其元素具体含量如下表所示：
元素 线类型 wt％ 原子百分比
Al K线型 59.04 70.69
Si K线型 9.43 10.85
V K线型 0.56 0.35
Cr K线型 2.21 1.37
Mn K线型 10.33 6.08
Fe K线型 18.43 10.66
根据本发明的实施例，上述SF由铝合金中Fe、Mn、Cr的质量百分数按照SF％＝1Fe+2Mn+3Cr计算得到。
发明人将不良批次产品的化学成分与烂泥指数对照，如下表所示：
不良批次产品主要元素成分
Figure BDA0002359820010000041
不良批次产品烂泥指数及使用效果
Figure BDA0002359820010000042
通过对金相组织正常和异常炉次成分对比发现，当烂泥指数SF＝1Fe+2Mn+3Cr接近或大于1.4％时，异常化合相形成的几率最大。后期生产应当通过控制Fe、Mn、Cr含量，从而将SF控制在1.4以下，即铝合金中以下元素质量百分比为：Fe 0.65-0.75％、Mn0.25-0.35％、Cr≤0.035％。
另外，发明人发现，在使用再生铝料时，熔化时间过长，容易促成异常组织的生成，因此，在生产过程中，再生铝料熔化时间应该控制在5h以内，熔化温度760-780℃，并且，生产时不应使用单体炉生产，而是应采用高炉熔化炉+低炉合金炉的高低炉形式生产。
本发明的实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下通过具体实施例进一步说明烂泥指数对于铸造铝合金异常化合物生产的影响。
实施例1-6
一种AlSi12Cu1Fe铝合金锭，其组成以质量分数表示为：
Si10.5-13.5％、Fe0.6-1.1％、Mg≤0.35％、Zn≤0.55％、Zn≤0.55％、Cu0.7-1.2％、Ni≤0.3％、Sn≤0.1％、Pb＜0.1％、Ti≤0.15％。
原料：
Figure BDA0002359820010000051
成分含量：如下表所示。
Figure BDA0002359820010000052
Figure BDA0002359820010000061
对比例1-3
Figure BDA0002359820010000062
制备方法：按照铸造铝合金常规方法进行，可只改变如本发明的实施例所述的条件，如SF，再如采用高炉熔化炉+低炉合金炉的高低炉形式，或可根据本领域技术人员的常规知识对其他步骤进行改变，本发明对此不进行限定。
上述实施例1-7及对比例1-3的金相组织图如图3-图11所示。
一个典型的制备方法可以如下所示：
1.投料：
叉车叉取料盘，将原料分批次加入熔化炉中，熔化采用45T再生铝自动熔化铝铁分离炉，熔化室一次投料约30吨，开始熔化；剩余材料在废料室加入，材料分多次加入，一次投料量4-5吨。
2.熔化：
熔化加热方式采用蓄热式燃烧系统，炉组再生铝自动熔化铝铁分离炉属于高端工业炉，采用先进的一键操作自动化控制系统。炉腔分为主、副室，中间由炉墙隔离，通过炉体的倾斜，将主室铝液通过隔墙通道转入副室，浸泡熔解材料。熔化室熔化温度760-780℃，废料室每加入4-5吨材料进行预热，预热时间≥30mi，每4-5吨材料分三次罩料，每次罩料20-30min，搅拌10min。
3.扒渣
充分搅拌2次，每次≥3min，将表明浮渣扒出。
4.转炉
铝液熔化完成后，进行转炉作业，将铝液转至合金炉，铝液输出采用封闭式铝液泵，防止转炉过程的二次污染，转炉铝液温度控制在：740℃-750℃。
5.合金化
转炉前将工业硅加入合金炉中预热，转炉过程铝液对工业硅进行冲刷熔解。转炉完毕，铝液升温至740-750℃，加入电解铜和电解锰，继续升温至780-800℃，并保持20min以上，期间搅拌次数≥3次，每次≥5min。
6.精炼除渣
合金化完成后加入预留的降温料，将温度调整至730-750℃，以惰性气体氮气为载体，将炉料1‰比例的颗粒状精炼剂吹入铝液内部，使其覆盖整个熔池，充分搅拌15min并静置5min，将浮渣扒出。
7.精炼除气
铝液温度730-750℃，使用四管除气耙将惰性气体氮气吹入铝液内部，除气耙以“M”型运行轨迹进行往复运动，耙头底部距离炉底100mm以上，氮气压力0.4MPa、流量1.5m3/h。
8.静置
除气完成后，铝液必须静置10min以上方可进行浇铸。
9.浇铸
1)铝液浇铸温度700-720℃；
2)浇铸时铝液自合金炉通过铝液放水口沿流槽流入除气箱，除气箱安装有双转子GBF除气机进行全过程在线除气，除气机转速设定420±20RPM，氮气流量20±5LPM，配合炉内四管除气耙可将铝液含气量控制在0.2cc/100gAl；
3)铝液自除气箱再流入过滤池，过滤池安装有20ppi泡沫陶瓷过滤板，通过机械阻挡与吸附作用进一步去除杂质，净化铝液，可使铝液含渣量(K值)控制在0.05以下；
4)过滤箱后端设置铝液流速控位箱，铝液自过滤箱流入铝液流速控位箱，控位箱连接浇铸机，浇铸机设有激光探头感应反馈装置和自动刮脸机器手，形成闭环+刮脸自动控制系统，利用激光探头感应反馈，自动调节液位杆高度，实现铝液流速均衡、铸锭大小均匀，每条产品铸锭重量可控制在5.5±0.2kg；
5)浇铸线采用水浸式浇铸系统，浇铸过程铸锭模具底部浸于水中，保持模具温度始终处于100-150℃，浇铸速度设置35HZ。
通过本发明方法制备的铝合金锭经多次试验，检测结果良好，可有效改善铝合金异常化合物生成的问题。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，其特征在于，铝合金的烂泥指数SF＜1.4。
2.根据权利要求1所述的一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，其特征在于，所述铝合金为AlSi12Cu1(Fe)铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，其特征在于，所述SF由铝合金中Fe、Mn、Cr的质量百分数按照SF％＝1Fe+2Mn+3Cr计算得到。
4.根据权利要求3所述的一种预防铸造铝合金异常化合物生成的方法，其特征在于，所述铝合金中以下元素质量百分比为：Fe 0.65-0.75％、Mn 0.25-0.35％、Cr≤0.035％。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007147962A2 (fr) * 2006-06-23 2007-12-27 Alcan Rhenalu Procede de recyclage de scrap en alliage d'aluminium provenant de l'industrie aeronautique

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007147962A2 (fr) * 2006-06-23 2007-12-27 Alcan Rhenalu Procede de recyclage de scrap en alliage d'aluminium provenant de l'industrie aeronautique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LORELLA CESCHINI ET AL: ""Influence of Sludge Particles on the Fatigue Behavior of Al-Si-Cu Secondary Aluminium Casting Alloys"", 《METALS》 *

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