專利名稱:一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域,涉及鑄造 鋁硅合金的細(xì)化元素引入,尤其是一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法。
背景技術(shù):
隨著鋁合金在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,后續(xù)的加工對鋁合金的組織和性能提出了嚴(yán)格的要求。而鋁合金的最佳組織要求鋁合金材料具有細(xì)小均勻等軸晶,在鋁熔體中加入細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化鑄淀的晶粒,可以提聞?wù)胁牡膹?qiáng)度和塑性,從而提聞其綜合力學(xué)性能和加工工藝性能。此外,鋁合金中的含Ca量和含氣量嚴(yán)重影響合金的各項機(jī)械性能,其中鋁合金中的Ca不但影響合金熔體的流動性和易造成縮松等缺陷,并且對延伸率,抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能也有較大影響,因此必須盡可能降低Ca的含量以提高力學(xué)性能。由于氫和氧化夾雜物的存在,影響了鑄鋁錠的純凈度,使鑄錠產(chǎn)生氣孔夾雜等鑄造缺陷,因此提高鋁熔體純凈度是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄錠的關(guān)鍵之一。現(xiàn)有的晶粒細(xì)化劑有Al-Ti、Al-Ti-B, AI-Ti-C, AI-Ti-C-B、AI-Ti-B-RE 等,但其應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯,細(xì)化效果和穩(wěn)定性都有待深入研究,目前細(xì)化劑的發(fā)展方向是Al-C-RE和Al-Ti-C-B-RE,但具體的應(yīng)用還是一個很漫長的過程。鑄造鋁合金中的除氣和除鈣一般都是采用精煉劑和除鈣劑,增加了鑄鋁合金生產(chǎn)成本并對環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響。在鋁合金中添加一種合適的物質(zhì)能同時達(dá)到除氣和除鈣的作用,并同時獲得可使晶粒細(xì)化的細(xì)化劑元素對鑄造鋁合金的生產(chǎn)和應(yīng)用必將產(chǎn)生巨大的影響。通過檢索,尚未發(fā)現(xiàn)與本專利申請相關(guān)的公開專利文獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種合適的鹽類晶粒細(xì)化劑,在特定的生產(chǎn)工藝控制下,同時達(dá)到精煉和除鈣的效果,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)能減排。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,其特征在于具體步驟是⑴按鑄造鋁硅合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量,稱量后放入溫度200 300°C的恒溫預(yù)熱干燥爐中干燥2 3h ;⑵當(dāng)鑄造鋁硅合金熔體達(dá)到700 760°C后,在熔煉爐內(nèi)的鋁合金熔體表面加入預(yù)熱好的鈦鹽,并用石墨攪拌棒在覆蓋層下進(jìn)行攪拌,攪拌時間為10-15分鐘;⑶充分?jǐn)嚢梃T造鋁硅合金液后,取樣測量鑄造鋁硅合金液成分,當(dāng)鑄造鋁硅合金中Ti含量接近理論計算值時,將表面生成的浮渣清出熔體,即實(shí)現(xiàn)鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。而且,所述鈦鹽為白色粉末狀氟鈦酸鉀,其鈦含量為19.3%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為
I、本發(fā)明利用鑄造鋁合金在一般熔煉溫度下(700 760°C )與氟鈦酸鉀極易產(chǎn)生反應(yīng)的現(xiàn)象,直接加入而引進(jìn)鈦,處理工藝簡單,合金中鈦的實(shí)際吸收率與理論計算值相符,差異極小,且實(shí)際吸收率與氟鈦酸鉀處理溫度及加入量無多大關(guān)系。2、本發(fā)明中使用氟鈦酸鉀代替Al-Ti中間合金,取代Al-Ti中間合金加鈦,省去了Al-Ti中間合金的制備過程,簡化了工藝。3、本發(fā)明中所使用的粉末狀氟鈦酸鉀具有優(yōu)良的精煉及細(xì)化效果,能顯著細(xì)化合金晶粒,減少孔隙,增強(qiáng)機(jī)械性能,提高鑄鋁合金的品質(zhì)。4、本發(fā)明所使用的粉末狀氟鈦酸鉀可起到除鈣作用,大大降低鑄造鋁合金中影響鑄造品質(zhì)的雜質(zhì)鈣元素,可替代除鈣劑,節(jié)約成本并降低生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染。5、本發(fā)明中用氟鈦酸鉀處理合金時,采用非鐵類坩堝和工器具進(jìn)行熔煉,防止了氟鹽腐蝕鐵質(zhì)坩堝及工具而導(dǎo)致的工藝增鐵。 6、本發(fā)明選擇粉末狀氟鈦酸鉀作為細(xì)化元素,對鋁合金熔體起到精煉和除鈣的作用,省去了中間合金的制備、精煉和除氣環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的節(jié)能減排。
圖I為本發(fā)明的K2TiF6加入量和合金Ti含量的關(guān)系圖;圖2為本發(fā)明的加AK2TiF6前后Ca含量結(jié)果對比圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述,以下實(shí)施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,細(xì)化劑采用氟鈦酸鉀粉末,鑄造鋁硅合金為A356. 2,步驟是⑴總投料為15T,根據(jù)A356. 2合金液的成分內(nèi)控要求配料,其中Ti含量要求范圍是0. 08 O. 15%,Ca元素小于O. 003% ;按Ti含量O. 12%配料,稱取K2TiFx的質(zhì)量為93kg ;⑵把稱量好的氟鈦酸鉀放入300°C的恒溫預(yù)熱干燥爐中干燥2小時;⑶在熔煉爐中加入重熔用鋁錠和金屬硅,點(diǎn)火升溫,熔化溫度控制在740 780V之間;⑷待重熔用鋁錠和金屬硅完全熔化后,加入金屬鎂,充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行成分檢測;(5)除Ti和Ca含量外,其他均達(dá)到內(nèi)控要求范圍。此時Ti含量為O. 0155%, Ca元素含量為O. 0038%, Ca元素超出標(biāo)準(zhǔn)26. 7%。(6) Ti和Ca以外的其他成分檢測達(dá)到目標(biāo)值,調(diào)整鋁液溫度為720°C,在鋁液表面撒上預(yù)熱好的氟鈦酸鉀白色粉末,并用石墨攪拌棒在覆蓋層下進(jìn)行攪拌;(7)充分?jǐn)嚢韬辖鹨?5分鐘,取樣測量鋁合金液成分,此時,Ti含量達(dá)到O. 109%, Ca元素含量為O. 0006%,符合標(biāo)準(zhǔn);(8)用石墨大耙將表面生成的浮渣扒出熔體;⑶在鋁液包內(nèi)加入其它微量元素母鋁合金,用轉(zhuǎn)鋁包進(jìn)行鋁液轉(zhuǎn)液操作。經(jīng)檢驗(yàn),成分和鋁液密度(2. 64g/cm3)均符合客戶要求,此方法生產(chǎn)的A356. 2合金錠質(zhì)量全部符合客戶要求,用一次性添加氟鈦酸鉀方法,達(dá)到了引入細(xì)化元素Ti、精煉和除鈣的三大功能。實(shí)施例2 一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,細(xì)化劑采用氟鈦酸鉀粉末,鑄造鋁合金為AS7G03,步驟是⑴總投料為20T,根據(jù)AS7G03合金的成分內(nèi)控要求配料,其中Ti含量要求范圍是
O.10 O. 16,Ca元素小于O. 0018% ;按Ti含量O. 14配料,稱取K2TiF6的質(zhì)量為145kg ;⑵把稱量好的氟鈦酸鉀放入250°C的恒溫預(yù)熱干燥爐中干燥2. 5小時;⑶在熔煉爐中加入重熔用鋁錠和金屬硅,點(diǎn)火升溫,熔化溫度控制在750 770V之間; ⑷待重熔用鋁錠和金屬硅完全熔化后,加入除鈦以外的其他元素的中間合金或純金屬,充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行成分檢測;(5)除Ti和Ca含量外,其他均達(dá)到技術(shù)要求范圍;此時Ti含量為O. 0132%,Ca元素含量為O. 0033,Ca含量超出標(biāo)準(zhǔn)83. 3% ;(6) Ti和Ca以外的其他成分檢測達(dá)到目標(biāo)值,調(diào)整鋁液溫度為750°C,在鋁液表面撒上預(yù)熱好的氟鈦酸鉀白色粉末,并用石墨攪拌棒在覆蓋層下進(jìn)行攪拌;(7)充分?jǐn)嚢韬辖鹨?3分鐘,取樣測量鋁合金液成分,此時,Ti含量達(dá)到O. 131%,Ca元素含量為O. 0004%,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;(8)用石墨大耙將表面生成的浮渣扒出熔體;(9)澆注爐前大錠,檢測爐前針孔為二級,鋁液靜置5分鐘后,進(jìn)行澆注大錠。經(jīng)檢驗(yàn),此方法生產(chǎn)的AS7G03合金錠質(zhì)量全部符合客戶要求,用一次性添加氟鈦酸鉀方法,達(dá)到了引人細(xì)化元素Ti、精煉和除鈣的三大功能。
權(quán)利要求
1.一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,其特征在于具體步驟是 ⑴按鑄造鋁硅合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量,稱量后放入溫度200 300°C的恒溫預(yù)熱干燥爐中干燥2 3h ; ⑵當(dāng)鑄造鋁硅合金熔體達(dá)到700 760°C后,在熔煉爐內(nèi)的鋁合金熔體表面加入預(yù)熱好的鈦鹽,并用石墨攪拌棒在覆蓋層下進(jìn)行攪拌,攪拌時間為10-15分鐘; ⑶充分?jǐn)嚢梃T造鋁硅合金液后,取樣測量鑄造鋁硅合金液成分,當(dāng)鑄造鋁硅合金中Ti含量接近理論計算值時,將表面生成的浮渣清出熔體,即實(shí)現(xiàn)鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,其特征在于所述鈦鹽為白色粉末狀氟鈦酸鉀,其鈦含量為19. 3%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在鑄造鋁硅合金中引入晶粒細(xì)化元素Ti的方法,具體步驟是⑴按鑄造鋁硅合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量,稱量后放入溫度200~300℃的恒溫預(yù)熱干燥爐中干燥2~3h;⑵當(dāng)鑄造鋁硅合金熔體達(dá)到700~760℃后,在熔煉爐內(nèi)的鋁合金熔體表面加入預(yù)熱好的鈦鹽,并用石墨攪拌棒在覆蓋層下進(jìn)行攪拌,攪拌時間為10-15分鐘;⑶充分?jǐn)嚢梃T造鋁硅合金液后,取樣測量鑄造鋁硅合金液成分,當(dāng)鑄造鋁硅合金中Ti含量接近理論計算值時,將表面生成的浮渣清出熔體,即實(shí)現(xiàn)鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。本發(fā)明選擇粉末狀氟鈦酸鉀作為細(xì)化元素,對鋁合金熔體起到精煉和除鈣的作用,省去了中間合金的制備、精煉和除氣環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的節(jié)能減排。
文檔編號C22C1/06GK102912165SQ20121039141
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者王如芬, 翟盼盼, 霍慧娟, 馮寶元, 沈會廣, 劉中, 楊少云 申請人:天津立中合金集團(tuán)有限公司