一種利用鋁硅系活塞切屑鑄造高質(zhì)量鋁件的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢鋁回收技術領域，具體涉及一種利用鋁硅系活塞切肩鑄造高質(zhì)量鋁 件的方法。
【背景技術】
[0002] 鋁硅系合金，也叫"硅鋁明"或"矽鋁明"，有良好鑄造性能和耐磨性能，熱脹系數(shù) 小，是鑄造鋁合金中品種最多、用量最大的合金，含硅量在4 %~13 %。有時添加0. 2 %~ 0. 6%的鎂，廣泛用于結構件，如殼體、缸體、箱體和框架等。有時添加適量的銅和鎂，能提高 合金的力學性能和耐熱性，此類合金廣泛用于制造活塞等部件。
[0003] 活塞經(jīng)機械加工后產(chǎn)生的鋁肩，回收時含水、乳化液、含油、粉塵泥沙及鐵雜質(zhì)，需 要經(jīng)過清洗、磁選、烘干、壓餅等操作處理后才能進行熔化，待鋁肩熔化后直接澆注成錠，與 新合金材料進行搭配，進行重熔澆注。按通常的鋁液熔煉凈化處理工藝，合金液氣體、氧化 夾雜、溶劑夾雜含量高，澆注的活塞夾雜廢品有時高達10 %以上。使得鋁肩搭配使用量少， 鋁肩造成積壓。積壓過程中鋁肩快速氧化腐蝕，造成原料的浪費。
[0004] 申請?zhí)枮镃N201110050422.6的中國專利申請公開了一種鋁合金輪轂切削肩 回收熔煉工藝，其工藝包括以下步驟：①預處理：將鋁合金輪轂加工過程中產(chǎn)生的切肩， 經(jīng)過去雜、烘干、破碎、磁力分離后投入鋁肩回收爐進行熔化；②精煉：在爐內(nèi)溫度達到 720~750 °C時，通過氮氣將精煉劑吹入熔化室內(nèi)進行精煉；③變質(zhì)及細化：在調(diào)質(zhì)室內(nèi) 加入鋁鍶棒及混合稀土，對調(diào)質(zhì)室內(nèi)的鋁合金熔液進行復合變質(zhì)及細化處理；④除氣： 通過多孔塞向調(diào)質(zhì)室內(nèi)吹入氮氣進行除氣；⑤過濾除渣：在鋁液中加入清渣劑進行除 渣，采用泡沫陶瓷過濾片使流向使用室內(nèi)的鋁合金熔液得到凈化并保溫待用；申請?zhí)枮?CN201410430263. 6的中國專利申請公開了一種利用回收費肩鑄造鋁件的方法，采用簡單的 設備，例如磁鐵、企業(yè)常用的光譜分析儀等設備對鋁肩進行回收利用過程中的各個階段進 行實時檢測，確保鋁的質(zhì)量；制作工藝較為簡單，且回收利用率高，可到百分百利用回收廢 鋁肩，回收加工后的鋁水用于直接鑄造鋁件，省去了很多加工環(huán)節(jié)，節(jié)約了回收利用成本和 鋁的材料成本。申請?zhí)枮镃N201110063883. 7的中國專利申請公開了一種本發(fā)明公開了一 種鋁肩回收工藝，其工藝包括以下步驟：①磁選：對含有鐵雜質(zhì)的鋁肩進行磁選；②壓餅： 將經(jīng)過磁選的鋁肩壓制成鋁塊；③熔煉：對所述餅狀鋁塊進行熔煉，并澆注成產(chǎn)品。該發(fā)明 通過在壓餅前增加磁選步驟，將鋁肩內(nèi)的鐵雜質(zhì)通過磁選機的磁力吸出，使含有鐵雜質(zhì)的 鋁肩內(nèi)僅含有鋁。該發(fā)明投資小，效益高，相對于國內(nèi)成熟的整套技術可以節(jié)約幾十萬元的 投資成本，壓餅處理后直接回爐熔煉的氧化燒損將大大降低，其原因是其表面積大大減少， 而且熱量傳遞速度非?？?，很容易化成鋁水，經(jīng)過本工藝流程后的鋁肩燒損控制在5%左 右，鋁肩中鐵含量控制在0. 2%以下。但上述公開的專利均存在用清水清洗廢鋁肩時，積壓 過程中的鋁肩快速氧化腐蝕，會造成原料的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種以改善鋁肩熔煉質(zhì)量，降低活 塞生產(chǎn)成本，保障澆注鋁件質(zhì)量的一種鑄造方法。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：一種利用鋁硅系活塞切肩鑄造高質(zhì)量鋁件的方 法，它包括以下步驟：
[0007] S1.包融熔化：將機械加工鋁硅系活塞切肩回收后，及時曬干，經(jīng)過磁選工序 后，將切肩快速加入天然氣反射爐中進行包融熔化，加料時間< 5min，熔化溫度為740~ 780。。；
[0008]S2.高溫靜置：天然氣反射爐升溫到850~930°C，保溫50~90min，生成鋁液；
[0009] S3.成分檢測：天然氣反射爐加入清渣劑進行扒渣，扒渣后將金屬鎂壓入鋁液 底部，靜止5~9min后取樣分析和調(diào)整至鋁液中各成分含量達到如下要求：Si :11. 0~ 13. 0%、Cu :0? 8 ~1. 5%、Mg :0? 8 ~1. 3%、Ni :0? 8 ~1. 5%、Mn :彡 0? 2%、Fe :彡 0? 7%， A1為余M ;
[0010] S4.精煉變質(zhì)：將達到要求的鋁液加入石墨坩堝爐，使用清渣劑將鋁液覆蓋，加熱 石墨纟甘禍到760~780°C，加入精煉劑進彳丁精煉，精煉后加入變質(zhì)劑進彳丁變質(zhì)；
[0011] S5.澆注鋁件：待精煉變質(zhì)后的鋁液溫度為750~790 °C，用除氣機處理9~ 13min，靜置16~20min后澆注鋁件。
[0012] 進一步地，所述清渣劑為JLAZ粉。
[0013] 進一步地，所述的精煉劑為JLA-J0。
[0014] 進一步地，步驟S4所述的變質(zhì)劑為磷鹽變質(zhì)劑。
[0015] 通過本發(fā)明的實施運用可達到如下目標：①活塞金相組織檢測：按JB/T6289標準 檢測判定在3級以內(nèi)，初晶硅細化到70 y m以內(nèi)；②活塞宏觀組織檢測：按JB/T6289標準檢 測判定在3級以內(nèi)；③常溫抗拉檢測：多250MPa，體積穩(wěn)定性檢測：彡0. 2% D ;④活塞硬度 均勻性檢測：活塞硬度HB114~129,同一活塞頭部前后硬度差在5個HB以內(nèi)；⑤活塞鑄造 夾雜廢品率彡2%。
[0016] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明將機加鋁硅系活塞切肩回收后，及時曬干，經(jīng)過磁選工序后，無需清洗、 壓餅，采用天然氣反射爐將其快速包融熔化鋁肩，減少了鋁肩與空氣接觸的氧化燒損。
[0018] (2)本發(fā)明增加高溫靜置，靜置期內(nèi)不進行攪拌，目的是使鋁液的主要氧化物 A120 3發(fā)生晶體形態(tài)轉變，熔爐內(nèi)鋁液形成密度差，促使比鋁液重的大顆粒A1 203的復合化合 物雜質(zhì)快速沉底或快速結附在爐壁上，而小顆粒A120 3夾渣重量輕，在熱對流的作用下懸浮 在鋁液中，吸附了鋁液內(nèi)大量氣體，從而比鋁液輕，能快速上浮至鋁液表面。在足夠的時間 下該過程得以較充分的完成，從而可使鋁液較為純凈。其活塞金相、機械性能完全滿足技術 要求。
[0019] (3)本發(fā)明改進了鋁肩錠重熔處理的傳統(tǒng)工藝，待鋁液成分檢測合格后直接將其 投入石墨坩堝爐進行精煉變質(zhì)處理，澆注鋁件。
[0020] (4)本發(fā)明不用投入復雜設備，操作簡單，可減少鋁肩二次燒損，節(jié)能降耗，降低鋁 件鑄造成本。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明小批量生產(chǎn)的300只4100QB-2-FQ活塞頭部金相圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明小批量生產(chǎn)的300只4100QB-2-FQ活塞燃燒室金相圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的描述，本發(fā)明的保護范圍不局限于以 下所述。
[0024] 實施例1: 一種利用鋁硅系活塞切肩鑄造高質(zhì)量鋁件的方法，它包括以下步驟：
[0025] S1.包融熔化：將機械加工鋁硅系活塞切肩回收后，及時曬干，經(jīng)過磁選工序后， 將切肩快速加入天然氣反射爐中進行包融熔化，加料時間5min，熔化溫度為740°C ;
[0026]S2.高溫靜置：天然氣反射爐升溫到850°C，保溫50min，生成鋁液；
[0027] S3.成分檢測：天然氣反射爐加入清渣劑幾AZ粉進行扒渣，扒渣后將金屬鎂壓入 鋁液底部，靜止5min后取樣分析和調(diào)整至鋁液中各成分含量達到如下要求：Si :11. 0%、 Cu :0? 8%、Mg :0? 8%、Ni :0? 8%、Mn :0? 15%、Fe :0? 7%，其余為 A1;
[0028] S4.精煉變質(zhì)：將達到要求的鋁液加入石墨坩堝爐，使用清渣劑JLAZ粉將鋁液覆 蓋，加熱石墨坩堝到760°C，加入精煉劑JLA-J0進行精煉，精煉后加入磷鹽變質(zhì)劑進行變 質(zhì)；
[0029] S5.澆注鋁件：待精煉變質(zhì)后的鋁液溫度為750°C，用除氣機處理9min，靜置16min 后澆注鋁件。
[0030] 實施例2 :-種利用鋁硅系活塞切肩鑄造高質(zhì)量鋁件的方法，它包括以下步驟：
[0031] S1.包融熔化：將機械加工鋁硅系活塞切肩回收后，及時曬干，經(jīng)過磁選工序后， 將切肩快速加入天然氣反射爐中進行包融熔化，加料時間4min，熔化溫度為780°C ;
[0032]S2.高溫靜置：天然氣反射爐升溫到930°C，保溫90min，生成鋁液；
[0033] S3.成分檢測：天然氣反射爐加入清渣劑幾AZ粉進行扒渣，扒渣后將金屬鎂壓入 鋁液底部，靜止9min后取樣分析和調(diào)整至鋁液中各成分含量達到如下要求：Si :13.0%、 Cu :1.5%、Mg:1.3%、Ni:1.5%、