一種高潔凈度鋁硅中間合金及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高潔凈度鋁硅中間合金及其生產(chǎn)方法，涉及鋁基中間合金【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：中頻感應(yīng)爐將高純鋁熔化形成熔池，加入高純硅，熔化完全后形成合金液，高純鋁與高純硅的配比按照Al∶Si的質(zhì)量比為（5～9）∶（1～5）確定；在精煉爐中，通過惰性氣體或真空處理對合金液進(jìn)行精煉以除氣除渣，精煉完成后，直接澆注，得到高潔凈度鋁硅中間合金產(chǎn)品，其中，采用惰性氣體的流量為10～30NL/min、壓力為0.1～0.4MPa、精煉時間為10～20min；采用真空處理，真空度為50～100Pa，精煉時間為10～15min。本發(fā)明的高潔凈度鋁硅中間合金產(chǎn)品按質(zhì)量百分比計含10%～50%的硅，雜質(zhì)Fe≤0.05%，雜質(zhì)Cu≤0.05%，雜質(zhì)Mn≤0.05%，雜質(zhì)Zn≤0.05，其它單個雜質(zhì)元素的含量均小于0.03%，其它雜質(zhì)總含量≤0.15%，且雜質(zhì)氫的含量≤5ppm。
【專利說明】一種高潔凈度鋁硅中間合金及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁基中間合金領(lǐng)域，具體來講，涉及一種高潔凈度鋁硅中間合金及其 生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高新技術(shù)的迅速發(fā)展，新興行業(yè)的不斷興起，鋁硅合金的需求量將以每年 10% 的速度遞增，市場前景極為廣闊。目前，鋁硅合金主要應(yīng)用在汽車、輪船，火車內(nèi) 燃機(jī)車等工業(yè)領(lǐng)域，也可作為鑄造鋁硅合金和配制鋁型材合金的中間合金使用。
[0003] 目前，我國鋁硅中間合金錠雜質(zhì)元素化學(xué)成分執(zhí)行GB/T8733-2000標(biāo)準(zhǔn)，其中雜 質(zhì)Fe含量大于0. 15%、Cu含量大于0. 1%、Zn含量大于0. 1%、Mn含量大于0. 05%等。然而 在生產(chǎn)其他鋁合金時，作為原料的鋁硅中間合金對鋁合金中雜質(zhì)含量的影響大，尤其對于 生產(chǎn)鋁硅合金焊絲，焊絲標(biāo)準(zhǔn)和客戶要求都有明確的雜質(zhì)含量要求。因此，對使用的鋁硅中 間合金的要求也相應(yīng)提高，高潔凈度鋁硅中間合金的雜質(zhì)元素含量越低越好，尤其是其中 雜質(zhì)Fe的含量及氣體雜質(zhì)氫的含量。
[0004] 目前，生產(chǎn)鋁硅合金的方法有電熱還原法和兌摻法。電熱還原法生產(chǎn)鋁硅合金是 一種短流程的煉鋁方法。它將電解法的平面反應(yīng)變成立體反應(yīng)。因此，它具有設(shè)備投資少、 電能消耗少、生產(chǎn)成本低和使用低鋁硅比礦物等一系列優(yōu)點。電熱還原法是世界公認(rèn)的優(yōu) 于兌摻法的生產(chǎn)鑄造鋁硅合金的方法。然而，電熱法無法生產(chǎn)出雜質(zhì)含量低的高潔凈度鋁 硅中間合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種高潔凈度的鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，以滿足對高潔凈度鋁硅中 間合金的市場需求。
[0006] 本發(fā)明提供的生產(chǎn)高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：用中頻感 應(yīng)爐將高純鋁熔化形成熔池，然后向熔池中加入高純硅，熔化完全后形成初級合金液，其 中，高純鋁與高純硅的配比按照Al :Si的重量比為（5~9) :(1~5)來確定；將初級合金液體 倒入精煉爐，通過惰性氣體或真空處理對初級合金液進(jìn)行精煉以除氣除渣，精煉完成后，得 到目標(biāo)合金液，其中，采用惰性氣體的流量控制在l(T30NL/min的范圍內(nèi)，惰性氣體的壓 力控制在0. l~〇.4MPa的范圍內(nèi)精煉時間控制在l(T20min ;采用真空處理，真空度控制在 5(Tl00Pa，精煉時間控制在l(Tl5min的范圍內(nèi)；將目標(biāo)合金液澆注，得到高潔凈度鋁硅中 間合金產(chǎn)品。
[0007] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述高純鋁選用Al 99.99以上等級牌 號的商純錯，所述商純娃選用Si 99. 99以上等級的冶金娃。
[0008] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述高純鋁硅中間合金產(chǎn)品按重量 百分比計含有109Γ50%的硅，雜質(zhì)Fe含量< 0. 05%，雜質(zhì)Cu含量< 0. 05%，雜質(zhì)Mn含量 < 0. 05%，雜質(zhì)Zn含量< 0. 05,其它單個雜質(zhì)元素的含量均小于0. 03%，其它雜質(zhì)總含量 < 0· 15%，且雜質(zhì)氫的含量< 5ppm。
[0009] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述高純鋁與高純硅的配比按照Al : Si的重量比為（6?8) : (2?4)來確定。
[0010] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述惰性氣體的流量控制在15~25NL/ min的范圍內(nèi)，惰性氣體的壓力控制在0. 2~0. 3MPa的范圍內(nèi)，精煉時間控制在12~18min的 范圍內(nèi)；所述真空處理，真空度控制在5(Tl00Pa，精煉時間控制在12~14min的范圍內(nèi)。 [0011] 本發(fā)明提供了一種高潔凈度鋁硅中間合金，該高潔凈度鋁硅中間合金通過上述方 法生產(chǎn)。
[0012] 本發(fā)明所生產(chǎn)的高純鋁硅合金可作為生產(chǎn)鋁合金原料，特別適用于對鋁合金中雜 質(zhì)含量要求極嚴(yán)的行業(yè)。

【具體實施方式】
[0013] 下文將結(jié)合示例性實施例來說明本發(fā)明的高純鋁硅中間合金及其生產(chǎn)方法。
[0014] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法通過以下方 式來實現(xiàn)：選用4N以上等級高純鋁、4N以上等級的高純硅為原料。通過中頻爐先將原料鋁 熔化后，按照比例加入高純硅，待全部熔化后，將合金液體倒入精煉爐，其中，采用惰性氣體 進(jìn)行除氣除渣，惰性氣體流量控制在l(T30NL/min，氣體壓力為0. 1~0. 4MPa，精煉時間控制 在l(T20min ;采用真空處理，真空度控制在5(Tl00Pa，精煉時間控制在l(Tl5min。精煉溫 度控制在l〇〇(TlKKTC之間，精煉后直接將合金液澆注成錠，整個生產(chǎn)過程嚴(yán)格控制以使合 金液體避免與耐火材料以外的物體接觸，從而能夠避免引入雜質(zhì)。生產(chǎn)的高潔凈度鋁硅中 間合金娃含量在1〇%~50%之間，雜質(zhì)兀素均小于0. 03%，其它雜質(zhì)氫含量< 5ppm。
[0015] 下面結(jié)合具體示例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016] 示例 1 配料：4N (S卩，純度為99. 99%的鋁）鋁50kg、4N (S卩，純度為99. 99%的硅）硅50kg。
[0017] 生產(chǎn)步驟：通過中頻感應(yīng)爐（簡稱為中頻爐）將50kg鋁熔化，溫度控制在 1100± KTC內(nèi)，待完全熔化后分批加入高純硅，中頻（頻率80(Tl200Hz)熔煉40分鐘后，力口 入的硅全部熔化。將鋁硅合金液體倒入精煉爐內(nèi)，精煉爐溫度控制在1050±5°C內(nèi)，高純Ar 氣通過旋轉(zhuǎn)噴頭吹入合金液體中，對合金液體進(jìn)行精煉除氣除渣。高純Ar氣的流量控制在 15NL/min，壓力為0. 25MPa精煉時間控制在lOmin。精煉完成后，直接將合金液體倒入經(jīng)過 表面處理的鑄模內(nèi)進(jìn)行鑄錠。
[0018] 經(jīng)檢測，本示例的方法所生產(chǎn)得到的高潔凈度鋁硅中間合金的成分如表1所示。 可見，其原材料利用率達(dá)97%，F(xiàn)e、Cu、Zn、Mn等雜質(zhì)含量均低于0.03%，其它雜質(zhì)氫含量 < 5ppm。在金像顯微鏡下觀察，獲得的高潔凈度鋁硅中間合金初晶硅呈長條狀，共晶硅呈針 狀，分布均勻。
[0019] 表1示例1所得高純鋁硅中間合金的成分（wt%)

【權(quán)利要求】
1. 一種高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法包括以下步 驟： 用中頻感應(yīng)爐將高純鋁熔化形成熔池，然后向熔池中加入高純硅，熔化完全后形成初 級合金液，其中，高純鋁與高純硅的配比按照A1 :Si的質(zhì)量比為（5、）：（1~5)來確定； 將初級合金液體倒入精煉爐，通過惰性氣體或真空處理對初級合金液進(jìn)行精煉以除氣 除渣，精煉完成后，得到目標(biāo)合金液，其中，采用惰性氣體的流量控制在l(T30NL/min的范 圍內(nèi)，惰性氣體的壓力控制在〇. l~〇.4MPa的范圍內(nèi)，時間為l(T20min ;采用真空處理，真空 度控制在5(Tl00pa，精煉時間控制在l(Tl5min的范圍內(nèi)； 將目標(biāo)合金液鑄錠，得到高潔凈度鋁硅中間合金產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述高純 鋁選用A1 99. 99以上等級牌號的高純鋁，所述高純硅選用Si99. 99以上等級的高純硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述高潔 凈度鋁硅中間合金產(chǎn)品按質(zhì)量百分比計含有1〇%~50%的硅，雜質(zhì)Fe含量< 0. 05%，雜質(zhì)Cu 含量< 0. 05%，雜質(zhì)Mn含量< 0. 05%，雜質(zhì)Zn含量< 0. 05,其它單個雜質(zhì)元素的含量均小于 0. 03%，其它雜質(zhì)總含量彡0. 15%，且雜質(zhì)氫的含量彡5ppm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述高純 鋁與高純硅的配比按照A1 :Si的質(zhì)量比為（6~8) :(2~4)來確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高潔凈度鋁硅中間合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述惰性 氣體的流量控制在15~25NL/min的范圍內(nèi)，惰性氣體的壓力控制在0. 2~0. 3MPa的范圍內(nèi)， 時間控制在12~18min ;真空處理，真空度為5(Tl00pa，精煉時間控制在12~14min的范圍內(nèi)。
6. -種高潔凈度鋁硅中間合金，其特征在于，所述高潔凈度鋁硅中間合金采用如權(quán)利 要求1至5項所述的生產(chǎn)方法制得。
【文檔編號】C22C21/02GK104388769SQ201410615578
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】翟玉春, 王偉, 顧慧敏, 李承德 申請人:撫順東工冶金材料技術(shù)有限公司