一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺，采用分段控温，分批加硅的方式，在加硅前铝液温度控制在当前铝液成分相应的熔点以上20～30℃，确保加入硅后，通过硅吸收热量使铝液温度降至加硅前熔点以下，以形成半固态糊状熔体，并充分包裹硅块，与铝水充分润湿，且由于铝水粘度增大，不易上浮，减少硅的氧化烧损。加完硅后铝液升高至加硅后铝液成分对应的熔点以上40～80℃，促使硅快速熔化，且让铝水尽可能处于较低的温度，减少铝的烧损。减少铝的烧损。减少铝的烧损。

【技术实现步骤摘要】
一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺


[0001]本专利技术涉及高硅铝合金领域，尤其涉及一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺。

技术介绍

[0002]高硅铝合金(Si含量高于17％)具有良好的耐磨性、低膨胀性等优点，在汽车、动力机械等领域有着广泛的应用。追求更高的硅含量对提高产品耐磨性和尺寸稳定性有着重要的意义，目前高硅铝合金常用的制备方法有粉末冶金法、搅拌铸造法、压力浸渗法等，但这些方法仅适用几十公斤量级的制备。1吨以上的生产目前只能采用高温液态熔炼法，但这种方法存在以下难点：一是硅的熔点高(1410℃)，铝熔点低(660℃)，两者温差大，要使硅熔化，需要提高铝液温度至850℃以上，但这会加大铝液的烧损和吸气。二是固态硅的密度小于铝液的密度，加入铝液后，易漂浮至铝液表面，一旦与高温空气按触，极易被氧化，从而加大了硅的烧损。
[0003]在现有的液态熔炼法制备高硅铝合金中，采用纯硅为原料时，熔炼温度都要高于850℃，如专利技术专利(CN114807692A)公开了一种高硅铝合金制备工艺中熔炼温度达到了900
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1000℃，专利技术专利(CN202110378053.7)公开了一种耐磨抗腐蚀的高硅铝合金材料及其制备方法，熔炼温度达到了860
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950℃，专利技术专利(CN202010044902.0)一种新型电子封装高硅铝合金及其制备方法中，在850～900℃下熔化纯铝及纯硅。而众所周知，铝液温度一旦高于780℃，其吸气量和烧损率将急剧上升。
[0004]如果硅采用铝硅中间合金的方式加硅，可以适当降低熔炼温度，有专利公开了700℃以上的相对低温的熔炼方法，专利技术专利(CN201910604187.9)一种耐磨耐热铝合金的制备方法中，采用铝硅中间合金，用中频炉制备16％
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24％Si的高硅铝合金时，熔炼温度为700
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900℃。但制备硅含量20％左右的高硅合金，需要用到含硅量50％的中间合金，其用量较大，生产成本也很高，不具备大量生产的经济性。
[0005]本专利技术针对当前在反射炉中采用液态熔炼法制备17％
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30％高硅铝合金时，存在的铝或硅烧损率高的问题，基于合金熔点随硅含量变化的特性，专利技术了“多段控温，分批加硅”的熔炼工艺，有效降低了硅和铝的熔损率。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺。
[0008](二)技术方案
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0010]一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺，包括以下步骤：
[0011]S1:熔化初始炉料：以工业纯铝或废铝为初始炉料，熔化温度控制在工业纯铝或废铝熔点(即第一熔点T1)以上40～60℃，直至初始炉料完全熔解；若所使用的原料为废铝，其原始硅含量大于或等于12.6％，跳至步骤S3；
[0012]S2:铝水温度降至第一加硅温度(T1+20～30℃)，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到第一数值计算加入量，加入硅后充分搅拌使铝水包裹硅，计算加硅后铝液熔点，即第二熔点T2，将炉温升高至第一熔硅温度(T2+40～60℃)保温，直至硅完全熔解；
[0013]S3：铝水温度降至第二加硅温度(T1/T2+20～30℃)，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到第二数值计算加入量，加入硅后充分搅拌使铝水包裹硅，计算加硅后铝液熔点，即第三熔点T3，将炉温升高至第二熔硅温度(T3+40～60℃)保温，直至硅完全溶解；若第二数值等于目标数值，则跳至步骤S5；
[0014]S4：铝水温度降至第三加硅温度(T3+20～30℃)，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到目标数值计算加入量，加硅后搅拌使铝水包裹铝；计算加硅后铝液熔点，即第四熔点T4，提升炉温至第三熔硅温度(T4+40～60℃保温)，直至硅完全溶解；
[0015]S5：计算合金最终成分对应的熔点，即合金最终熔点T5，将炉温控制在T5+50～80℃，加入含Cu、Ni、Mn、Ti元素的金属中的至少一种的高熔点元素，保温直至所有合金元素都熔解；若未加入高熔点金属则跳过此步骤，转至步骤S6；
[0016]S6：对铝水进行净化处理，扒除炉渣后，根据需要加入包含Mg、Sr元素的金属中的至少一种的低熔点合金元素，静置15～20min后，出水浇注铝合金锭。
[0017]所述目标数值为所要制备的铝合金中硅质量含量所对应的数值；所述第一数值小于第二数值；所述第二数值小于目标数值；
[0018]所述步骤S2
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S4的任一步骤中，加硅温度控制在当前步骤加硅前合金熔点以上20～30℃，以确保加入硅后，硅吸收铝水热量，可使铝液温度降至当前步骤加硅前合金熔点以下，并形成半固态糊状熔体，充分包裹铝块，防止硅上浮至铝液表面而氧化烧损；
[0019]所述步骤S2
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S4的任一步骤中，熔硅温度控制在当前步骤加硅后合金熔点以上40～80℃，确保硅可以快速熔解，并缩短铝液保温时间，减少铝水氧化烧损；
[0020]所述步骤S5中，添加高熔点合金元素时不需要降温处理，原因是高熔点合金元素密度较大，加入量也相对较少，可以沉到熔底自行熔解，不存在上浮烧损问题。但为加速高熔点元素的熔解，熔化温度设为合金最终成分对应熔点以上50～80℃，可以缩短熔解时间。
[0021]进一步的，所述合金熔点是通过Al
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Si二元合金的熔点曲线图查询获得；Al
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Si二元合金的熔点曲线图是通过热力学计算，以硅质量含量百分比与Al
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Si二元合金熔点为坐标轴建立Al
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Si二元合金的熔点曲线图。
[0022]进一步的，所述目标数值为17％
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30％。
[0023]进一步的，所述第一数值为12％
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14％，第二数值为21
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23％。
[0024]进一步的，所述第一数值为12.6％，第二数值为22％。
[0025]进一步的，所述步骤S6中，静置时间为20min。
[0026](三)有益效果
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]1、加硅批次制定。第一次加硅，使硅含量增至12.6％，该含量对应的共晶点，对应熔点最低，为578℃，此时根据反射炉内预熔的纯铝水量，按12.6％计算第一次加硅量。第二次加硅，使硅含量增至22％，该成分对应的熔点为717℃，熔硅温度为该熔点以上40℃～60℃，即757～777℃，不会超过铝水急剧吸气和烧损的温度点780℃，可以最大限度降低铝水烧损率。第三次加硅至材料最终的硅含量。
[0029]2、通过对加硅温度控制。在步骤S2、S3与S4中，加硅前温度控制在当前铝水成分相应的熔点以上20～30℃，确保加入硅后铝水温度降至加硅前熔点以下，以形成半固态糊状熔体，并充分包裹硅块，与铝水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1:熔化初始炉料：以工业纯铝或废铝为初始炉料，将炉温控制在工业纯铝或废铝对应熔点以上40～80℃，直至初始炉料完全熔解；若所使用的原料为废铝，且原始硅含量大于或等于12.6％，跳至步骤S3；S2：铝水温度降至加硅温度，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到第一数值计算加入量，加入硅后充分搅拌使铝水包裹硅，将炉温升高至熔硅温度保温，直至硅完全熔解；S3：铝水温度降至加硅温度，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到第二数值计算加入量，加入硅后充分搅拌使铝水包裹硅，将炉温升高至熔硅温度保温，直至硅完全溶解；若第二数值等于目标数值，则跳至步骤S5；S4：铝水温度降至加硅温度，进行加硅，按铝水中硅质量含量达到目标数值计算加入量，加入硅后充分搅拌使铝水包裹硅；提升炉温至熔硅温度保温，直至硅完全溶解；S5：计算合金最终成分对应的熔点，将炉温控制在该熔点以上50～80℃，加入高熔点金属，保温直至所有金属都熔解；若未加入高熔点金属则跳过此步骤，转至步骤S6；S6：对铝水进行净化处理，扒除炉渣后，根据需要加入低熔点金属；静置20
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60min后，出水浇注铝合金锭；所述目标数值为所要制备的铝合金中硅质量含量所对应的数值；所述第一数值小于第二数值；所述第二数值小于等于目标数值；所述步骤S2
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S4的任一步骤中，所述加硅温度控制在当前步骤加硅前合金熔点以上20～30℃，以确保加入硅后，硅吸收铝水热量，可使铝液温度降至当前步骤加硅前合金熔点以下，并形成半固态糊状熔体，充分包裹铝块，防止硅上浮至铝液表面而氧化烧损。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王火生，陈诒宝，杨先锋，陈代宝，刘兆龙，侯泉良，
申请(专利权)人：福建科源新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：