本發(fā)明涉及鋁硅中間合金的，尤其涉及一種綠色低碳再生資源鋁硅中間合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在鋁合金的生產(chǎn)過(guò)程中，a356鋁合金因其優(yōu)良的鑄造性能和機(jī)械性能被廣泛應(yīng)用。然而，隨著工業(yè)的發(fā)展，a356鋁合金的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的鋁屑，這些鋁屑中含有豐富的鋁資源，如果直接廢棄，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)增加生產(chǎn)成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。因此，如何高效利用這些鋁屑成為鋁合金生產(chǎn)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

2、傳統(tǒng)的鋁屑再生利用方法主要集中在簡(jiǎn)單的回收和重熔，但這種方法存在諸多問(wèn)題。首先，鋁屑的成分復(fù)雜，含有不同比例的雜質(zhì)，如鐵、銅、鋅等，這些雜質(zhì)會(huì)影響再生合金的性能。其次，鋁屑在加工過(guò)程中容易氧化，形成難以熔化的氧化鋁，增加了熔煉過(guò)程中的渣量，降低了鋁的回收率。此外，傳統(tǒng)的再生工藝對(duì)成分控制不夠精確，難以保證再生合金的性能穩(wěn)定性，限制了其在高端應(yīng)用領(lǐng)域的使用。

3、目前，盡管市場(chǎng)上已有一些針對(duì)鋁屑再生的技術(shù)，但這些技術(shù)大多集中在單一的除雜或成分調(diào)整上，缺乏系統(tǒng)性的解決方案。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、綠色環(huán)保且能穩(wěn)定生產(chǎn)的a356鋁屑再生熔煉方法，對(duì)于提高資源利用率、降低生產(chǎn)成本和減少環(huán)境污染具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種綠色低碳再生資源鋁硅中間合金的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中a356鋁屑利用效率低、成分控制不精確、雜質(zhì)去除不徹底以及合金性能不穩(wěn)定等技術(shù)問(wèn)題。

2、為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種綠色低碳再生資源鋁硅中間合金的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

4、s1投料操作：將a00鋁錠、金屬硅和經(jīng)過(guò)預(yù)處理的a356鋁屑按比例逐個(gè)投入熱爐中，升溫2～3小時(shí)，控制鋁液溫度在690～710℃，攪拌熔化均勻；

5、s2補(bǔ)料操作：再次投入一定比例的a356鋁屑并將金屬硅蓋住進(jìn)行侵蝕化硅操作，升溫1.5～2.5小時(shí)，控制鋁液溫度在690～710℃，攪拌熔化均勻；

6、s3扒渣操作：將灰斗放入所述熱爐，加入適量除渣劑，攪拌使灰渣浮起，然后緩慢扒出鋁液表面的灰渣；

7、s4吸鐵操作：按要求接好電源，將吸鐵機(jī)放入所述熱爐預(yù)熱后，在離爐底8～12cm位置來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，將鐵吸出，鋁液溫度控制在680～700℃，單次吸鐵時(shí)間不超過(guò)2分鐘；

8、s5一次成分調(diào)整操作：反復(fù)攪拌均勻后取樣，進(jìn)行光譜檢測(cè)分析成分，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果補(bǔ)充金屬硅，升溫到780℃±5℃，攪拌均勻，投鈦劑元素充分融化；

9、s6精煉操作：升溫至720℃±5℃，進(jìn)行精煉操作，使用氮?dú)饧兌?9.999％，精煉2次，每次時(shí)長(zhǎng)不少于30分鐘，精煉后分多次扒出鋁液表面的灰渣；

10、s7二次成分調(diào)整操作：反復(fù)攪拌均勻后取樣，進(jìn)行光譜檢測(cè)分析成分，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果補(bǔ)充鎂錠；

11、s8靜置與鑄錠操作：靜置15～20分鐘后，將鋁液澆鑄至預(yù)熱后的鑄錠模中，控制鋁液溫度在700～710℃，保溫2～4小時(shí)后冷卻至室溫，檢驗(yàn)合格得到所述鋁硅中間合金。

12、本發(fā)明的綠色低碳再生資源鋁硅中間合金制備方法，不僅通過(guò)預(yù)處理a356鋁屑，有效降低了雜質(zhì)含量，提高了再生鋁的利用率，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)減少了對(duì)原生鋁的依賴，符合綠色低碳的生產(chǎn)理念；而且通過(guò)多次光譜檢測(cè)分析和成分調(diào)整，精確控制了合金成分，確保了合金性能的穩(wěn)定性和一致性，優(yōu)化了合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述a356鋁屑的預(yù)處理操作包括分類、清洗、干燥和除油中的至少一步。本技術(shù)通過(guò)分類、清洗、干燥和除油等預(yù)處理操作，可以有效去除a356鋁屑中的雜質(zhì)、油污和水分，減少熔煉過(guò)程中的雜質(zhì)污染和氧化問(wèn)題，提高鋁液的純凈度和回收率，從而提升最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

14、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s3扒渣操作過(guò)程中，所述除渣劑由還原劑與氟化物和/或氯化物組成。本技術(shù)除渣劑由還原劑(如碳化硅、硼化物等)和氟化物/氯化物組成，可以更有效地去除鋁液中的氧化鋁(al2o3)和其他雜質(zhì)。還原劑能夠還原氧化鋁，使其重新變?yōu)榻饘黉X，提高鋁的回收率；氟化物和氯化物則能降低渣的熔點(diǎn)，使渣更易于浮起并被去除，減少夾渣缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

15、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s4吸鐵操作過(guò)程后，還進(jìn)行微合金化處理：在熔煉過(guò)程中，將微量的稀土元素(如釔、鈰)以中間合金的形式加入鋁液中，攪拌均勻后進(jìn)行保溫處理，確保微量元素充分?jǐn)U散。本技術(shù)微合金化處理通過(guò)添加微量的稀土元素能夠細(xì)化晶粒，減少硅相的針狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高合金的韌性。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s6精煉操作前還進(jìn)行變質(zhì)處理：在鋁液溫度達(dá)到710℃±5℃時(shí)，加入適量的變質(zhì)劑，攪拌均勻后靜置10～15分鐘，使變質(zhì)劑充分反應(yīng)。本技術(shù)變質(zhì)處理通過(guò)加入變質(zhì)劑，可以改變硅相的形態(tài)，從針狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀或纖維狀。這種形態(tài)轉(zhuǎn)變能夠顯著提高合金的強(qiáng)度和韌性，減少硅相在鑄件中的應(yīng)力集中點(diǎn)，降低熱裂傾向。此外，變質(zhì)處理還可以改善合金的流動(dòng)性，提高鑄件的表面質(zhì)量和尺寸精度。

17、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s6精煉操作過(guò)程中，使用氮?dú)饧兌?9.999％，精煉2次，每次時(shí)長(zhǎng)不少于30分鐘。本技術(shù)通過(guò)精煉操作，可顯著提升鋁液純凈度，去除氣體和雜質(zhì)，減少鑄件中的氣孔和夾雜物，從而增強(qiáng)合金的致密性、強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性，滿足高端制造領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茕X硅中間合金的需求。

18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s8靜置與鑄錠操作中：保溫后快速冷卻至室溫，控制冷卻速度在10～20℃/s。本技術(shù)快速冷卻(如噴水冷卻或噴霧冷卻)能夠細(xì)化合金的晶粒結(jié)構(gòu)，提高合金的強(qiáng)度和韌性。

19、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s1投料操作過(guò)程中，所述a00鋁錠、金屬硅和a356鋁屑的投料質(zhì)量比例為5：2～3：15～25。

20、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟s2補(bǔ)料操作過(guò)程中，所述a356鋁屑的投料量與第一次a356鋁屑投料量的比例為1：1～3。

21、本發(fā)明的另外一方面是提供一種綠色低碳再生資源鋁硅中間合金，所述鋁硅中間合金采用如上述的綠色低碳再生資源鋁硅中間合金的制備方法制備得到，所述鋁硅中間合金的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：si為10～20％，fe≤0.2％，cu≤0.1％，zn≤0.1％，mg為0.5～0.6％，ti為0.2～0.25％，pb≤0.05％，sn≤0.01％，ni≤0.1％，其他元素≤0.15％，余量為al。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明綠色低碳再生資源鋁硅中間合金的制備方法，通過(guò)創(chuàng)新性地在a356鋁屑的預(yù)處理、微合金化處理、變質(zhì)處理、細(xì)化晶粒操作以及優(yōu)化的熱處理工藝中引入多項(xiàng)改進(jìn)措施，不僅實(shí)現(xiàn)了再生鋁屑的高效利用和合金成分的精確控制，而且實(shí)現(xiàn)了合金性能的顯著提升。這種設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了合金的強(qiáng)度和韌性，還保持了良好的鑄造性能和耐腐蝕性，有助于提高產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用和綠色生產(chǎn)。

24、總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的綠色低碳再生資源鋁硅中間合金不僅兼具優(yōu)異的力學(xué)性能(如高強(qiáng)度、高韌性)，而且具有良好的加工性能和耐腐蝕性，可滿足汽車、航空航天等高端制造領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茕X合金材料的嚴(yán)格要求。此外，通過(guò)高效利用a356鋁屑這一再生資源，本發(fā)明在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，顯著減少了對(duì)原生鋁的依賴，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。