專利名稱：高效節(jié)能鋁合金快速熔制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)，主要涉及一種鋁合金制造中的快速熔制工藝。
隨現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，鋁和鋁合金得到廣泛應(yīng)用，其常用鋁合金有，鋁-硅合金，鋁-銅合金，鋁-鎂合金，鋁-鋅合金;現(xiàn)有鋁合金鑄造采用多次熔煉澆鑄工藝，即其最終型號(hào)鋁合金是采用新金屬料，中間合金，也可加入部分回爐料熔煉澆鑄制得，中間合金是在鋁合金的熔制中首先將某些組分和鋁制成的輔助合金，采用中間合金的目的是為了獲得化學(xué)成分準(zhǔn)確而均勻的合金，在加入高熔點(diǎn)組分時(shí)使合金不過熱，避免某些元素加入時(shí)因過熱反應(yīng)而使合金過熱，中間合金有的由專業(yè)合金廠提供，但在多數(shù)情況下由鑄造車間自己熔制，其熔制中間合金一般采用的方法是將鋁熔化并過熱到其它所加入的化學(xué)成分即金屬材料的近似熔點(diǎn)溫度，將所需加入化學(xué)成分的金屬材料破碎成一定規(guī)格分批加入鋁液，充分?jǐn)嚢枞刍罄^續(xù)加入，除氣精煉后最后鑄錠，上述所加入化學(xué)成分的金屬其熔化溫度一般在800～900℃，甚至更高在1000℃以上，由于溫度過高，其組織機(jī)械性能均遭到嚴(yán)重破壞，而且鋁熔液的溫度越高，其吸氣量成倍增加，所以一般將砂型澆鑄溫度定為680～730℃，金屬型定為740～760℃，原因即在于此，溶液在680～730℃之間吸氣量最低，而中間合金的溫度有時(shí)高達(dá)1000多度，是正常溫度吸氣量的幾十倍，組織機(jī)械性能更是遭到嚴(yán)重破壞，加之大量的有害物質(zhì)、雜質(zhì)、氣體、鐵質(zhì)化合物影響形成或合金的質(zhì)量;鑄造最終型號(hào)合金時(shí)需先根據(jù)合金型號(hào)所含化學(xué)成分量計(jì)算新金屬料，中間合金及回爐料的加入量，然后據(jù)其工藝熔制，多次熔鑄多次燒損且造成生產(chǎn)周期長，效率低并導(dǎo)致成本及其它燃料等一系列消耗較大的問題，其燒損綜合計(jì)算Al-Si7%、Al-Cu12%、型號(hào)合金5%。
本發(fā)明提出的鋁合金快速熔制工藝，其目的是解決現(xiàn)有合金熔制工藝存在的復(fù)雜且周期長、損耗大和現(xiàn)有工藝造成的機(jī)械組織性能方面存在的問題。
本發(fā)明提出的鋁合金快速熔制工藝，其特征是采用型號(hào)鋁合金(即鋁合金鑄件)所需的化學(xué)元素直接加入法，其采用爐料均為型號(hào)鋁合金(即鋁合金鑄件)所需成分的新金屬料，也可加入部分回爐料，在670～760℃溫度進(jìn)行熔煉澆鑄，由于本發(fā)明采用一次熔制獲得最終型號(hào)鋁合金(即鋁合金鑄件)產(chǎn)品，即將型號(hào)鋁合金所需化學(xué)成分一次直接加入，取消了熔制鋁合金中的中間合金，相應(yīng)減少了中間合金的熔制環(huán)節(jié)，其熔制溫度在670～760℃范圍，由此提高了鋁合金的組織機(jī)械性能并易于獲得較為準(zhǔn)確的化學(xué)成分，提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，使燒損率大大降低，由于減少了中間工藝環(huán)節(jié)，相應(yīng)提高了生產(chǎn)效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，并相應(yīng)減少了一系列物耗。
本發(fā)明在熔制鋁合金(即鋁合金鑄件)時(shí)采用的新金屬料為純鋁和所需化學(xué)成分的工業(yè)純金屬;熔制時(shí)其爐料可一次性加入熔煉爐內(nèi)也可分批加入;化學(xué)成分所需的其它金屬置放底層，鋁置放在上層。其爐料一次性加入時(shí)以鋁的熔點(diǎn)為基準(zhǔn)，熔點(diǎn)較鋁高的金屬與鋁一次性裝入熔煉爐內(nèi)，置放在底層，鋁放上層，熔點(diǎn)較鋁低的金屬可在其它金屬熔化后直接壓入熔液，如鋅、鎂等;爐料分批加入時(shí)和鋁同時(shí)入爐的化學(xué)成分金屬置放下層，鋁置放上層，其它金屬可采取予熱到一定溫度后加入熔液的方式。
本發(fā)明工藝中爐料中可加入部分回爐料，其回爐料放置在熔煉爐的最底層。
本發(fā)明提出的鋁合金快速熔制工藝，采取型號(hào)合金(即鋁合金鑄件)所需化學(xué)成分直接加入的方法，改變了爐料中加有中間鋁合金的工藝和爐料的裝料(底、中、上層)順序，其變質(zhì)處理、精煉除氣部分和用以防止缺陷措施部分均同于現(xiàn)有工藝。
提供現(xiàn)有鋁合金熔制工藝1、首先熔制中間合金例鋁-硅中間合金，常用為Al-Si20%，將純鋁錠80Kg放入地坑焦炭爐石墨坩堝內(nèi)，將鋁液提高到約800～900℃時(shí)，將20Kg結(jié)晶硅塊破碎10～30mm加入鋁熔液內(nèi)，將溫度升到1000℃時(shí)用表面涂有涂料的鐵棒攪拌硅塊化完，攪拌均勻處理出爐(用無毒除氣精煉劑)。
例鋁-銅中間合金，常用為Al-Cu50%，將純鋁50Kg放入地坑爐堝內(nèi)，將鋁液提高到900～1000℃，將一定規(guī)格(如150×400～600mm)的電解銅加入熔液中，溫度升到約1150℃，其余與上述Al-Si中間合金工藝相同。
型號(hào)鋁合金(即鋁合金鑄件)工藝過程爐料計(jì)算，裝爐，底層為純鋁錠，中上層為中間合金，爐溫控制在730℃，化學(xué)處理澆注，每爐約5～6小時(shí)，其機(jī)械性能，金屬型鋁試棒抗拉強(qiáng)度為160，延伸率為0，其燒損綜合計(jì)算Al-Si7%、Al-Cu12%，型號(hào)鋁合金5%。
本發(fā)明實(shí)施例1鋁硅系合金ZL110、化學(xué)成分硅4～%、銅5～8%、鎂0.2～0.5%其余為鋁含量。
定為硅5%、Cu7%、鎂0.35%。
熔制ZL11050Kg，爐料硅2.5Kg、銅3.5Kg、鎂175g，變質(zhì)劑為海綿鈦用量0.1～0.2%，定為0.15%，75g(或其它變質(zhì)劑)，硅加工30～50毫米，銅加工150×200或200×400毫米。
早上5點(diǎn)30分開爐，爐溫定730℃，爐溫升至150-300℃，將Si、Cu、Ti加入電爐鍋內(nèi)底層，上層是純鋁錠。到8點(diǎn)40分鐘，鋁熔液升到730℃，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，使化學(xué)元素均勻的分布熔液中，降到700℃，將預(yù)熱到150～300℃鎂塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)7～10分鐘化完，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，加入無毒精煉除氣劑處理，10～15分鐘精煉完畢，用扒渣勺，扒去熔渣，靜止5-10分鐘，將鋁熔液升到730℃到9點(diǎn)30分鐘出爐(用于砂型鑄造)。
實(shí)施例2鋁銅系合金ZL201、化學(xué)成分銅4.5～5.3%、錳0.6～1%、鈦0.15～0.35%，其余量為鋁，定為銅5%、錳0.8%、鈦0.3%。
熔制ZL20139Kg，爐料銅1.95Kg、錳312Kg、鈦117g，其余為鋁。
早上5點(diǎn)45分鐘開爐、爐溫定730℃，爐溫升至150～300℃，將Cu、Mn、Ti加入電爐底層，上層為Al錠，到8點(diǎn)50分鐘，熔液升到730℃，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，加入無毒精煉除氣劑處理，扒出溶渣，加入“鈉鉀鹽”變質(zhì)劑(或其它變質(zhì)劑)4-6分鐘處理扒渣，靜止5-10分鐘，將熔液升到760℃出爐，用于金屬模型鑄造(升到730℃用于砂型鑄造)。
實(shí)施例3鋁鎂合金ZL302、化學(xué)成份Si0.8～1.3%、Mg4.5～5.5%、Mn0.1～0.4%，定為Si1%、Mg5%、Mn0.3%，其余量為鋁，熔制ZL30238Kg。
爐料Al35Kg、Si0.38Kg、Mn114g、Mg1.9Kg(鎂錠加工成100～150g的小塊)。
早上6點(diǎn)開爐、爐溫定730℃、爐溫升至150～300℃，將Si、Mn加入電爐底層，上層為Al錠，到9點(diǎn)鐘，鋁熔液升到730℃，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，將熔液降至700℃，將預(yù)熱150～300℃Mg塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)，30分鐘化完，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，加入無毒精煉除氣劑處理10-15分鐘，扒出溶渣，加入“發(fā)熱丸”變質(zhì)劑(或其它變質(zhì)劑)約30秒，扒出熔渣，靜止5-10分鐘，將熔液升到730℃出爐。
實(shí)施例4爐料分批加入ZL110、化學(xué)成份Si5%、Cu7%、Mg0.35%。
熔制39Kg、爐料Si1.95Kg、Cu2.7Kg、Mg136.5g、變質(zhì)劑海綿鈦(Ti)0.15%58.5g。
5點(diǎn)45分鐘開爐，爐溫定為760℃，爐溫升到150～300℃，將硅加入電爐底層、上層為鋁錠，到8點(diǎn)50分鐘，熔液升到760℃，加入預(yù)熱400～500℃銅入熔液內(nèi)，9點(diǎn)30分銅化完，將預(yù)熱500～600℃海綿鈦加入熔液內(nèi)，10點(diǎn)10分鐘化完，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，將溫度降到700℃，將預(yù)熱150～300℃Mg塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)，10點(diǎn)20分鐘化完，上下攪拌4～6分鐘，加入無毒精煉除氣劑10-15分鐘處理完畢，靜止5-10分鐘，扒出熔渣，將溫度升到760℃出爐(用于金屬型鑄造)。
實(shí)施例5ZL401、化學(xué)成份Si6～8%、Mg0.1～0.3%、鋅(Zn)9～13%、定Si7%、Zn11%(加工成100～200g)、Mg0.2%、熔制40Kg。
爐料Si2.8Kg、Zn4.4Kg、Mg80g，余量為鋁。
6點(diǎn)10分開爐爐溫定為730℃，爐溫升至150～300℃，將AL錠加入電爐內(nèi)到9點(diǎn)熔液升到730℃，將預(yù)熱500～600℃Si加入熔液內(nèi)，到9點(diǎn)50分鐘用鐘罩把浮在熔液上面的Si壓入熔液內(nèi)，攪拌到10點(diǎn)，Si化完，用扒渣勺上下攪拌5～6分鐘，降到680℃，將預(yù)熱到100～150℃Zn塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)，10點(diǎn)25分鐘Zn化完，將預(yù)熱150～300℃Mg塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)，10點(diǎn)35分鐘Mg化完，用扒渣勺上下攪拌5～7分鐘，10點(diǎn)42分鐘加入無毒精煉除氣劑10-15分鐘處理完，扒出熔渣，加入“鈉鉀鹽”變質(zhì)劑(或其它變質(zhì)劑)4-6分鐘處理扒出熔渣，靜止5-10分鐘，將溫度升到730℃出爐。
實(shí)施例6(一爐出兩種牌號(hào)鋁合金工藝)ZL110、化學(xué)成份Si5%、Cu7%、Mg0.35%。
ZL105、化學(xué)成份Si4.5～5.5%、Cu1～1.5%、Mg0.35～0.6%，定為Si5%、Cu1.3%、Mg0.4%。
爐料先熔煉ZL105型號(hào)合金、AL錠93.7Kg、Si5Kg、Cu1.3Kg、Mg400g。
6點(diǎn)開爐，爐溫定為730℃，爐溫升到150～300℃，Si、Cu加入電爐底層，上層AL錠，9點(diǎn)10分熔液升到730℃，用扒渣勺上下攪拌5～6分鐘，將溫度降到700℃，將預(yù)熱150～300℃Mg塊，用鐘罩壓入熔液內(nèi)，9點(diǎn)20分化完，加入無毒精煉除氣劑，10-15分鐘處理完，扒渣加入“鈉鉀鹽”變質(zhì)劑4-6分處理完，扒渣靜止5-10分鐘，將溫度升到730℃出爐ZL10550Kg，再將爐內(nèi)50KgZL105熔液加入Cu2.75Kg(預(yù)熱400～500℃)約30分鐘Cu化完，熔液降止700℃，壓入燒損后Mg含量補(bǔ)正量的Mg塊，工藝同上，11點(diǎn)20分鐘出爐。
節(jié)約對比ZL110、化學(xué)成份Si5%、Cu7%、Mg0.35%，現(xiàn)有熔制工藝爐料按100Kg計(jì)算，AL61Kg、AL-Si中間合金25Kg，AL-Cu中間合金14Kg、Mg350g。
上午8點(diǎn)30分鐘開爐，爐溫定為730℃，爐溫升到150～300℃，稱出AL、AL-Si、AL-Cu的重量，9點(diǎn)10分將AL加入電爐底層，AL-Si中層、AL-Cu上層。11點(diǎn)30分鐘停爐，下午1點(diǎn)開爐，到4點(diǎn)30分熔液升到730℃，降止700℃，將預(yù)熱150～300℃鎂塊用鐘罩壓入熔液內(nèi)7-10分鐘化完，用鐘罩?jǐn)嚢杈鶆?，加入無毒精煉除氣劑300g，10-15分鐘精煉完畢，扒出熔渣，加入“鈉鉀鹽”變質(zhì)劑2Kg4-6分鐘，處理扒出熔渣，靜止5-10分鐘出爐。
燒損AL-Si中間合金綜合率為7%，25Kg×7%＝1.75Kg，Al～Cu中間合金燒損率12%，14Kg×12%＝1.68Kg，熔煉AL型號(hào)合金燒損為5%，即5Kg，共燒損8.43Kg，出1Kg鑄件折合費(fèi)43.25元，共計(jì)363.59元。熔煉中間合金折合費(fèi)40元，共計(jì)403.59元，其機(jī)械性能、抗拉強(qiáng)度，160牛頓/毫米(金屬型鋁試棒，沒有任何處理)，延伸率為0。
本發(fā)明工藝ZL110、化學(xué)成份Si5%、Cu7%、Mg0.35%，按100Kg計(jì)算爐料AL98.7Kg、Si5Kg、Cu7Kg、Mg350g。
上午10點(diǎn)開爐，爐溫定730℃，爐溫升到150～300℃，稱出AL、Si、Cu的重量，10點(diǎn)20分將Si、Cu加入電爐底層，上層為AL，11點(diǎn)30分鐘停爐，下午1點(diǎn)鐘開爐，到3點(diǎn)30分，熔液升到730℃，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，將溶液降止700℃，將預(yù)熱150～300℃的Mg，用鐘罩壓入熔液內(nèi)7-10分鐘化完，用扒渣勺上下攪拌4～6分鐘，加入無毒精煉除氣劑300g，10-15分鐘精煉完畢，扒出熔渣，加入“鈉鉀鹽”變質(zhì)劑2Kg4-6分鐘，處理扒出熔渣，靜置5-10分鐘，出爐4小時(shí)左右。
燒損2%，2Kg，共計(jì)86.5元，比現(xiàn)用工藝節(jié)約300元左右，機(jī)械性能、抗拉強(qiáng)度，由原來160牛頓/毫米增加到181牛頓/毫米(金屬型鋁試棒沒有任何處理)，延伸率由原來的0增加到1.3～2.3%。
說明，溫度是根據(jù)鑄件大小、薄厚、簡單、復(fù)雜成度，可隨鑄件要求任意調(diào)整(在680～760℃之間)。變質(zhì)劑，無毒精煉除氣劑可根據(jù)，各種品種的說明書來定重量、溫度。
用回爐料時(shí)，將回爐料裝入電爐底層，難熔化學(xué)元素金屬放入中層，鋁錠放入上層。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金快速熔制工藝，本發(fā)明的特征是在670℃～760℃溫度條件下熔制型號(hào)鋁合金，一次熔煉澆鑄所需型號(hào)的鋁合金鑄件，其采取將型號(hào)合金即鋁合金鑄件所需的化學(xué)成分直接加入的方法，采用的爐料為型號(hào)鋁合金所需化學(xué)成分的新金屬料，也可包括部分回爐料，即將型號(hào)鋁合金所需化學(xué)成分的新金屬料也可有部分回爐料一次或分批加入熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉澆鑄，獲得機(jī)械、組織性能優(yōu)良的所需型號(hào)的鑄造鋁合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金快速熔制工藝，其特征在于所述的新金屬料為工業(yè)純鋁和所需化學(xué)成分的工業(yè)純金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金快速熔制工藝，其特征在于爐料一次性加入時(shí)以鋁的熔點(diǎn)為基準(zhǔn)，熔點(diǎn)較鋁高的金屬與鋁同時(shí)裝入熔煉爐內(nèi)，置放在底層，鋁放上層;熔點(diǎn)較鋁低的金屬可在其它金屬熔化后直接壓入熔液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金快速熔制工藝，其特征在于爐料分批加入熔煉爐時(shí)，和鋁同時(shí)入爐的化學(xué)成分金屬置放下層，鋁放上層，其它金屬可采取預(yù)熱到一定溫度后加入熔液的方式。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)，主要涉及一種鋁合金制造中的快速熔制工藝；其目的是解決現(xiàn)有鋁合金熔制工藝存在的復(fù)雜且周期長、損耗大和質(zhì)量方面存在的問題，本發(fā)明采用將型號(hào)鋁合金所需的化學(xué)成分直接加入的方法，其采用爐料均為型號(hào)鋁合金所需成分的新金屬料(也可加入部分回爐料)，在670℃～760℃溫度進(jìn)行熔煉澆鑄，取消了現(xiàn)有工藝的中間合金及相應(yīng)的熔制環(huán)節(jié)，由此提高了鋁合金的組織機(jī)械性能，并易于獲得準(zhǔn)確的化學(xué)成分，提高效率，并節(jié)約成本。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1099425SQ9311672
公開日1995年3月1日 申請日期1993年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月24日
發(fā)明者劉海斌 申請人:劉海斌