CN1354267A - 去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法,首先在共晶铝硅合金熔体中加锰,使铁元素在熔体中以初生富铁相形式析出,然后根据初生富铁相与熔体本身的导电性差异,在电磁力作用下使初生相从熔体分离的原理,采用电磁过滤初生富铁相的方法,降低铝硅合金熔体中铁的含量。电磁力施加方式可以采用稳恒磁场加直流电流或高频磁场。本发明工艺简单、灵活,具有高效、无污染、连续处理金属熔体等特点,并能进一步提高金属熔体的洁净度。

Description

去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法
技术领域：
本发明涉及一种新的去除铝硅(Al-Si)合金中铁元素(Fe)的电磁过滤方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
国家标准中一般把铸造铝合金的含Fe量限定在0.7wt％以下。例如我国GB1173-74规定ZL109和ZL108活塞合金中的含Fe量分别限定在0.5wt％与0.7wt％以下。铝合金中难免含有一定量的杂质Fe，主要来源于熔炼和铸造过程中使用的坩埚、熔炼工具和铸型等。另外，回炉料每重熔一次，都会使铝合金中的Fe含量有所增加，经过多次回用，铝合金中含Fe量会逐渐升高。当铝合金中Fe含量超过一定范围时，只能降级使用，造成大量的浪费。
文献《铝硅钛合金自然沉降除铁工艺》(杨留栓等，《洛阳工学院学报》99年20卷第3期)介绍了采用自然沉降法去除Al-Si合金中的Fe元素。这种方法因不能连续处理金属熔体、操作复杂等原因很难在实际中获得应用。文献《铸造铝合金复合净化法的研究》(房文斌等，《热加工工艺》96年第3期)通过在富Fe熔体中加入Mn、Cr、Ni、Zr元素进行熔体处理，形成多元富Fe相，随温度降低，该多元化合物长大并沉降，沉降后的熔体用泡沫陶瓷过滤器过滤，去除Al-Si合金中Fe元素；文献《Al-Si-Ti合金离心过滤复合降铁工艺》(刘亚民等，《洛阳工学院学报》99年20卷第1期)采用加入合金元素并通过离心处理及过滤的方法去除Al-Si合金中的Fe元素。这两种方法是过滤法与沉降法和离心法相结合方法，由于采用沉降法和离心法，并且只采用单一的过滤，存在工艺复杂、去除效率低等问题。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种新的Al-Si合金中Fe元素的电磁过滤去除方法，使之具有高效、无污染、连续处理金属熔体等特点，并能进一步提高金属熔体的洁净度。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，首先在富Fe的Al-Si合金熔体中加入锰(Mn)元素进行熔体处理，在熔体中富铁金属间化合物以初生相形成，随温度降低，该富铁相长大。然后根据初生富铁相与熔体本身的导电性差异，采用电磁过滤方法去除初生富铁相，从而降低Al-Si合金熔体中Fe元素的含量。
本发明电磁力的施加方式可以有两种，稳恒磁场加直流电流或高频磁场(由高频磁场在熔体中产生的感应电流与电磁场相互作用产生电磁力)。可根据要求选用电磁场的种类，来满足实际工况的要求。
本发明具体工艺过程如下：
1、在溶化炉中熔化所选的共晶铝硅合金(非共晶铝硅合金可配制成共晶铝硅合金)，过热100℃-200℃。
2、在铝硅合金熔体中加入锰铝合金，使锰铁比为1.0～1.5，在680℃～720℃保温30min～60min。
3、将浇注系统置于电磁场之中，采用稳恒磁场加直流电流或采用高频磁场。
4、采用稳恒磁场加直流电时施加的电磁力为1.0×104N/m3～2.0×106N/m3；采用高频磁场时磁场的频率为10～30kHz，功率为10～50千瓦。
5、在浇铸时先开通电源，然后浇铸，使熔体在电磁场作用下通过浇注系统，浇注温度560℃～600℃。
6、过滤完毕后，关闭电源。
本发明利用洁净的电磁能来净化金属熔体以避免净化剂的污染，利用电磁力作用于过滤器上，根据初生富铁相与熔体本身的导电性差异，在电磁场作用下初生富铁相与熔体的运动规律不同，使初生富铁相与熔体分离，并富集在过滤器壁上而去除，达到强化过滤，从而更有效地去除Al-Si合金中的Fe元素。
为了使铝硅合金中铁含量进一步降低，可采用二次或多次电磁过滤方法。
本发明工艺简单、灵活，容易实现，具有高效、无污染、连续处理金属熔体等特点，并能进一步提高金属熔体的洁净度。
附图说明：
图1为本发明电磁力施加方式采用稳恒磁场加直流电的示意图。
如图1所示，本发明可以采用稳恒磁场加直流电的电磁力施加方式进行过滤Al-Si合金中Fe元素。图中，带有陶瓷过滤器6的浇注系统1安装在电磁铁5的两个磁极中间，在铸型两端插入的电极2通过导线与直流电源3相连。在浇铸时先开通直流电源和电磁铁，然后浇铸过滤，过滤完毕后关闭直流电源和电磁铁。
图2为本发明电磁力施加方式采用高频电磁力场的示意图。
如图2所示，本发明可以采用高频磁场的电磁力施加方式进行过滤Al-Si合金中Fe元素。图中，带有陶瓷过滤器6的浇注系统1安装在圆型螺线管线圈7、8的中间，线圈与高频电源相连。在浇铸时先开通高频电源，使螺线管线圈通电，然后浇铸过滤，过滤完毕后关闭高频电源。
具体实施方式：
以下通过具体的实施例来进一步描述本发明的技术方案。
实施例1：
采用Al-11.70wt％Si合金，其中含Fe为1.13wt％。在电阻炉中熔炼，熔化后加入Mn1.22wt％，在700℃保温30min，在600℃进行电磁过滤。采用稳恒磁场加直流电的电磁力施加方式进行过滤Al-Si合金中的Fe元素。陶瓷直孔过滤器单孔的截面为5mm×15mm，长为120mm，电磁力为1.5×104N/m3。电磁过滤后合金中铁和锰的含量分别为Fe0.67wt％和Mn0.50wt％。
实施例2：
在实施例1的基础上，进行二次过滤。采用共晶Al-11.70wt％Si合金，其中含Fe为0.67wt％，含Mn0.50wt％。在电阻炉中熔炼，熔化后再加入Mn0.20wt％，在570℃保温50min，在560℃进行电磁过滤。采用稳恒磁场加直流电的电磁力施加方式进行过滤Al-Si合金中的Fe元素。陶瓷直孔过滤器单孔的截面为5mm×15mm，长为120mm，电磁力为1.5×104N/m3。电磁过滤后合金中铁和锰的含量分别为Fe0.41wt％和Mn0.28wt％。
实施例3：
采用共晶Al-11.70wt％Si合金，其中含Fe为1.15wt％。在电阻炉中熔炼，熔化后加入Mn1.55wt％，在720℃保温30min，在580℃进行电磁过滤。采用高频磁场过滤Al-Si合金中的Fe元素。陶瓷直孔过滤器单孔的截面直径为5mm，长为150mm，线圈的长度为200mm，磁场的频率为15kHz，功率为20千瓦。电磁过滤后合金中铁和锰的含量分别为Fe0.78wt％和Mn0.45wt％。

Claims (4)

1、一种去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法，其特征在于首先在溶化炉中熔化共晶铝硅合金，过热100℃-200℃，在铝硅合金熔体中加锰，使锰铁比为1.0～1.5，在680℃～720℃保温30min～60min，然后将浇注系统置于电磁场之中，使熔体在电磁力作用下通过浇注系统，浇注温度560℃～600℃，电磁力施加方式采用稳恒磁场加直流电流或高频磁场。
2、如权利要求1所说的去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法，其特征在于电磁场采用稳恒磁场加直流电时施加的电磁力为1.0×104N/m3～2.0×106N/m3，采用高频磁场时磁场的频率为10～30kHz，功率为10～50千瓦。
3、如权利要求1所说的去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法，其特征在于所说的电磁场采用稳恒磁场加直流电流，带有陶瓷过滤器(6)的浇注系统(1)安装在电磁铁(5)的两个磁极中间，在铸型两端插入的电极(2)通过导线与直流电源(3)相连。
4、如权利要求1所说的去除铝硅合金中铁元素的电磁过滤方法，其特征在于所说的电磁场采用高频磁场，带有陶瓷过滤器(6)的浇注系统(1)安装在螺线管线圈(7、8)的中间，线圈与高频电源相连。
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