一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔炼工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔炼工艺，属于铝产品加工领域。本发明专利技术利用电解铝液和工业硅在中频炉内配制AlSi12液态中间合金，并利用此液态中间合金在专用流槽内冲刷镁锭，混合后的铝液在熔炼炉内稀释得到合金化效果良好的铝镁硅系铝合金熔体。该工艺可代替目前常用的在熔炼炉内加工业硅或速溶硅或铝硅中间合金的加硅方式以及搅拌或压入镁锭的加镁方式，有助于Mg、Si元素的充分溶解、扩散和吸收，有利于Mg2Si强化相的形成及其均匀性分布，从而提高了挤压铸锭产品质量及其加工性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金熔炼工艺，特别是涉及一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔 炼工艺。
技术介绍
铝镁硅系铝合金属于中等强度铝合金，不仅具有优良的热塑性、耐蚀性及理想的 力学性能，而且易于氧化着色，因而被广泛用于工业型材和建筑型材领域。铝镁硅系铝合金 的主要合金化元素是镁和硅，主要强化相是Mg2Si相，还有少量的过剩Si相和AlFeSi相。 这些强化相的形状、尺寸及其分布特征决定着合金材料的加工性能和最终产品的力学性 能。随着人们质量意识的不断提高，铝加工企业及下游客户都对该类合金材料的合金化效 果提出了更高的要求。目前，提高合金化效果的主要措施是控制炉料加入方式、控制熔炼工 艺和铸造工艺。对于铝镁硅系铝合金而言，目前实现配料加硅的方法主要有(1)熔炼炉内 加AlSi20中间合金，(2)熔炼炉内加速溶硅，(3)熔炼炉内加工业硅；实现配料加镁的方法 主要是熔炼炉内压入或搅拌镁锭。第(1)种加硅方法的缺点是需要单独制备AlSi20中间 合金，延长了工艺流程，增加了能耗和金属烧损；第(2)种加硅方法的缺点是速溶硅表面 的助熔剂增加了铝和硅的烧损，容易造成夹渔，而且硅元素的溶解、扩散及吸收需要较长的 时间；第(3)种加硅方法的缺点是硅元素的溶解与扩散速度非常慢，合金化时间较长，而 且容易造成成分偏析。目前采用压入或搅拌法加镁的缺点是金属烧损大，容易产生夹渣，而 且镁元素的溶解、扩散需要较长时间，容易造成成分偏析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔炼工艺，实现生产过程 的短流程、低成本、高效优质化运行，满足国内外对高质量铝镁硅系铝合金材料的需求。本专利技术的目的通过以下方式实现一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔炼工艺，包 括以下步骤(1)将电解铝液(要求Al化学成分质量百分含量> 99. 70%)转入熔炼炉， 加入固态冷料并调整铝液温度为730-750°C ； (2)将另一部分电解铝液转入中频感应炉，加 入工业硅(要求Si化学成分质量百分含量> 99. 60%)配制AlSil2液态中间合金(简称 AlSil2铝液)；(3)对AlSil2铝液进行精炼处理；(4)调整AlSil2铝液温度为750°C ； (5) 将AlSil2铝液在流槽内冲刷镁锭，再流入熔炼炉与步骤(1)处理的电解铝液混合；(6)开 启电磁搅拌装置搅拌铝液；(7)取炉前样分析并进行成分微调；(8)精炼；(9)静置；(10)在 线加入Α1-5 -Β晶粒细化剂线杆；(11)玻璃丝布过滤和双级陶瓷过滤板过滤；(12)油气 润滑半连续铸造；(13)成品入库。所述步骤(1)中固态冷料为铸锭切头、重熔铝锭及同类合金的挤压型材几何废料 等回炉料中的一种或几种。所述步骤(1)中固态冷料添加比例为电解铝液质量的20-40 %。所述步骤(2)中中频感应炉容量为800_1200Kg，额定功率为350-500KW。所述步骤(2)中AlSil2液态中间合金为共晶铝硅合金，其中Si元素的化学成分 质量百分含量控制为10-13%。所述步骤(2)中AlSil2铝液的配制工艺流程为先将工业硅装入中频感应炉 炉底，再加入电解铝液，启动电源加热20-50分钟，利用中频感应炉的快速升温特点和电 磁搅拌作用，促进硅的溶解、扩散和均勻性分布；所述工业硅的加入量为电解铝液重量的 11-15%。所述步骤(5)中流槽为具有一定倾角(流槽与水平面倾角为40-50° )的L型流 道，其两端开口且四周密封(其结构如图3-4所示)，既保证了铝液具有较快的流速，促进了 镁元素的溶解、扩散和吸收，又避免了铝液翻滚造成的氧化烧损及夹渣。所述步骤(6)中电磁搅拌采用间歇式运行，共搅拌3次，每次搅拌时间为10-12分 钟，间歇时间为5分钟。所述步骤(8)中精炼为炉内喷粉精炼，精炼温度为730-750°C，精炼剂(行业标 准YS/T 491-2005中规定牌号为RJ1-1)用量为l_3Kg/T_Al (每吨铝)，精炼气体为纯度 99. 99% (ν/ν)以上的氮气或氩气，炉内精炼器的设计及制作采用公司现有技术专利 技术(专利号200920240655. 0)。所述步骤(11)中双级陶瓷过滤板的目数分别为30目、50目。本专利技术专利利用电解铝液在中频感应炉内配制AlSil2液态中间合金，代替现有 的配料加硅方式(如熔炼炉内加AlSi20中间合金或加速溶硅或加工业硅)，这样有利于硅 元素的溶解、扩散及吸收，避免了生产AlSi20中间合金锭的流程，减少了金属烧损和能耗， 降低了铝合金中的不溶硬质点及夹渣含量。本专利技术专利利用AlSil2液态中间合金冲刷镁 锭，通过特殊的L型流槽流入熔炼炉内与已有电解铝液混合，此合金化过程增加了镁元素 与硅元素的接触机会，有利于Mg2Si强化相质点的形成，同时L型流槽设计特点促进了镁元 素的溶解、扩散和吸收并避免了铝液翻滚造成的氧化烧损及夹渣。本专利技术专利利用间歇式 电磁搅拌方法提高铝液中合金元素的分布均勻性。铝镁硅系铝合金中镁、硅等主要合金元 素在铝液中溶解、扩散及生成Mg2Si强化相质点都需要一定的时间，间歇式电磁搅拌方法明 显地加快了这个过程，同时避免了合金元素的成分偏析。本专利技术专利采用炉内喷粉精炼及 双级陶瓷过滤板在线过滤，保证了铝液中具有较低的含氢量及含渣量，采用油气润滑铸造 工艺改善了铸造结晶条件，提高了铸锭的晶粒细化效果，这些工艺进一步保证了产品具有 良好的合金化效果。本专利技术的有益效果是本专利技术方法所涉及的铝镁硅系铝合金微合金化熔炼工艺具 有工艺流程短、生产成本低(可实现吨铝生产成本降低320元)、产品质量优的显著特点，因 而该专利技术专利具有极高的应用价值。附图说明图1为本专利技术方法生产的6063铝合金微观组织；图2为传统方法生产的6063铝 合金微观组织；图3为本专利技术流槽的主视结构示意图；图4为本专利技术流槽的俯视结构示意 图。图3和图4中附图标记说明1、熔炼炉，2、水平上盖，3、倾斜上盖，4、竖直上盖，5、注液 口，6、竖直段流槽，7、倾斜段流槽，8、水平段流槽。具体实施例方式以下实施例旨在说明本专利技术而非对本专利技术的进一步限制。实施例1 本专利技术的6063铝合金成分包括为=Si 0. 38-0. 42%, Mg 0. 5-0. 55%, Fe ^ 0. 20%, Ti :0. 010-0. 015%，余量为铝。(1)将11吨电解铝液转入熔炼炉，加入3吨 的固态冷料(A199. 70重熔铝锭)，调整铝液温度至740°C ； (2)将700Kg电解铝液转入中频 感应炉，加入95Kg工业硅，开启电源加热20-30分钟，中频感应炉在快速升温的同时依靠自 身具有的电磁搅拌作用促进了硅元素的溶解、扩散和吸收，保证了所配制AlSil2液态中间 合金(以下简称AlSi 12铝液)的成分均勻性；(3)对AlSi 12铝液进行精炼处理；精炼温度 为730-750°C，精炼剂(行业标准YS/T 491-2005中规定牌号为RJ1-1)用量为2Kg/T_Al，精 炼气体为纯度达到99. 99%以上的氮气；(4)调整AlSi 12铝液温度至750°C;(5)将AlSi 12 铝液在L型流槽内冲刷镁锭(镁锭加入量为83Kg)，再流入熔炼炉与步骤(1)处理的电解 铝液混合；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铝镁硅系铝合金的微合金化熔炼工艺，其特征是，包括以下步骤：（１）将电解铝液转入熔炼炉，加入固态冷料并调整铝液温度为７３０－７５０℃；（２）将另一部分电解铝液转入中频感应炉，加入工业硅配制ＡｌＳｉ１２铝液；（３）对ＡｌＳｉ１２铝液进行精炼处理；（４）调整ＡｌＳｉ１２铝液温度为７５０℃；（５）将ＡｌＳｉ１２铝液在流槽内冲刷镁锭，再流入熔炼炉与步骤（１）处理的电解铝液混合；（６）开启电磁搅拌装置搅拌铝液；（７）取炉前样分析并进行成分微调；（８）精炼；（９）静置；（１０）在线加入Ａｌ－５Ｔｉ－Ｂ晶粒细化剂线杆；（１１）玻璃丝布过滤和双级陶瓷过滤板过滤；（１２）油气润滑半连续铸造；（１３）成品入库。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔立新，崔华清，孟祥永，
申请(专利权)人：山东创新金属科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37