一種批量生產高硅鋁合金鑄棒的方法
【專利摘要】一種生產高硅鋁合金鑄棒的連續鑄造方法。該方法具體工藝為：向鋁合金熔煉爐內添加適當比例的硅、純鋁進行熔煉；鋁液溫度達到650-700℃時充分攪拌，同時加入合適比例的銅，繼續加熱至鋁液溫度上升至840-860℃；添加鎂和鋁磷變質劑進行變質靜置處理；鋁液溫度800-820℃進行精煉除氣；精煉除氣工序結束后將熔體鋁液溫度調整至780-800℃，無需靜置可直接開始連續鑄造，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過程中的工藝穩定性差及初晶硅偏析嚴重等問題，而且可同時生產多根鑄棒，大幅提高生產效率，適宜于大規模化生產。
【專利說明】一種批量生產高硅鋁合金鑄棒的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋁合金加工【技術領域】，特別涉及到一種批量生產高硅鋁合金鑄棒的方法。
【背景技術】 [0002]高硅鋁合金具有耐磨、耐腐蝕、熱膨脹系數低、密度小、高溫性能好等特點，主要用于生產汽車空調壓縮機斜盤、空調壓縮變速器閥活塞、汽缸套、液壓馬達等零件。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點使得材料的機加工性能變差，加工表面粗糙度增加且在工作過程中容易發生硅脫落，從而導致磨粒磨損的發生，不僅使工作表面溫度升高，而且容易發生咬合現象，因此初晶硅質點的形態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]目前生產高硅鋁合金相關零件時主要采用鍛造的方法，這主要是因為高硅鋁合金鑄造成形時容易形成縮松，而且初晶Si尺寸粗大。鍛造工藝生產的相關零件具有致密性聞，機械性能好，生廣效率聞等優點，但上述優點實現的如提是要有聞質量的聞娃招合金鑄棒。
[0004]高硅鋁合金鑄棒的生產工藝主要為傳統的垂直半連續鑄造方法及噴射沉積法等，傳統的垂直半連續鑄造方法的主要缺點是工藝穩定性差，初生Si偏析嚴重從而嚴重影響合金的耐磨性能；噴射沉積法的主要缺點是生產成本高昂，無法規模化工業應用。
【發明內容】
[0005]為了解決現有的高硅鋁合金鑄棒生產方法存在的工藝穩定性差、初晶硅偏析嚴重及成本高昂不適合規模化工業應用等不足，本發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過程中的工藝穩定性差及初晶硅偏析嚴重等問題，而且可同時生產多根鑄棒，大幅提高生產效率，適宜于大規模化生產。
[0006]本發明采用的具體制備工藝如下。
[0007]I)根據高硅鋁合金鑄棒的成分要求，向鋁合金熔煉爐內添加適當比例的硅、純鋁，須保證硅在底層、純鋁在上層。
[0008]2)加熱熔化，待鋁液溫度達到650_700°C時充分攪拌，同時加入合適比例的銅，繼
續加熱至鋁液溫度上升至840-860°C。
[0009]3)添加鋁磷變質劑和合適比例的鎂進入熔鋁爐內，鋁磷變質劑(其中磷含量不得低于3%)添加質量百分比為1-1.5%，充分攪拌后靜置10-15分鐘。
[0010]4)變質靜置工序結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)吹入鋁液進行精煉除氣；如變質靜置工序結束后鋁液溫度低于80(TC，須重新將鋁液溫度升至800-82(TC才能進行精煉除氣一體化工序。
[0011]5)精煉除氣工序結束后將熔體溫度調整至780-80(TC，無需靜置可直接開始連續鑄造，連續鑄造底盤在牽引機構牽引下開始動作，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]本發明的原理及優點如下。
[0013]I)將高硅鋁合金的凝固特點、連續鑄造可批量生產的特點及電磁攪拌可提高溫度場、成分場均勻性等特點有機結合。
[0014]2)在本發明所述的方法中，須嚴格控制各工序環節溫度范圍，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晶器石墨內襯的外部而不是置于導流管的外部，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現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)在本發明所述的方法中，合金的熔煉與鑄棒的連續鑄造是結合一體完成的，并充分考慮了各合金元素的熔煉特點；將合金熔煉與變質、除氣、精煉等工序有機結合充分考慮到了高硅鋁合金的凝固特點。因此采用本發明所述的方法生產高硅鋁合金鑄棒，可大幅降低生產成本。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明生產高硅鋁合金鑄棒的裝置結構示意圖。
[0017]圖中1.分流盤，2.導流管，3.鋁液，4.結晶器，5.電磁攪拌器，6.水箱，7.鋁合金鑄棒，8.石墨內襯，9.結晶器底座。
[0018]圖2是采用本發明所述方法生產的YL117鋁合金鑄棒的顯微組織。
[0019]圖3是采用傳統半連續鑄造方法生產的YL117鋁合金鑄棒的顯微組織。
【具體實施方式】
[0020]YL117鋁合金圓棒的制備方法如下。
[0021]I)向熔煉爐內添加450Kg硅，2308Kg純鋁，須保證硅在下層、純鋁在上層。
[0022]2)加熱熔化，待鋁液溫度達到680°C時充分攪拌，同時加入135kg銅，繼續加熱至鋁液溫度上升至840-860°C。
[0023]3)添加30kg鋁磷變質劑和16.5Kg鎂進入熔鋁爐內，充分攪拌后靜置15分鐘。
[0024]4)變質靜置期間，熔鋁爐處于保溫狀態，須要爭爐內鋁業溫度高于800°C ;變質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行精煉除氣。
[0025]5)精煉除氣工序結束后將熔體溫度調整至780-800°C，無需靜置可直接開始連續鑄造。
[0026]6)連續鑄造底盤在牽引機構牽引下開始動作，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，形態不夠圓整，晶粒尺寸在150 μ m以上。采用本發明所述方法后，初晶娃不但細小均勻，而且晶粒圓整度聞，晶粒平均尺寸在20-40 μ m。
【權利要求】
1.一種批量生產高硅鋁合金鑄棒的方法，其特征在于，具體制備工藝為: 1)根據高硅鋁合金鑄棒的成分要求，向鋁合金熔煉爐內添加適當比例的硅、純鋁，須保證娃在底層、純招在上層； 2)加熱熔化，待鋁液溫度達到650-700°C時充分攪拌，同時加入合適比例的銅，繼續加熱至鋁液溫度上升至840-860°C ； 3)添加鋁磷變質劑和合適比例的鎂進入熔鋁爐內，鋁磷變質劑(其中磷含量不得低于3%)添加質量百分比為1-1.5%，充分攪拌后須靜置10-15分鐘； 4)變質靜置工序結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)吹入鋁液進行精煉除氣；如變質靜置工序結束后鋁液溫度低于80(TC，須重新將鋁液溫度升至800-820°C才能進行精煉除氣一體化工序； 5)精煉除氣工序結束后將熔體溫度調整至780-80(TC，無需靜置可直接開始連續鑄造，連續鑄造底盤在牽引機構牽引下開始動作，30秒后開啟電磁攪拌器開始攪拌。
2.根據權利要求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 優先權日:2012年10月15日
【發明者】田紅芳 申請人:北京潤鉑新瑞科技有限公司