專利名稱：鑄造鋁合金精煉處理裝置及其精煉方法
技術領域：
本發明屬于有色金屬冶煉設備技術領域，尤其是涉及鋁合金材料的精煉處理裝置。另外，本發明還提供了該精煉處理裝置所采用的精煉方法。
背景技術：
在現代鋁合金鑄造中，產品結構復雜化和加工工藝簡單化成為降低生產成本的主要途徑，為此發展了各種精密鑄造工藝。壓鑄工藝成為主要的成型方法之一，它具有生產效率高、節省原材料、成型零件加工余量小等優點。近年來壓鑄工藝向高精密方向發展，隨著壓鑄模具設計制作技術的提高，以及壓鑄機性能的提高，使壓鑄鋁合金零件與其它鋁合金精密鑄造件具有相近的使用性能。鋁合金壓鑄成型正成為廣泛使用的鑄造方法。在壓鑄生產時，鋁合金熔液在壓鑄型腔中凝固。鋁合金熔液在凝固過程中，鋁合金熔液中的氫原子自發的形成氫氣分子，自發形成的氫分子和以非金屬夾雜物為形核基底形成的氣泡、夾雜是造成鋁合金壓鑄件中產生缺陷的主要原因。而鋁合金熔液中絕大部分的雜質和氣體來自于回爐料，如壓鑄后余留的料柄、流道、集渣包、廢品件等，故在鋁合金熔煉時，鋁合金熔液的精煉處理必不可少。

發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是，提供一種鑄造鋁合金精煉處理裝置，其目的是提高鋁合金熔液精煉效果，簡化生產工藝流程，提高精煉劑利用率。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下
一種鑄造鋁合金精煉處理裝置，包括坩堝，坩堝內部用兩塊隔板將坩堝分隔成順序相鄰的融化室、精煉室和取液室；隔板上設置通孔，精煉總成是由氣管連接至精煉劑容器，精煉劑容器表面開有噴吹網眼，氣管上安裝有氣閥以及左手柄與右手柄，融化室、精煉室和取液室底部均用封條密封；通孔內裝有過濾網；精煉劑容器內盛裝有精煉劑；左手柄通過固定銷固定在氣管上。與現有技術相比，本發明的有益效果在于
采用了以上所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置，能獲得高效、穩定的鑄造鋁合金熔液，同時鋁合金熔液質量高、裝置操作方便和工作效率高。本發明要解決的第二個技術問題是，提供與上述的鑄造鋁合金精煉處理裝置相應的操作方法。所述操作方法的技術方案包含有下列步驟
1)、用所述隔板、封條與坩堝熔爐裝配好，所述的隔板上的通孔中裝配有過濾網；
2)、向所述的熔化室中加入鑄造鋁合金料，升溫熔化鑄造鋁合金料，在鋁合金熔化過程中，不斷向熔化室中的鋁合金熔液表面撒上覆蓋劑；
3)、待所述的熔化室中的鋁合金熔液到達隔板通孔處，鋁合金熔液經過所述熔化室和精煉室之間的隔板上的通孔流向精煉室，再從精煉室和取液室之間的隔板上的通孔流向取液室；當熔化室內鋁合金熔液的液面下降到一定位置，即向熔化室再投放壓鑄鋁合金料；4)、待熔化的鋁合金熔液的溫度到達660°C 690°C時，在精煉室中，用精煉裝置，通過吹氣方式，利用氬氣或者氮氣把配制好的精煉劑送入到鋁合金熔液中，對鋁合金熔液進行精煉處理，精煉時間為5 15分鐘，一般采用精煉時間為5 12分鐘；
5)、取出所述的精煉總成，然后用扒渣勺將所有漂浮物輕輕扒出或舀出；
6)、在所述的取液室，用容器將精煉后的鋁合金熔液取出；
7)、重復上述步驟2) 步驟6)，得到最后精煉的鋁合金熔液。鋁合金熔液精煉劑主要包括15% 25% (重量百分比，下同)的NaBF4, 35% 55%的 NaCl，1% 10%的C2Cl6,10% 25%的Na2TiF6和5% 20%的NaF，所述的精煉劑加入量為鋁合金熔液質量的0.2% 0.9%。所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置精煉方法，其特征在于覆蓋劑包括 20% 30% 的 NaCl，10%" 15% 的 CaF2,10% 20% 的 CaCl2 和 20% 35% 的 MgCl2,以及 5% 15% 的石墨，加入重量為鋁合金液質量的3. 5% 4. 0%。本精煉劑主要由NaBF4、NaCl、C2C16、NEi2TiF6 和 NaF 組成，其中 NaCl、NaF、NaBF4 為鋁合金熔劑，NaCl(氯鹽)對固態Al2O3夾雜或者氧化膜有很強的浸潤能力，它們容易與Al2O3 發生浸潤作用，甚至在熔劑全部融化以前，就開始沿著氧化鋁薄膜表面流動，覆蓋于鋁合金熔液表面。所述熔劑在鋁合金熔液溫度區域，熔劑密度約為1. 5g/cm3，顯著小于鋁合金熔液的密度，所以鋁合金熔劑能很好的鋪展在鋁合金熔液表面。當它們與鋁合金熔液表面上的氧化膜接觸時，很容易滲入到氧化鋁膜內的小孔和裂紋中，在毛細管壓力作用下，氧化膜被擠碎成細小顆粒，并被熔劑吸收，懸浮于鋁合金熔劑中。這些熔劑化學性質穩定，不易與鋁起化學反應。在氯鹽中加入NaF、NaBF4等氟鹽，能有效提高鋁合金熔劑吸附氧化物的能力及除氣效果。氟化物鹽能有效地從鋁合金熔液表面去除氧化膜，是由于氟鹽可以與鋁合金熔體發生化學反應，生成氣態的A1F、BF3等化合物，它們以機械作用促使氧化膜與鋁熔體分離， 降氧化膜擠破，進入熔劑中。氟鹽還可以有效提高氯鹽熔劑對鋁合金熔體間的表面張力，使鋁合金熔體與熔劑易于分離，減少熔渣對鋁合金熔液的損耗。C2Cl6, Na2TiF6作為精煉劑，同時具有對鋁合金熔液進行變質處理的作用，C2Cl6, Na2TiF6與鋁合金熔液及其熔液中的水分發生化學反應，生成A1C13、HCUCl2, H2, Al2O3，AlC 合金、AlTi合金等復雜成分。其中析出的氣體，在上浮過程中，可以有效使鋁合金熔液中的雜質及其氧化物上浮，進入到熔劑中，在除渣時一并除去。實現對鋁合金熔液的凈化作用。而C2C16、Na2TiF6與鋁合金熔液反應形成的AlC合金、AlTi合金等，保留在鋁合金熔液中，待鋁合金熔液澆注到鋁合金模具時，在鋁合金熔液結晶時，起到晶核的作用，加速鋁合金熔液的凝固，對鋁合金起到變質作用。本發明的有益效果
本發明的方法、精煉劑提高了鋁合金熔液精煉效果，簡化生產工藝流程，提高精煉劑利用率。


圖1是本發明裝置的熔爐的主視圖。圖2是本發明裝置的熔爐的俯視圖。圖3是本發明的精煉總成的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明
參見附圖，所示的鑄造鋁合金精煉處理裝置，包括坩堝1，坩堝1內部用兩塊隔板2將坩堝分隔成順序相鄰的融化室3、精煉室4和取液室5，隔板上設置通孔6，融化室、精煉室和取液室底部均用封條密封7，通孔內裝有過濾網。精煉總成是由氣管8連接至精煉劑容器9， 精煉劑容器9表面開有噴吹網眼10，精煉劑容器9上可或否安裝有容器鎖緊裝置11，氣管 8上安裝有氣閥12以及左手柄13與右手柄14，精煉劑容器9內盛裝有精煉劑15 ；左手柄 13通過固定銷16固定在氣管上。具體操作時用所述隔板、封條與坩堝熔爐裝配好，所述的隔板上的通孔中裝配有過濾網；向熔化室中加入鑄造鋁合金料，升溫熔化鑄造鋁合金料，在鋁合金熔化過程中，不斷向熔化室中的鋁合金熔液表面撒上覆蓋劑；待熔化室中的鋁合金熔液到達隔板通孔處， 鋁合金熔液經過所述熔化室和精煉室之間的隔板上的通孔流向精煉室，再從精煉室和取液室之間的隔板上的通孔流向取液室；當熔化室內鋁合金熔液的液面下降到一定位置，即向熔化室再投放壓鑄鋁合金料；待熔化的鋁合金熔液的溫度到達660°C 690°C時，在精煉室中，用精煉總成，通過吹氣方式，利用氬氣或者氮氣把配制好的精煉劑送入到鋁合金熔液中，對鋁合金熔液進行精煉處理，精煉時間為5 15分鐘，一般采用精煉時間為5 12分鐘；取出所述的精煉裝置，然后用扒渣勺將所有漂浮物輕輕扒出或菌出；在取液室，用容器將精煉后的鋁合金熔液取出；重復上述操作步驟，得到最后精煉的鋁合金熔液。鋁合金為ZL101，所述的精煉劑成分為=NaBF4為25%，NaCl為35%，C2Cl6為10%， Na2TiF6為25%和NaF為5%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. HZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為230ΜΙ^ MOMPa，屈服強度為170ΜΙ^ 175MPa，延伸率為4% 6%。精煉劑制備(1)、按照所述的鋁合金精煉劑的配比，稱量好所需重量的NaBF4、 NaCl、C2Cl6, Na2TiF6和NaF后，分別放入烘箱中烘烤，其中，NaCl的烘烤溫度為450
500°C, NaBF4的烘烤溫度為300°C 350°C，C2Cl6的烘烤溫度為70°C 90°C，Na2TiF6的烘烤溫度為450°C 500°C，NaF的烘烤溫度為250°C 290°C;烘烤時間均為20min 30min ；
(2)、將上述化合物烘烤完成后，放到干燥空間冷卻到室溫，并將各原料混合，粉碎機攪拌并粉碎烘烤，使成分混合均勻；
(3)、將混合均勻的鋁合金精煉劑用密封袋包裝，存放在干燥處備用。所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置精煉方法，覆蓋劑包括209Γ30 %的NaCl， 109Tl5%的CaF2,10°/Γ20%的CaCl2和20% ；35%的MgCl2,以及5°/Γ 5%的石墨，加入重量為鋁合金液質量的3. 5% 4. 0%。也可采用其它覆蓋劑。實施例2 根據所述鋁合金精煉劑，對ZLlOK取自中國國標GB/T1173鑄造鋁合金) 鋁合金進行精煉處理，鋁合金ZLlOl為Al-Si系鑄造鋁合金，其主要成分Si為6. 5%-7. 5%， Mg 為 0. 3%-0. 5%, Fe 小于 0. 45%, Mn 小于 0. 35%,余量為 Al。精煉劑的組分為=NaBF4為 25%，NaCl 為 55%，C2Cl6 為 5%，Na2TiF6 為 10% 和 NaF 為 5%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. 9%。ZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為230MPa MOMPa，屈服強度為165MPa 170MPa，延伸率為5% 8%。實施例3 鋁合金為ZLlOl，所述的精煉劑成分為=NaBF4為20%，NaCl為40%，C2Cl6 為10%，Na2TiF6為20%和NaF為10%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. 6%。ZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為235MI^a M5MPa，屈服強度為165MI^a 170MPa，延伸率為4% 8%。實施例4 鋁合金為ZLlOl，所述的精煉劑成分為=NaBF4為25%，NaCl為35%，C2Cl6 為10%，Na2TiF6為25%和NaF為5%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. m。ZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為230ΜΙ^ MOMPa，屈服強度為170ΜΙ^ 175MPa，延伸率為4% 6%。實施例5 鋁合金為ZLlOl，所述的精煉劑成分為=NaBF4為20%，NaCl為35%，C2Cl6 為1%，Na2TiF6為24%和NaF為20%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. 7%。ZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為MOMPa 250MPa，屈服強度為155MPa 165MPa，延伸率為5% 8%。實施例6 鋁合金為ZLlOl，所述的精煉劑成分為=NaBF4為25%，NaCl為35%，C2Cl6 為10%，Na2TiF6為10%和NaF為20%，精煉劑的加入量為鋁合金熔液的0. m。ZLlOl鋁合金熔液經過熔煉后，在壓鑄測試模具中壓鑄鑄件，得到鋁合金壓鑄鑄件的力學性能為抗拉強度為220MPa 230MPa，屈服強度為165MPa 170MPa，延伸率為6% 8%。ZLlOl鋁合金經過上述精煉劑處理后，力學性能明顯提高，并且適用于在鋁合金壓鑄領域。
權利要求
1.一種鑄造鋁合金精煉處理裝置，包括坩堝與精煉總成，其特征在于所述坩堝內部用兩塊隔板將坩堝分隔成順序相鄰的融化室、精煉室和取液室；所述的隔板上設置通孔； 所述的精煉總成是由氣管連接至精煉劑容器，精煉劑容器表面開有噴吹網眼，氣管上安裝有氣閥以及左手柄與右手柄。
2.按照權利要求1所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置，其特征在于所述的融化室、精煉室和取液室底部均用封條密封；所述的通孔內裝有過濾網；所述的精煉劑容器內盛裝有精煉劑；所述的左手柄通過固定銷固定在氣管上。
3.一種利用權利要求1所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置精煉方法，其特征在于該方法包含有下列步驟，(1)、用所述隔板、封條與坩堝熔爐裝配好，所述的隔板上的通孔中裝配有過濾網；(2)、向所述的熔化室中加入鑄造鋁合金料，升溫熔化鑄造鋁合金料，在鋁合金熔化過程中，不斷向熔化室中的鋁合金熔液表面撒上覆蓋劑；(3)、待所述的熔化室中的鋁合金熔液到達隔板通孔處，鋁合金熔液經過所述熔化室和精煉室之間的隔板上的通孔流向精煉室，再從精煉室和取液室之間的隔板上的通孔流向取液室；當熔化室內鋁合金熔液的液面下降到一定位置，即向熔化室再投放壓鑄鋁合金料；(4)、待熔化的鋁合金熔液的溫度到達660°C 690°C時，在精煉室中，用精煉總成，通過吹氣方式，利用氬氣或者氮氣把配制好的精煉劑送入到鋁合金熔液中，對鋁合金熔液進精煉處理，精煉時間為5 15分鐘，一般采用精煉時間為5 12分鐘；(5)、取出所述的精煉總成，然后用扒渣勺將所有漂浮物輕輕扒出或舀出；(6 )、在所述的取液室，用容器將精煉后的鋁合金熔液取出；(7)、重復上述步驟2) 步驟6)，得到最后精煉的鋁合金熔液。
4.按照權利要求3所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置精煉方法，其特征在于所述的鋁合金熔液精煉劑主要包括15% 25% (重量百分比，下同)的NaBF4, 35% 55%的NaCl，1% 10% 的C2Cl6,10% 25%的Na2TiF6和5% 20%的NaF，所述的精煉劑加入量為鋁合金熔液質量的 0. 2% 0. 9%。
5.按照權利要求3所述的鑄造鋁合金精煉處理裝置精煉方法，其特征在于所述的覆蓋劑為 20% 30 % 的 NaCl，10%" 15% 的 CaF2,10% 20% 的 CaCl2 和 20% ；35% 的 MgCl2,以及 5% 15%的石墨，加入重量為鋁合金液質量的3. 5% 4. 0%。
全文摘要
本發明公開了一種鑄造鋁合金精煉處理裝置，包括坩堝，坩堝內部用兩塊隔板將坩堝分隔成順序相鄰的融化室、精煉室和取液室；隔板上設置通孔，精煉總成是由氣管連接至精煉劑容器，精煉劑容器表面開有噴吹網眼，精煉劑容器上安裝有容器鎖緊裝置，氣管上安裝有氣閥以及左手柄與右手柄，融化室、精煉室和取液室底部均用封條密封；通孔內裝有過濾網；精煉劑容器內盛裝有精煉劑；左手柄通過固定銷固定在氣管上。本發明的鑄造鋁合金精煉處理裝置，可以能獲得高效、穩定的鑄造鋁合金熔液，同時鋁合金熔液質量高、裝置操作方便和工作效率高。
文檔編號F27B14/10GK102400005SQ20111034666
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月5日 優先權日2011年11月5日
發明者劉佳, 史沸濤, 周明龍, 張建軍, 徐章躍 申請人:鎂聯科技(蕪湖)有限公司