CN1958818A

CN1958818A - 铸造铝合金熔炼方法

Info

Publication number: CN1958818A
Application number: CN 200510047615
Authority: CN
Inventors: 冯志军; 荣福杰; 高海峰; 夏志敏
Original assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Zhuyan Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: CN100441712C

Abstract

铸造铝合金熔炼方法，其技术要点是：纯铝在坩锅内熔化后，铝液温度达到690～720℃时加入纯硅，当铝硅液温度达到700～730℃加入10kg的NaNO₃、13kg的BaCl₂、10kg的NaF、13kg的Na₃AlF₆、21kg的K₂TiF₆、6kg的KBF₄、13kg的NaCl和10kg的C粉配制成的精炼变质细化剂，用侵盐勺压入铝液面下，距坩锅底100－150mm。本发明的铸造合金熔炼方法可达到精炼、变质、细化一步完成，操作时间缩短，减少合金熔炼增铁，提高铝合金质量，并能减少对环境的污染。

Description

铸造铝合金熔炼方法

(一)技术领域

本发明涉及一种合金熔炼方法，具体是涉及一种铝合金熔炼时精炼变质细化一步完成的铝合金熔炼方法。

(二)背景技术

合金熔炼是保证合金内部质量及铸件性能的重要环节，以往的合金熔炼工艺大多是采用六氯乙烷精炼和三元变质剂变质的方法，是我国铝合金熔炼一直沿袭的工艺，由于精炼、变质均分开进行，故这里称之为多步法，其工艺原理是C₂Cl₆在铝液中发生反应生成的C₂Cl₄、AlCl₃、Cl₂在上浮过程中吸附铝液中的H₂和氧化夹杂物，从而达到精炼目的，但逸出的C₂Cl₄、Cl₂和生成的HCl气体对人体有害，且腐蚀设备，污染环境，而且合金中的Mg被烧损，从而使Mg的成份很难控制。

多步法所使用的三元变质剂为盐类熔剂，极易吸湿，加入后破坏铝液氧化膜造成合金二次吸气氧化，再加上其强烈的腐蚀性，破坏工具和坩埚的涂料层，损坏设备，使铝液中的含铁量增加，导致合金力学性能下降。江苏工学院申请，一种精炼变质熔剂，专利申请号为86105578，是采用小颗粒的钡盐、锶盐等作为精炼变质剂，与助熔剂KCl+MaCl构成胶体，中科院应用化学研究所申请了名称为铝——锶——稀土精炼变质剂及其生产工艺。公开号CN1098446。该发明采用Al——Sr——Re三元合金为精炼变质剂。上述变质剂仍然是用于多步法熔炼工艺中。

实施证明，多步法有如下缺点：

1)六氯乙烷精炼除气效果好，但对环境污染严重，且使合金元素烧损和成份波动增大。

2)多步法工序分步进行，操作复杂、熔炼时间长且熔炼温度高，进一步增加合金吸气和增铁，使合金质量恶化。

因此，针对上述问题，为达到性能技术指标的要求，需要探索新型熔炼工艺，来提高合金的力学性能。

(三)发明内容

本发明的目的，是提供一种将精炼、变质、细化三步合成一步的铸造铝合金熔炼方法，以提高铝合金的力学性能，节约能源和降低成本。

采用的技术方案是：

铸造铝合金熔炼方法，包括下列工艺步骤：

1、设备准备。将适于熔炼铝硅的熔炼炉清洗干净，预热至200～300℃，喷刷涂料；将熔炼操作用各种工具，清理干净，并预热至200～300℃，喷刷涂料，并烘烤去除水份；

2、炉料准备。采用本发明方法时，采用钝硅、钝铝。硅可采用单晶硅或工业硅，不使用铝硅中间合金。其它炉料准备方法与通常的铝硅合金熔炼工艺相同。由于直接加硅法硅吸收率可达100％，计算添加量时，可按所熔炼牌号合金实际控制含硅量范围的中限配料计算；

3、预先配制好的SR-1精炼变质细化剂按处理铝液的需要量称量好，放入烘箱，在200～300℃温度下烘烤4～6小时，备用；

4、装炉熔化。先加入回用料，再加纯铝锭，待化清后，铝液温度达到690～720℃时加入纯硅。熔化后搅拌均匀，再按已知方法加入所需中间合金，待化清后搅拌均匀；

5、在进行精炼、变质、细化综合处理之前，按已知工艺方法和加入量加入易氧化烧损元素，如镁，并将其压入铝液面下，直至全部熔化，并轻轻搅拌，不能破坏液面；

6、精炼、变质、细化综合处理。当铝液的化学成份调整完毕，温度达到700～730℃时进行精炼、变质、细化综合处理，打净炉中铝液表面的浮渣，加入烘烤好的SR-1精炼变质细化剂，将其撒在铝液表面，用侵盐勺压入，使其与坩锅底部保持100～150mm距离，来回上下运动，直到液面不再冒泡，再继续不断压入，处理时间：15～25分钟。SR-1精炼变质细化剂加入量按重量百分比为铝硅液的1.8～2.8％。

SR-1精炼变质细化剂，由8-15kg的NaNO₃、12-18kg的BaCl₂、8-15kg的NaF、12-18kg的Na₃AlF₆、20-26kg的K₂TiF₆、5-11kg的KBF₄、12-18kg的NaCl和8-15kg的C粉配制成。

SR-1精炼变质细化剂在铝液中化学反应式：

(1)精炼反应式：

(AlF₃由细化反应生成)

Na₃AlF₆能溶解Al₂O₃，熔剂容易和铝液分离。Na₃AlF₆、N₂、CO₂、AlCl₃起精炼作用。

(2)变质反应式：

(Na₂CO₃由精炼反应生成)

Na、Ba起变质作用。

(3)细化晶粒反应式：

TiAl₃、AlB₂、TiB₂、TiC、B₄C起细化晶粒作用。

(4)NaCl的作用：不参加化学反应，起助熔剂的作用。

7、检查断口：加入SR-1处理结束后静止5～10分钟，检察断口，断口合格后扒渣。

8、出炉浇注：调温至已知工艺要求温度出炉浇注。

本发明采用SR-1精炼变质细化剂的优点在于：

在熔炼处理过程中发生反应生成N₂和CO₂气体，N₂和CO₂都不溶于铝液中，在上浮过程中起到精炼除气作用，从而使精炼、变质一步完成，操作时间缩短，减少工具与铝液的长时间接触，从而减少合金熔炼增铁。

试验证明，SR-1精炼变质剂有良好的抗衰减能力合金经多次重熔后，晶粒度仍很小(见表1)。一步熔炼新技术，简便、迅速，且合金纯净度高、质量好，能减少环境污染，改善了工作环境，减少了劳动强度，是一种绿色、环保的铸造熔炼方法。

表1 ZL114A重熔后晶粒度变化

重熔次数/次	晶粒度/μm
重熔次数/次	晶粒度/μm	未经重熔一次重熔二次重熔三次重熔	303347385406

在合金熔炼成本消耗方面，多步法熔炼中使用的六氯乙烷和三元变质剂市场价格昂贵，而SR-1精炼变质剂价格便宜，降低了生产成本。

本法省去了熔制铝硅中间合金的工序，减少了熔制铝硅中间合金的能源消耗。

(四)具体实施方式

实施例一

铸造铝合金熔炼方法，包括下述步骤：

1、将坩锅清理干净，预热至200～300℃，喷刷涂料；准备熔炼操作用各种工具，清理干净，预热200～300℃，喷刷涂料，并烘烤去除水份；

2、将预先配制好的SR-1精炼变质细化剂按处理铝液量的需要称量好，放入烘箱，在200～300℃下烘烤4～6小时，备用，SR-1精炼变质细化剂由10kg的NaNO₃、13kg的BaCl₂、10kg的NaF、13kg的Na₃AlF₆、21kg的K₂TiF₆、6kg的KBF₄、13kg的NaCl和10kg的C粉配制成。

3、装炉熔化：坩埚喷刷完涂料，待涂料干后即可装炉，先装入回用料，再加纯铝锭，待化清后，铝液温度达到700℃加入纯硅，铝硅比为100∶25(按重量计)。熔化后搅拌均匀，再加入所需中间合金，待化清后搅拌均匀。

4、精炼、变质、细化综合处理。当铝液的化学成份调整完毕，温度达到优选的705℃时，打净炉中铝液表面浮渣加入上述SR-1精炼变质细化剂，加入量为铝硅液重量的2％，将其撒在铝液表面，用侵盐勺压入，使其与坩锅底部保持100～110mm距离，来回上下运动，直到液面不再冒泡，再继续处理15～25分钟。静止5-10分钟，检查断口，合格后扒渣。

5、调温至已知工艺要求温度时出炉浇注。

实施例二

实施例二的铸造铝合金熔炼方法的工艺步骤与实施例一基本相同，不同之处在于：向铝液中加入纯硅的温度为700℃。SR-1精炼变质细化剂由12kg的NaNO₃、15kg的BaCl₂、12kg的NaF、15kg的Na₃AlF₆、23kg的K₂TiF₆、8kg的KBF₄、15kg的NaCl和12kg的C粉配制成。在铝硅液温度达到715℃时加入，加入量为铝硅液重量的2.4％。

实施例三

实施例三的铸造铝合金熔炼方法的工艺步骤与实施例一基本相同，不同之处在于：向铝液中加入纯硅的温度为712℃。SR-1精炼变质细化剂由14kg的NaNO₃、17kg的BaCl₂、14kg的NaF、17kg的Na₃AlF₆、25kg的K₂TiF₆、10kg的KBF₄、17kg的NaCl和14kg的C粉配制成。在铝硅液温度达到715℃时加入，加入量为铝硅液重量的2.6％。

Claims

1、铸造铝合金熔炼方法，包括下列步骤：

(1)将适于熔炼铝硅合金的熔炼炉清理干净，预热至200～300℃，喷刷涂料；准备熔炼操作用各种工具，清理干净，预热200～300℃，喷刷涂料，并烘烤去除水份；

(2)将预先配制好的精炼变质细化剂按处理铝硅液量的需要称量好，放入烘箱，在200～300℃下烘烤4～6小时，备用；

(3)装炉熔化：先将回炉料装入熔炼炉，再按设定铝硅配比加入纯铝和纯硅；熔化后搅拌均匀，再加入所需中间合金，待化清后搅拌均匀；

(4)精炼、变质、细化综合处理，并按需要调整好铝液的化学成份；

(5)调温至已知工艺要求温度时，出炉浇注，其特征在于：

所述的装炉熔化步骤中，当铝熔化后，铝液温度达到690～720℃时加入纯硅；所述的精炼、变质、细化综合处理，是当铝液温度达到700～730℃时进行精炼、变质、细化综合处理，打净炉中铝液表面的浮渣，加入烘烤好的精炼变质细化剂，将其撒在铝液表面，用侵盐勺压入，使其与坩锅底部保持100～150mm距离，来回上下运动，直到液面不再冒泡，处理时间为15～25分钟，精炼变质细化剂加入量按重量百分比计为铝硅液的1.8～2.8％。

2、根据权利要求1所述的铸造铝合金熔炼方法，其特征在于所述的精炼变质细化剂为SR-1精炼变质细化剂，由8-15kg的NaNO₃、12-18kg的BaCl₂、8-15kg的NaF、12-18kg的Na₃AlF₆、20-26kg的K₂TiF₆、5-11kg的KBF₄、12-18kg的NaCl和8-15kg的C粉配制成。

3、根据权利要求2所述的铸造铝合金熔炼方法，其特征在于所述的SR-1精炼变质细化剂，由10kg的NaNO₃、13kg的BaCl₂、10kg的NaF、13kg的Na₃AlF₆、21kg的K₂TiF₆、6kg的KBF₄、13kg的NaCl和10kg的C粉配制成。

4、根据权利要求2所述的铸造铝合金熔炼方法，其特征在于所述的SR-1精炼变质细化剂，由12kg的NaNO₃、15kg的BaCl₂、12kg的NaF、15kg的Na₃AlF₆、23kg的K₂TiF₆、8kg的KBF₄、15kg的NaCl和12kg的C粉配制成。

5、根据权利要求2所述的铸造铝合金熔炼方法，其特征在于所述的SR-1精炼变质细化剂，由14kg的NaNO₃、17kg的BaCl₂、14kg的NaF、17kg的Na₃AlF₆、25kg的K₂TiF₆、10kg的KBF₄、17kg的NaCl和14kg的C粉配制成。