一种硅锶合金变质剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及硅锶合金变质剂及其制备方法，该硅锶合金变质剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将单晶硅切削料或多晶硅切削料进行烘干，直至水分含量为1％以下；(2)将80‑100重量份的烘干后的单晶硅切削料或多晶硅切削料与20‑30重量份的废钢混合，于1300‑1450℃条件下进行电加热熔炼，获得合金液；(3)将获得的合金液加入至1‑4重量份的金属锶中，进行锶合金化反应，然后进行浇筑成型，获得硅锶合金变质剂。本发明专利技术提供的硅锶合金变质剂及其制备方法可降低工艺难度和成本，且控制铝钙元素含量在较低水平。

【技术实现步骤摘要】
一种硅锶合金变质剂及其制备方法
本专利技术涉及合金金属材料技术，特别涉及一种硅锶合金变质剂及其制备方法。
技术介绍
硅锶合金变质剂主要元素成分为Si和Sr，余量为Fe。主要用作铸造孕育剂，由于Sr在硅铁孕育剂中是最有效的促进孕育元素，当过冷度较大时，有减少共晶团的特殊作用，可减少铸件的缩孔、缩松缺陷。硅锶合金作为孕育剂，与硅铁对比，其减少白口能力较之高50％以上，同时不显著增加共晶团数。因此常用于薄壁或急冷的高硫、低硫灰铁件和需增加球墨数的球墨铸铁件，特别适于耐蚀铸铁和耐水压铸件。同时硅锶合金中Al与Ca含量控制低，铸件行渣少，无针孔缺陷，在精密、特异型铸件的孕育方面具有重要地位。传统的硅锶制备工艺主要有矿热炉熔炼工艺和感应炉熔炼工艺。矿热炉工艺使用硅石、锶矿石等为原料在矿热炉内进行还原熔炼硅锶合金，因炉况复杂成分波动大，难于控制合金成分，以制备出低铝低钙的硅锶合金；此外，还可应用矿热炉内添加正常硅铁，熔化后进行吹氯气/氧气脱铝脱钙后，进行炉外铁水包埋锶浇铸熔炼，此方法吹气工艺对环境造成一定负面效应；而感应炉熔炼工艺主要为采用感应炉内直接添加低铝低钙高纯硅铁和金属锶重融法制备硅锶合金。上述方法为现有硅锶生产的主流技术，采用上述工艺以获得低铝低钙的硅锶合金，存在成本较高、工艺难度较大等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种硅锶合金变质剂的制备方法，可降低成本和工艺难度，获得低铝低钙的硅锶合金。以及基于上述制备方法，提供一种硅锶合金变质剂。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提出了一种硅锶合金变质剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将单晶硅切削料或多晶硅切削料进行烘干，直至水分含量为1％以下；(2)将80-100重量份的烘干后的单晶硅切削料或多晶硅切削料与20-30重量份的废钢混合，于1300-1450℃条件下进行电加热熔炼，获得合金液；(3)将获得的合金液加入至1-4重量份的金属锶中，进行锶合金化反应，然后进行浇筑成型，获得硅锶合金变质剂。本专利技术还提出了一种硅锶合金变质剂，由下述质量百分比的原料组成：70-78％的硅、0.8-2.8％的金属锶、0.08％以下的铝、0.05％以下的钙和余量的铁。本专利技术还提出了一种硅锶合金变质剂，通过下述重量份的原料制备而成：单晶硅切削料或多晶硅切削料80-100份、废钢20-30份和锶1-4份。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过上述制备工艺的设计，采用电加热熔炼技术，硅锶合金变质剂可由上述制备原料进行电加热(例如采用现有的电加热炉进行电加热熔炼)一次熔炼而成，合金中，铝元素含量在0.08％以下，钙元素含量在0.05％以下，铝钙元素含量较低，可应用于铁水炉外处理，处理温度要求低，因此工艺难度相应降低，且能够有效促进孕育，可表现出显著减少共晶团数、针孔缺陷和铸件出现缩松缩孔倾向，具有能够生产出性能优异的铸件的优点。同时，本工艺采用单/多晶硅切片过程产生的下脚料和废钢作为原料，锶收得率达到84％以上，生产成本得到大幅度降低。附图说明图1为本专利技术实施例的硅锶合金变质剂的制备方法中造粒料的照片；图2为本专利技术实施例的硅锶合金变质剂的制备方法中使用感应加热炉高温熔炼后期出炉前的炉内产品照片；图3为本专利技术实施例5的硅锶合金变质剂应用于下游铸件中试验获得的可显示共晶团数的电镜放大图；图4为本专利技术实施例5的硅锶合金变质剂应用于下游铸件中铸件实验剖开后的显示出基本无针孔缺陷以及缩松缩孔现象的显微放大图；图5为本专利技术实施例5的硅锶合金变质剂应用于下游铸件中铸件实验剖开后的显示出基本针孔缺陷以及无缩松缩孔现象的另一显微放大图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：取单/多晶硅切削料、废钢和金属锶原料采用电加热熔融工艺制成低铝低钙的硅锶合金变质剂。本专利技术提供的硅锶合金变质剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将单晶硅切削料或多晶硅切削料进行烘干，直至水分含量为1％以下；(2)将80-100重量份的烘干后的单晶硅切削料或多晶硅切削料与20-30重量份的废钢混合，于1300-1450℃条件下进行电加热熔炼，获得合金液；(3)将获得的合金液加入至1-4重量份的金属锶中，进行锶合金化反应，然后进行浇筑成型，获得硅锶合金变质剂。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过上述制备工艺的设计，采用电加热熔炼技术，硅锶合金变质剂可由上述制备原料进行电加热(例如采用现有的电加热炉进行电加热熔炼)一次熔炼而成，合金中，铝元素含量在0.08％以下，钙元素含量在0.05％以下，铝钙元素含量较低，可应用于铁水炉外处理，处理温度要求低，因此工艺难度相应降低，且能够有效促进孕育，可表现出显著减少共晶团数、针孔缺陷和铸件出现缩松缩孔倾向，具有能够生产出性能优异的铸件的优点。同时，本工艺采用单/多晶硅切片过程产生的粉料下脚料和废钢作为原料，锶收得率达到84％以上，生产成本得到大幅度降低。进一步的，步骤(1)具体为：取太阳能级单晶硅或多晶硅切片过程产生的含水硅粉下脚料，进行挤压造粒成型，获得造粒料，然后将造粒料于80-150℃条件下烘干至水分为1％以下，并控制造粒料中粒径为3-12mm的造粒料占总含量的比例为90％以上。进一步的，将步骤(2)获得的合金液先进行扒渣处理，再将扒渣处理后的合金液加入金属锶中。进一步的，所述扒渣处理具体为：于获得的合金液中加入1-3份聚渣剂，清渣后于1300-1450℃条件下继续进行保温熔炼1-3min。进一步的，步骤(1)中，将合金液加入至覆盖有覆盖剂的金属锶中。本专利技术提供的硅锶合金变质剂，由下述质量百分比的原料组成：70-78％的硅、0.8-2.8％的金属锶、0.08％以下的铝、0.05％以下的钙和余量的铁。本专利技术提供的硅锶合金变质剂，通过下述重量份的原料制备而成：单晶硅切削料或多晶硅切削料80-100份、废钢20-30份和锶1-4份。本专利技术采用的各原料中，单晶硅切削料或多晶硅切削料可选择单/多晶硅切片过程产生的下脚料，该下脚料可为粉料，优选为太阳能级单/多晶硅板切片过程产生的高纯度含水硅粉下脚料，优选的，金属锶纯度为99.9％以上。废钢为铝含量小于或等于0.3％钢种的废钢。选择的覆盖剂为单晶硅粉料、多晶硅粉料、废钢料、还原铁粉、硅锶合金粉料中的一种或多种。本专利技术的实施例如下：实施例1本实施例的硅锶合金变质剂的制备方法，包括以下步骤：采用太阳能级单/多晶硅板切片过程产生的高纯度含水硅粉下脚料为原料，在挤压机内进行挤压造粒成型，获得造粒料，将获得的造粒料投入回转烘干窑内，于80℃烘干至水分≤1.0％，造粒料中3-12mm料占比90％以上，将称量好的金属锶放在二级加热炉底部避开浇点位置并使用覆盖剂覆盖好。以上原料配方为烘干的单/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅锶合金变质剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将单晶硅切削料或多晶硅切削料进行烘干，直至水分含量为1％以下；/n(2)将80-100重量份的烘干后的单晶硅切削料或多晶硅切削料与20-30重量份的废钢混合，于1300-1450℃条件下进行电加热熔炼，获得合金液；/n(3)将获得的合金液加入至1-4重量份的金属锶中，进行锶合金化反应，然后进行浇筑成型，获得硅锶合金变质剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅锶合金变质剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将单晶硅切削料或多晶硅切削料进行烘干，直至水分含量为1％以下；
(2)将80-100重量份的烘干后的单晶硅切削料或多晶硅切削料与20-30重量份的废钢混合，于1300-1450℃条件下进行电加热熔炼，获得合金液；
(3)将获得的合金液加入至1-4重量份的金属锶中，进行锶合金化反应，然后进行浇筑成型，获得硅锶合金变质剂。


2.根据权利要求1所述的硅锶合金变质剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：取太阳能级单晶硅或多晶硅切片过程产生的含水硅下脚料，进行挤压造粒成型，获得造粒料，然后将造粒料于80-150℃条件下烘干至水分为1％以下，并控制造粒料中粒径为3-12mm的造粒料占总含量的比例为90％以上。


3.根据权利要求1所述的硅锶合金变质剂的制备方法，其特征在于，将步骤(2)获得的合金液先进行扒渣处理，再将扒渣处理后的合金液加入金属锶中。


4.根据权利要求3所述的硅锶合金变质剂的制备方法，其特征在于，所述扒渣处理具体为：于获得的合...

【专利技术属性】
技术研发人员：包晓刚，魏爽，史鑫，李有成，卢建华，
申请(专利权)人：三祥新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35