CN116287799A - 一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝硅合金熔铸技术领域，涉及一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其包括以下步骤：1)、将铝硅合金熔体制备成铝硅合金液；2)、往所述铝硅合金液中加入含硼化合物并进行熔炼；3)、熔炼结束后加入精炼剂和精炼气体进行精炼；4)、精炼后进行扒渣；5)、扒渣后进行控温静置；6)、控温静置后进行铸造，其中，在铸造过程中进行过滤。其可有效降低铝硅合金熔体中的钛含量，平均降钛效率达75％。

Description

一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法
技术领域
本发明属于铝硅合金熔铸技术领域，涉及一种调整铝硅合金熔体中杂质元素的方法，尤其涉及一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法。
背景技术
熔盐电共析法生产的铝硅合金，不产生初晶硅相，具有良好的金相组织。通过该方法制备的铝硅合金材料可广泛应用于交通运输、汽车、5G通讯、机械制造、军工及航空等各领域。由于该工艺以高铝粉煤灰除杂提取铝硅氧化物为原料，通过熔盐电共析法再生产铝硅合金，因此，其原料中较高含量的TiO2中的Ti元素同时在共析过程进入铝硅合金液体中，至使铝硅合金熔体中Ti含量达到.2％-0.5％，超过各牌号铸造铝合金中Ti元素的成分要求。而合金中的Ti元素本身是有益元素，合金中适当的Ti含量(≤0.2％)可以起到细化晶粒的作用，但合金中Ti含量太高时，会降低合金的塑韧性、流动性和补缩能力，材料的钎焊性能会随之降低。因此，需要调整铝硅合金熔体中钛元素的含量。
申请号为200910179189.4的中国专利公开了一种铝合金中杂质元素Fe、Ti、V的去除方法，其主要针对合金熔体中Fe、Ti、V杂质元素的综合处理，以降低铸锭中初晶硅相、硬脆的铁铝相的形成，防止铸锭开裂，而无法单独调整Ti元素含量。并且，其只适合Ti含量在0.002％-0.004％范围内的铝合金熔体的Ti元素调整，并无法对Ti含量在0.2％-0.5％范围内的铝硅合金熔体进行处理。
鉴于现有技术的缺陷，迫切需要研制一种能够调整Ti含量在0.2％-0.5％范围内的铝硅合金熔体中钛元素含量的方法。
发明内容
为解决现有技术中在熔盐电共析制备铝硅合金熔体的过程中存在的合金熔体中Ti含量严重超标的问题，针对现有技术的缺陷，本发明设计一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其可以解决熔盐电共析法生产的铝硅合金熔体中元素Ti严重超标(0.2％-0.5％)，而引起的合金塑韧性，流动性和补缩能力下降，及产品材料中钎焊性能降低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将铝硅合金熔体制备成铝硅合金液；
2)、往所述铝硅合金液中加入含硼化合物并进行熔炼；
3)、熔炼结束后加入精炼剂和精炼气体进行精炼；
4)、精炼后进行扒渣；
5)、扒渣后进行控温静置；
6)、控温静置后进行铸造，其中，在铸造过程中进行过滤。
优选地，所述步骤2)中，所述含硼化合物的添加量为使得钛与硼的质量比为1-3.5，且熔炼的温度为700℃-750℃、时间为30min。
优选地，所述含硼化合物为铝硼中间合金、氟硼酸钾或硼砂。
优选地，所述步骤3)中，精炼温度为700℃-750℃，精炼时间为15-30min，精炼气体为惰性气体。
优选地，所述精炼气体为氮气或氩气。
优选地，所述步骤5)中，所述控温静置的温度为670℃-730℃，时间为15min-60min。
优选地，所述步骤6)中，过滤时过滤板的目数为30-40目。
优选地，所述铝硅合金熔体中钛含量为0.2％-0.5％。
本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法具有如下有益技术效果中的一者或多者：
1、其通过在铝硅合金熔体中添加含硼的化合物、铝硼中间合金等物质，经合理的熔炼温度控制，使其与铝硅合金熔体中的Ti元素反应生成含硼金属化合物，再辅以各种工艺控制手段，以实现铝硅合金熔体中Ti元素含量达到各牌号铸造铝合金成分要求。
2、其在降低铝硅合金熔体中Ti含量的同时，添加的硼化物可以起到细化晶粒的作用，从而提高铝硅合金材料的力学性能。
附图说明
图1是本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法的流程图。
图2是本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法的实施过程示意图。
图中，1-含硼化合物(固体)；2-合金精炼渣；3-精炼设备石墨转子；4-精炼气体+精炼剂；5-测温热电偶；6-350kg级坩埚式倾翻炉；7-铝硅合金熔体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
本发明涉及一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其通过在铝硅合金熔体中添加含硼的化合物、铝硼中间合金等物质，经合理的熔炼温度控制，使其与铝硅合金熔体中的Ti元素反应生成含硼金属化合物，再辅以各种工艺控制手段，以实现铝硅合金熔体中Ti元素含量达到各牌号铸造铝合金成分要求。
图1示出了本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法的流程图。如图1所示，本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法包括如下步骤：
一、将铝硅合金熔体制备成铝硅合金液。
在本发明中，所述铝硅合金液为现有技术中采用熔盐电共析法制备的铝硅合金液。
如图2所示，可以将所述铝硅合金熔体7放入350kg级坩埚式倾翻炉6中，以形成铝硅合金液。
其中，所述铝硅合金熔体7的钛含量为0.2％-0.5％
二、往所述铝硅合金液中加入含硼化合物并进行熔炼。
如图2所示，将含硼化合物1也加入到所述350kg级坩埚式倾翻炉6中，以使得所述含硼化合物1与所述铝硅合金液混合。
为了使得钛元素能调整到所需的含量，需要控制加入的含硼化合物的量。在本发明中，通过大量的研究和实验得出，所述含硼化合物的添加量为使得钛与硼的质量比为1-3.5。也就是，使得所述铝硅合金液中的钛元素的量为加入的含硼化合物中的硼元素的量的1-3.5倍。
其中，所述含硼化合物为含有硼元素，且不会引入其他杂质反应的物质，主要包括铝硼中间合金、氟硼酸钾、硼砂等其他含硼化合物。
并且，在熔炼过程中，需要控制熔炼的温度和时间。在本发明中，通过大量的研究和实验得出，熔炼的温度为700℃-750℃、时间为30min。
三、熔炼结束后加入精炼剂和精炼气体进行精炼。
通过加入精炼剂和精炼气体可以进行精炼。如图2所示，可以通过精炼设备石墨转子3来加入精炼剂和精炼气体4。
其中，所述精炼剂不作要求，可以是各种现有的精炼剂。但是，所述精炼气体必须为惰性气体。
优选地，所述精炼气体为氮气或氩气。
同时，在精炼过程中，也需要控制精炼的温度和时间。在本发明中，通过大量的研究和实验得出，精炼温度为700℃-750℃，精炼时间为15-30min。
其中，可以通过测温热电偶5测量熔炼过程中和精炼过程中的温度，以便于实现温度的控制。
这样，通过加入含硼化合物，并控制熔炼和精炼工艺调节，能够使含硼化合物与铝硅合金熔体中的Ti元素反应生成含硼金属化合物。
四、精炼后进行扒渣。
通过精炼之后，如图2所示，在顶层生成一层合金精炼渣2。通过常规的扒渣工艺去除掉所述合金精炼渣2。
五、扒渣后进行控温静置。
去除掉所述合金精炼渣2之后，需要进行一段时间的静置。在本发明中，所述控温静置的温度为670℃-730℃，时间为15min-60min。
六、控温静置后进行铸造，其中，在铸造过程中进行过滤。
在本发明中，在铸造过程中通过过滤，可以去除掉没有扒除的精炼渣以及其它大颗粒杂质。优选地，过滤时过滤板的目数为30-40目。
通过铸造，可以获得Ti元素含量满足要求的铸造铝合金。
下面以两个具体实施例来详细描述本发明的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法。
【实施例1】
采用熔盐电共析法制备的铝硅合金液，其中，Si含量：6.5％-8.5％；Ti含量：0.35％。转炉后控制熔炼温度为730℃，按照Ti/B＝3投入铝硼中间合金，熔炼时间30min。控制精炼温度为710℃，使用石墨转子精炼车进行喷吹精炼，精炼剂使用进口精炼剂，精炼气体使用高纯氮气，精炼时间15min。然后进行扒渣作业，静置时间30min，控制温度降至680℃，启动铸造。铸造过程中使用30目的泡沫陶瓷过滤板进行过滤。处理后，合金中Ti含量可以降至0.12％以下，B含量为0.0091％。
【实施例2】
采用熔盐电共析法制备的铝硅合金液，其中，Si含量：8.0％-10.5％；Ti含量：0.5％。转炉后控制熔炼温度为730℃，按照Ti/B＝1投入氟硼酸钾，熔炼时间30min。控制精炼温度为750℃，使用石墨转子精炼车进行喷吹精炼，精炼时间为30min，精炼剂使用进口精炼剂，精炼气体使用高纯氮气。然后进行扒渣作业，静置温度750℃，静置时间60min，铸造前控制温度降至700℃。启动铸造，铸造过程中使用30目的泡沫陶瓷过滤板进行过滤。处理后，合金中Ti含量可以降至0.15％以下，B含量为0.0117％。
通过以上工艺技术控制手段处理后的铝硅合金熔体，铝硅合金熔体中Ti含量得到有效降低，平均降Ti效率达75％。且经下游厂家对材料使用的反馈效果来看，材料的钎焊性能进一步提高，处理后的合金熔体流动性及补缩能力都达到厂家的技术要求。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将铝硅合金熔体制备成铝硅合金液；
2)、往所述铝硅合金液中加入含硼化合物并进行熔炼；
3)、熔炼结束后加入精炼剂和精炼气体进行精炼；
4)、精炼后进行扒渣；
5)、扒渣后进行控温静置；
6)、控温静置后进行铸造，其中，在铸造过程中进行过滤。
2.根据权利要求1所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述含硼化合物的添加量为使得钛与硼的质量比为1-3.5，且熔炼的温度为700℃-750℃、时间为30min。
3.根据权利要求2所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述含硼化合物为铝硼中间合金、氟硼酸钾或硼砂。
4.根据权利要求3所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述步骤3)中，精炼温度为700℃-750℃，精炼时间为15-30min，精炼气体为惰性气体。
5.根据权利要求4所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述精炼气体为氮气或氩气。
6.根据权利要求5所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述步骤5)中，所述控温静置的温度为670℃-730℃，时间为15min-60min。
7.根据权利要求6所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述步骤6)中，过滤时过滤板的目数为30-40目。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的调整铝硅合金熔体中钛元素含量的方法，其特征在于，所述铝硅合金熔体中钛含量为0.2％-0.5％。
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