一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法

2023-05-23 13:43:11

專利名稱：一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法
技術領域：
本發明屬於冶金領域，涉及鑄造 鋁矽合金的細化元素引入，尤其是一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法。
背景技術：
隨著鋁合金在高新技術領域的應用越來越廣泛，後續的加工對鋁合金的組織和性能提出了嚴格的要求。而鋁合金的最佳組織要求鋁合金材料具有細小均勻等軸晶，在鋁熔體中加入細化劑進行細化鑄澱的晶粒，可以提聞招材的強度和塑性，從而提聞其綜合力學性能和加工工藝性能。此外，鋁合金中的含Ca量和含氣量嚴重影響合金的各項機械性能，其中鋁合金中的Ca不但影響合金熔體的流動性和易造成縮松等缺陷，並且對延伸率，抗拉強度等力學性能也有較大影響，因此必須儘可能降低Ca的含量以提高力學性能。由於氫和氧化夾雜物的存在，影響了鑄鋁錠的純淨度，使鑄錠產生氣孔夾雜等鑄造缺陷，因此提高鋁熔體純淨度是生產高質量鑄錠的關鍵之一。現有的晶粒細化劑有Al-Ti、Al-Ti-B, AI-Ti-C, AI-Ti-C-B、AI-Ti-B-RE 等，但其應用的優缺點都很明顯，細化效果和穩定性都有待深入研究，目前細化劑的發展方向是Al-C-RE和Al-Ti-C-B-RE，但具體的應用還是一個很漫長的過程。鑄造鋁合金中的除氣和除鈣一般都是採用精煉劑和除鈣劑，增加了鑄鋁合金生產成本並對環境產生惡劣的影響。在鋁合金中添加一種合適的物質能同時達到除氣和除鈣的作用，並同時獲得可使晶粒細化的細化劑元素對鑄造鋁合金的生產和應用必將產生巨大的影響。通過檢索，尚未發現與本專利申請相關的公開專利文獻。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足之處，提供一種合適的鹽類晶粒細化劑，在特定的生產工藝控制下，同時達到精煉和除鈣的效果，實現了工業生產過程中的節能減排。本發明的目的是通過以下技術方案實現的—種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，其特徵在於具體步驟是⑴按鑄造鋁矽合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量，稱量後放入溫度200 300°C的恆溫預熱乾燥爐中乾燥2 3h ;⑵當鑄造鋁矽合金熔體達到700 760°C後，在熔煉爐內的鋁合金熔體表面加入預熱好的鈦鹽，並用石墨攪拌棒在覆蓋層下進行攪拌，攪拌時間為10-15分鐘；⑶充分攪拌鑄造鋁矽合金液後，取樣測量鑄造鋁矽合金液成分，當鑄造鋁矽合金中Ti含量接近理論計算值時，將表面生成的浮渣清出熔體，即實現鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。而且，所述鈦鹽為白色粉末狀氟鈦酸鉀，其鈦含量為19.3%。本發明的優點和有益效果為
I、本發明利用鑄造鋁合金在一般熔煉溫度下(700 760°C )與氟鈦酸鉀極易產生反應的現象，直接加入而引進鈦，處理工藝簡單，合金中鈦的實際吸收率與理論計算值相符，差異極小，且實際吸收率與氟鈦酸鉀處理溫度及加入量無多大關係。2、本發明中使用氟鈦酸鉀代替Al-Ti中間合金，取代Al-Ti中間合金加鈦，省去了Al-Ti中間合金的製備過程，簡化了工藝。3、本發明中所使用的粉末狀氟鈦酸鉀具有優良的精煉及細化效果，能顯著細化合金晶粒，減少孔隙，增強機械性能，提高鑄鋁合金的品質。4、本發明所使用的粉末狀氟鈦酸鉀可起到除鈣作用，大大降低鑄造鋁合金中影響鑄造品質的雜質鈣元素，可替代除鈣劑，節約成本並降低生產過程中的環境汙染。5、本發明中用氟鈦酸鉀處理合金時，採用非鐵類坩堝和工器具進行熔煉，防止了氟鹽腐蝕鐵質坩堝及工具而導致的工藝增鐵。 6、本發明選擇粉末狀氟鈦酸鉀作為細化元素，對鋁合金熔體起到精煉和除鈣的作用，省去了中間合金的製備、精煉和除氣環節，實現了生產過程的節能減排。


圖I為本發明的K2TiF6加入量和合金Ti含量的關係圖；圖2為本發明的加AK2TiF6前後Ca含量結果對比圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。實施例I :一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，細化劑採用氟鈦酸鉀粉末，鑄造鋁矽合金為A356. 2，步驟是⑴總投料為15T，根據A356. 2合金液的成分內控要求配料，其中Ti含量要求範圍是0. 08 O. 15%，Ca元素小於O. 003% ;按Ti含量O. 12%配料，稱取K2TiFx的質量為93kg ；⑵把稱量好的氟鈦酸鉀放入300°C的恆溫預熱乾燥爐中乾燥2小時；⑶在熔煉爐中加入重熔用鋁錠和金屬矽，點火升溫，熔化溫度控制在740 780V之間；⑷待重熔用鋁錠和金屬矽完全熔化後，加入金屬鎂，充分攪拌後進行成分檢測；(5)除Ti和Ca含量外，其他均達到內控要求範圍。此時Ti含量為O. 0155%, Ca元素含量為O. 0038%, Ca元素超出標準26. 7%。(6) Ti和Ca以外的其他成分檢測達到目標值，調整鋁液溫度為720°C，在鋁液表面撒上預熱好的氟鈦酸鉀白色粉末，並用石墨攪拌棒在覆蓋層下進行攪拌；(7)充分攪拌合金液15分鐘，取樣測量鋁合金液成分，此時，Ti含量達到O. 109%, Ca元素含量為O. 0006%,符合標準；(8)用石墨大耙將表面生成的浮渣扒出熔體；⑶在鋁液包內加入其它微量元素母鋁合金，用轉鋁包進行鋁液轉液操作。經檢驗，成分和鋁液密度(2. 64g/cm3)均符合客戶要求，此方法生產的A356. 2合金錠質量全部符合客戶要求，用一次性添加氟鈦酸鉀方法，達到了引入細化元素Ti、精煉和除鈣的三大功能。實施例2 一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，細化劑採用氟鈦酸鉀粉末，鑄造鋁合金為AS7G03，步驟是⑴總投料為20T，根據AS7G03合金的成分內控要求配料，其中Ti含量要求範圍是
O.10 O. 16，Ca元素小於O. 0018% ;按Ti含量O. 14配料，稱取K2TiF6的質量為145kg ；⑵把稱量好的氟鈦酸鉀放入250°C的恆溫預熱乾燥爐中乾燥2. 5小時；⑶在熔煉爐中加入重熔用鋁錠和金屬矽，點火升溫，熔化溫度控制在750 770V之間； ⑷待重熔用鋁錠和金屬矽完全熔化後，加入除鈦以外的其他元素的中間合金或純金屬，充分攪拌後進行成分檢測；(5)除Ti和Ca含量外，其他均達到技術要求範圍；此時Ti含量為O. 0132%，Ca元素含量為O. 0033，Ca含量超出標準83. 3% ；(6) Ti和Ca以外的其他成分檢測達到目標值，調整鋁液溫度為750°C，在鋁液表面撒上預熱好的氟鈦酸鉀白色粉末，並用石墨攪拌棒在覆蓋層下進行攪拌；(7)充分攪拌合金液13分鐘，取樣測量鋁合金液成分，此時，Ti含量達到O. 131%，Ca元素含量為O. 0004%,滿足標準要求；(8)用石墨大耙將表面生成的浮渣扒出熔體；(9)澆注爐前大錠，檢測爐前針孔為二級，鋁液靜置5分鐘後，進行澆注大錠。經檢驗，此方法生產的AS7G03合金錠質量全部符合客戶要求，用一次性添加氟鈦酸鉀方法，達到了引人細化元素Ti、精煉和除鈣的三大功能。
權利要求
1.一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，其特徵在於具體步驟是 ⑴按鑄造鋁矽合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量，稱量後放入溫度200 300°C的恆溫預熱乾燥爐中乾燥2 3h ; ⑵當鑄造鋁矽合金熔體達到700 760°C後，在熔煉爐內的鋁合金熔體表面加入預熱好的鈦鹽，並用石墨攪拌棒在覆蓋層下進行攪拌，攪拌時間為10-15分鐘； ⑶充分攪拌鑄造鋁矽合金液後，取樣測量鑄造鋁矽合金液成分，當鑄造鋁矽合金中Ti含量接近理論計算值時，將表面生成的浮渣清出熔體，即實現鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。
2.根據權利要求I所述的在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，其特徵在於所述鈦鹽為白色粉末狀氟鈦酸鉀，其鈦含量為19. 3%。
全文摘要
本發明涉及一種在鑄造鋁矽合金中引入晶粒細化元素Ti的方法，具體步驟是⑴按鑄造鋁矽合金中鈦含量需求計算鈦鹽的用量，稱量後放入溫度200～300℃的恆溫預熱乾燥爐中乾燥2～3h；⑵當鑄造鋁矽合金熔體達到700～760℃後，在熔煉爐內的鋁合金熔體表面加入預熱好的鈦鹽，並用石墨攪拌棒在覆蓋層下進行攪拌，攪拌時間為10-15分鐘；⑶充分攪拌鑄造鋁矽合金液後，取樣測量鑄造鋁矽合金液成分，當鑄造鋁矽合金中Ti含量接近理論計算值時，將表面生成的浮渣清出熔體，即實現鋁合金液中Ti的加入及精煉和除鈣效果。本發明選擇粉末狀氟鈦酸鉀作為細化元素，對鋁合金熔體起到精煉和除鈣的作用，省去了中間合金的製備、精煉和除氣環節，實現了生產過程的節能減排。
文檔編號C22C1/06GK102912165SQ20121039141
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者王如芬, 翟盼盼, 霍慧娟, 馮寶元, 沈會廣, 劉中, 楊少雲 申請人:天津立中合金集團有限公司