一種批量生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的方法
【專利摘要】一種生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的連續(xù)鑄造方法。該方法具體工藝為：向鋁合金熔煉爐內(nèi)添加適當(dāng)比例的硅、純鋁進(jìn)行熔煉；鋁液溫度達(dá)到650-700℃時充分?jǐn)嚢瑁瑫r加入合適比例的銅，繼續(xù)加熱至鋁液溫度上升至840-860℃；添加鎂和鋁磷變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)靜置處理；鋁液溫度800-820℃進(jìn)行精煉除氣；精煉除氣工序結(jié)束后將熔體鋁液溫度調(diào)整至780-800℃，無需靜置可直接開始連續(xù)鑄造，連鑄開始30秒后開啟電磁攪拌。該方法不僅能解決高硅鋁合金鑄棒生產(chǎn)過程中的工藝穩(wěn)定性差及初晶硅偏析嚴(yán)重等問題，而且可同時生產(chǎn)多根鑄棒，大幅提高生產(chǎn)效率，適宜于大規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利說明】一種批量生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到一種批量生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的方法。
【背景技術(shù)】 [0002]高硅鋁合金具有耐磨、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低、密度小、高溫性能好等特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)汽車空調(diào)壓縮機(jī)斜盤、空調(diào)壓縮變速器閥活塞、汽缸套、液壓馬達(dá)等零件。但是由于高硅鋁合金含硅量高(一般大于12%)，大量存在的初晶硅質(zhì)點(diǎn)使得材料的機(jī)加工性能變差，加工表面粗糙度增加且在工作過程中容易發(fā)生硅脫落，從而導(dǎo)致磨粒磨損的發(fā)生，不僅使工作表面溫度升高，而且容易發(fā)生咬合現(xiàn)象，因此初晶硅質(zhì)點(diǎn)的形態(tài)和分布對高硅鋁合金的性能尤其是耐磨性能具有決定性影響。
[0003]目前生產(chǎn)高硅鋁合金相關(guān)零件時主要采用鍛造的方法，這主要是因?yàn)楦吖桎X合金鑄造成形時容易形成縮松，而且初晶Si尺寸粗大。鍛造工藝生產(chǎn)的相關(guān)零件具有致密性聞，機(jī)械性能好，生廣效率聞等優(yōu)點(diǎn)，但上述優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的如提是要有聞質(zhì)量的聞娃招合金鑄棒。
[0004]高硅鋁合金鑄棒的生產(chǎn)工藝主要為傳統(tǒng)的垂直半連續(xù)鑄造方法及噴射沉積法等，傳統(tǒng)的垂直半連續(xù)鑄造方法的主要缺點(diǎn)是工藝穩(wěn)定性差，初生Si偏析嚴(yán)重從而嚴(yán)重影響合金的耐磨性能；噴射沉積法的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高昂，無法規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有的高硅鋁合金鑄棒生產(chǎn)方法存在的工藝穩(wěn)定性差、初晶硅偏析嚴(yán)重及成本高昂不適合規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用等不足，本發(fā)明提供一種新的方法，該方法不僅能解決高硅鋁合金鑄棒生產(chǎn)過程中的工藝穩(wěn)定性差及初晶硅偏析嚴(yán)重等問題，而且可同時生產(chǎn)多根鑄棒，大幅提高生產(chǎn)效率，適宜于大規(guī)模化生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明采用的具體制備工藝如下。
[0007]I)根據(jù)高硅鋁合金鑄棒的成分要求，向鋁合金熔煉爐內(nèi)添加適當(dāng)比例的硅、純鋁，須保證硅在底層、純鋁在上層。
[0008]2)加熱熔化，待鋁液溫度達(dá)到650_700°C時充分?jǐn)嚢瑁瑫r加入合適比例的銅，繼
續(xù)加熱至鋁液溫度上升至840-860°C。
[0009]3)添加鋁磷變質(zhì)劑和合適比例的鎂進(jìn)入熔鋁爐內(nèi)，鋁磷變質(zhì)劑(其中磷含量不得低于3%)添加質(zhì)量百分比為1-1.5%，充分?jǐn)嚢韬箪o置10-15分鐘。
[0010]4)變質(zhì)靜置工序結(jié)束后只要鋁液溫度不低于800°C，即可以開始精煉除氣一體化工序，采用氬氣將占鋁液質(zhì)量百分比為0.4-0.6%的精煉劑(所采用精煉劑不得含有金屬鈉)吹入鋁液進(jìn)行精煉除氣；如變質(zhì)靜置工序結(jié)束后鋁液溫度低于80(TC，須重新將鋁液溫度升至800-82(TC才能進(jìn)行精煉除氣一體化工序。
[0011]5)精煉除氣工序結(jié)束后將熔體溫度調(diào)整至780-80(TC，無需靜置可直接開始連續(xù)鑄造，連續(xù)鑄造底盤在牽引機(jī)構(gòu)牽引下開始動作，30秒后開啟電磁攪拌器開始攪拌，電磁攪拌頻率為40-60HZ，攪拌電流為150-200A，連鑄速度為100-200mm/min，冷卻水水壓為
0.1-0.15Mpa。
[0012]本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn)如下。
[0013]I)將高硅鋁合金的凝固特點(diǎn)、連續(xù)鑄造可批量生產(chǎn)的特點(diǎn)及電磁攪拌可提高溫度場、成分場均勻性等特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合。
[0014]2)在本發(fā)明所述的方法中，須嚴(yán)格控制各工序環(huán)節(jié)溫度范圍，采取了高溫鑄造的方式，并且將電磁攪拌器直接置于凝固的最前沿即結(jié)晶器石墨內(nèi)襯的外部而不是置于導(dǎo)流管的外部，同時采取了大電流攪拌(攪拌電流為150-200A)的方式，這種方式在達(dá)到同等攪拌效果的前提下，有效降低了電磁攪拌器的徑向及軸向尺寸(徑向尺寸的降低有利于實(shí)現(xiàn)更多根鑄棒的同時連鑄；軸向尺寸的降低則使連鑄過程中工藝溫度性大幅提升)。
[0015]3)在本發(fā)明所述的方法中，合金的熔煉與鑄棒的連續(xù)鑄造是結(jié)合一體完成的，并充分考慮了各合金元素的熔煉特點(diǎn)；將合金熔煉與變質(zhì)、除氣、精煉等工序有機(jī)結(jié)合充分考慮到了高硅鋁合金的凝固特點(diǎn)。因此采用本發(fā)明所述的方法生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒，可大幅降低生產(chǎn)成本。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中1.分流盤，2.導(dǎo)流管，3.鋁液，4.結(jié)晶器，5.電磁攪拌器，6.水箱，7.鋁合金鑄棒，8.石墨內(nèi)襯，9.結(jié)晶器底座。
[0018]圖2是采用本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的YL117鋁合金鑄棒的顯微組織。
[0019]圖3是采用傳統(tǒng)半連續(xù)鑄造方法生產(chǎn)的YL117鋁合金鑄棒的顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0020]YL117鋁合金圓棒的制備方法如下。
[0021]I)向熔煉爐內(nèi)添加450Kg硅，2308Kg純鋁，須保證硅在下層、純鋁在上層。
[0022]2)加熱熔化，待鋁液溫度達(dá)到680°C時充分?jǐn)嚢瑁瑫r加入135kg銅，繼續(xù)加熱至鋁液溫度上升至840-860°C。
[0023]3)添加30kg鋁磷變質(zhì)劑和16.5Kg鎂進(jìn)入熔鋁爐內(nèi)，充分?jǐn)嚢韬箪o置15分鐘。
[0024]4)變質(zhì)靜置期間，熔鋁爐處于保溫狀態(tài)，須要爭爐內(nèi)鋁業(yè)溫度高于800°C ;變質(zhì)靜置開始精煉除氣一體化工序，采用氬氣將15kg無納精煉劑吹入鋁液進(jìn)行精煉除氣。
[0025]5)精煉除氣工序結(jié)束后將熔體溫度調(diào)整至780-800°C，無需靜置可直接開始連續(xù)鑄造。
[0026]6)連續(xù)鑄造底盤在牽引機(jī)構(gòu)牽引下開始動作，30秒后開啟電磁攪拌器開始攪拌，電磁攪拌頻率為50HZ，攪拌電流為200A，連鑄速度為120mm/min，冷卻水水壓為0.15Mpa。
[0027]按上述方法，可同時生產(chǎn)42根YL117鋁合金圓棒，每根圓棒長度為6米，圖2為采用上述方法制備的YL117鋁合金圓棒的微觀組織。圖3為采用常規(guī)連鑄工藝獲得的YL117鋁合金鑄棒的微觀組織，其初晶硅分布不均，形態(tài)不夠圓整，晶粒尺寸在150 μ m以上。采用本發(fā)明所述方法后，初晶娃不但細(xì)小均勻，而且晶粒圓整度聞，晶粒平均尺寸在20-40 μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種批量生產(chǎn)高硅鋁合金鑄棒的方法，其特征在于，具體制備工藝為: 1)根據(jù)高硅鋁合金鑄棒的成分要求，向鋁合金熔煉爐內(nèi)添加適當(dāng)比例的硅、純鋁，須保證娃在底層、純招在上層； 2)加熱熔化，待鋁液溫度達(dá)到650-700°C時充分?jǐn)嚢瑁瑫r加入合適比例的銅，繼續(xù)加熱至鋁液溫度上升至840-860°C ； 3)添加鋁磷變質(zhì)劑和合適比例的鎂進(jìn)入熔鋁爐內(nèi)，鋁磷變質(zhì)劑(其中磷含量不得低于3%)添加質(zhì)量百分比為1-1.5%，充分?jǐn)嚢韬箜氺o置10-15分鐘； 4)變質(zhì)靜置工序結(jié)束后只要鋁液溫度不低于800°C，即可以開始精煉除氣一體化工序，采用氬氣將占鋁液質(zhì)量百分比為0.4-0.6%的精煉劑(所采用精煉劑不得含有金屬鈉)吹入鋁液進(jìn)行精煉除氣；如變質(zhì)靜置工序結(jié)束后鋁液溫度低于80(TC，須重新將鋁液溫度升至800-820°C才能進(jìn)行精煉除氣一體化工序； 5)精煉除氣工序結(jié)束后將熔體溫度調(diào)整至780-80(TC，無需靜置可直接開始連續(xù)鑄造，連續(xù)鑄造底盤在牽引機(jī)構(gòu)牽引下開始動作，30秒后開啟電磁攪拌器開始攪拌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在所述步驟5)中，電磁攪拌頻率為40-60HZ，攪拌電流為15`0-200A，連鑄速度為100-200mm/min，冷卻水水壓為0.1-0.15Mpa。
【文檔編號】C22C1/02GK103725936SQ201210388069
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】田紅芳 申請人:北京潤鉑新瑞科技有限公司