CN111531135A - 一种铝硅中间合金的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝硅中间合金的生产工艺，包括：液态金属硅准备，将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；按比例称好铝锭，将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中，直至浇包或者铸模充满；控制浇包或者铸模内的温度，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝，得到铝硅中间合金样品；取样分析铝硅中间合金的化学成分；达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。本发明利用液态金属硅在凝固时的结晶潜热熔化金属铝，生产出铝合金熔炼时需要的铝硅中间合金，工艺简单，大幅降低生产成本，节能环保。

Description

一种铝硅中间合金的生产工艺
技术领域
本发明属于合金生产技术领域，具体地说，涉及一种铝硅中间合金的生产工艺。
背景技术
硅是铝合金化的首选元素，不论是变形铝合金、铸造铝合金，还是其它铝合金，加入不同含量的硅，从而使铝合金的机械、加工等性能得到显著改善，通过铝的合金化大大扩展了铝的使用范围。
在铝中加硅实现合金化，有传统两种方法，第一种方法：直接向铝熔体中加入金属硅；第二种方法：向铝熔体中加入20-25％Si含量铝硅中间合金。第一种方法，铝冶炼厂直接加入铝水熔炼，熔炼炉熔化铝锭成铝水后，根据产品所需硅含量，直接加入一定数量的金属硅，通过1-2小时的熔炼后，除去熔渣，净化熔体，得到含硅量为5-13％的合金，多用于含硅量相对较高，杂质要求不太严格的铸造铝合金。硅的比重为2.3，铝的比重为2.7，由于硅的比重比铝的比重小，铝合金熔炼时金属硅浮在熔体的表面，没有被铝液体充分包裹，硅被熔化吸收成合金的程度低；其次，金属硅中一般含1％左右的杂质，加入金属硅的同时，杂质也随之进入铝熔体，降低铝合金品质；第三，由于金属硅的熔点1414℃，熔炼时主要靠铝液的过热，生成硅铝固溶体，熔炼炉必须加热升温1000℃以上，才能保证熔炼任务完成。这种方法增加了加热成本和生产周期，而且硅的合金化程度低，硅的合金化小于98％，渣多金属损耗大，特别是炉处理量大时，尤为突出，需要增加专门净化装置，才能有效的保证产品质量，目前国内绝大多数铝加工都采用此方法。第二种方法，通过第一种熔炼方法制得5-13％Si含量Al-Si中间合金，根据所加工产品要求的含硅量配料计算，在铝合金熔炼时加入相应数量的Al-Si中间合金。由于是以金属固溶体方式加入铝液，中间合金的熔点为750℃，中间合金熔点低，易熔化，造渣大幅减少，熔体所要求的硅含量保证程度高，Si接近100％吸收合金化，但二次熔炼增加了生产成本及金属损耗，尤其炉量较大和产品硅含量较高时，加入的Al-Si合金量大，占炉量的1/3，无疑增加生产成本和生产周期，以及金属损耗。
采用传统生产方式生产高硅含量Al-Si中间合金，即：熔炼得到铝水后，在炉中分批投入金属硅，压在铝液下面，用助熔剂覆盖，熔炼炉升温至1200℃以上，直至全部金属硅熔化完，浇铸高硅含量铝中间合金。生产成本高，生产每吨产品的电费大约为500元，金属损耗大，生产每吨产品的金属损耗约为3％。因而急需一种成本低、耗能少的制备铝硅中间合金的工艺。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种铝硅中间合金的生产工艺，能环保、低成本的生产铝合金熔炼时所需要的铝硅中间合金。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种铝硅中间合金的生产工艺，包括以下步骤：
S1：液态金属硅准备：将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；
S2：按比例称好铝锭，控制铝锭与硅的比值为1:0.9-1:1.1；将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；
S3：打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中；直至浇包或者铸模充满；
S4：控制浇包或者铸模内的温度为1400-1600℃，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝；得到铝硅中间合金样品；
S5：取样分析铝硅中间合金的化学成分；
S6：达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
本发明中，由于硅的比热0.19卡/克·℃与铝的比热0.22卡/克·℃相差不大，液态硅从2200℃降至结晶温度1400℃，足够熔化相当数量金属铝，金属铝的熔点为660℃。利用液态金属硅浇注时的结晶潜热生产50-55％硅含量Al-Si中间合金，不仅大幅降低生产成本，节能环保，而且助推铝加工技术进步，获得很好的经济、社会效益。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明在硅冶炼车间液态金属硅浇铸成品时，在浇包或者铸模中配置好计算量的金属铝，并采取一定的辅助措施，利用液态金属硅在凝固时的结晶潜热熔化金属铝，生产出铝合金熔炼时需要的铝硅中间合金。工艺简单，大幅降低生产成本，节能环保，能生产高品质的铝硅中间合金。
本发明大幅提高Al-Si中间合金中硅的含量到50-55％，降低了铝合金熔炼时中间合金的加入量，中间合金的加入量为炉量的1/7，很好的继承了加入中间合金熔炼的优点。本发明Al-Si中间合金的熔炼温度为800℃，生产周期为50分钟，能有效降低熔炼温度，缩短熔炼生产周期。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述一种铝硅中间合金的生产工艺，具体操作过程：在金属硅冶炼厂，当金属硅冶炼完成后，准备释放液态金属硅出炉；按比例称好铝锭，控制铝锭与硅的比值为1:0.9-1:1.1；将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中；直至浇包或者铸模充满；浇包或者铸模内的温度为1500℃以上液态时，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝；得到铝硅中间合金样品；取样分析铝硅中间合金的化学成分；达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
本发明在加入Al-Si中间合金基础上，大幅提高Al-Si中间合金中硅的含量到50-55％，降低了铝合金熔炼时中间合金的加入量，本发明中间合金的加入量为炉量的1/7，很好的继承了加入中间合金熔炼的优点。本发明的熔炼温度为800℃，本发明的生产周期为50分钟，本发明降低了熔炼温度，缩短了生产周期。
由于硅的比热0.19卡/克·℃与铝的比热0.22卡/克·℃相差不大，液态硅从2200℃降至结晶温度1400℃，足够熔化相当数量金属铝，金属铝的熔点为660℃。利用液态金属硅浇注时的结晶潜热生产50-55％硅含量Al-Si中间合金，不仅大幅降低生产成本，节能环保，而且助推铝加工技术进步，获得很好的经济、社会效益。
实施例1
一种铝硅中间合金的生产工艺：液态金属硅准备，将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；按比例称好铝锭，控制铝锭与硅的比值为1:0.9；将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中；直至浇包或者铸模充满；控制浇包或者铸模内的温度为1400℃，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝；得到铝硅中间合金样品；取样分析铝硅中间合金的化学成分；达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
实施例2
一种铝硅中间合金的生产工艺：液态金属硅准备，将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；按比例称好铝锭，控制铝锭与硅的比值为1:1；将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中；直至浇包或者铸模充满；控制浇包或者铸模内的温度为1500℃，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝；得到铝硅中间合金样品；取样分析铝硅中间合金的化学成分；达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
实施例3
一种铝硅中间合金的生产工艺：液态金属硅准备，将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；按比例称好铝锭，控制铝锭与硅的比值为1:1.1；将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中；直至浇包或者铸模充满；控制浇包或者铸模内的温度为1600℃，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝；得到铝硅中间合金样品；取样分析铝硅中间合金的化学成分；达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (3)

1.一种铝硅中间合金的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，液态金属硅准备，将金属硅冶炼完成，并准备释放液态金属硅；
S2，按比例称好铝锭，将称好的铝锭放入浇包或者铸模中，用浇包或者铸模准备接纳液态金属硅；
S3，打开炉门释放液态金属硅到浇包或者铸模中，直至浇包或者铸模充满；
S4，控制浇包或者铸模内的温度，利用人工或者机械搅动液态金属硅，混合均匀已熔化的金属铝，得到铝硅中间合金样品；
S5，取样分析铝硅中间合金的化学成分；
S6，达到合格标准后，将铝硅中间合金样品凝固冷却，然后脱模破碎装袋得到铝硅中间合金样品成品。
2.根据权利要求1所述一种铝硅中间合金的生产工艺，其特征在于，S2中铝锭与硅的比值为1:0.9-1:1.1。
3.根据权利要求1所述一种铝硅中间合金的生产工艺，其特征在于，S4中浇包或者铸模内温度控制在1400-1600℃。
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