專利名稱：P-Fe合金型變質(zhì)劑及其運(yùn)用在鋁硅合金熔煉中的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金熔煉用助劑，具體來說是磷變質(zhì)劑及其在鋁硅合金熔煉中的運(yùn)用方法。
背景技術(shù)：
目前，在鋁硅合金變質(zhì)中一般采用P(磷)變質(zhì)，變質(zhì)劑有采用赤磷配制的變質(zhì)劑及P Cu、Al P等中間合金，前者在處理時(shí)損耗大，煙霧對環(huán)境污染大，后者變質(zhì)劑成本
很1 。隨著原材料價(jià)格的上漲，降低成本勢在必行，而通過技術(shù)的革新，選擇一種新的高磷中間合金變質(zhì)劑在活塞的鋁硅合金上運(yùn)用，降低變質(zhì)劑的成本，同時(shí)，采用在一次熔煉爐或合金熔煉中加入，減少材料的損耗。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型P-Fe合金型變質(zhì)劑及其運(yùn)用在鋁硅合金熔煉中的工藝方法，以減少材料損耗和降低成本。本發(fā)明的另一目的是提供上述P-Fe合金型變質(zhì)劑運(yùn)用在鋁硅合金熔煉中的工藝方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種P-Fe合金型變質(zhì)劑，由按待配制鋁硅合金重量百分比計(jì)的以下組分組成
P-Fe 合金0· 0. 2%, Σ Re :0. 0. 15%, Mn 彡 0. 2%,
上述P-Fe合金中，P的重量含量為20% 30%，其余為狗。本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的按以下步驟進(jìn)行
(1)原料破碎使用破碎機(jī)將硅破碎為20mm 50mm的硅塊；
(2)加料熔煉
a、先將所需的全部硅塊均勻分布于天然氣反射爐爐膛底部，然后用加料板將配備好的純鋁錠總量的60 80%進(jìn)爐，將硅塊全部覆蓋，再將Cu板，Ni板加在靠近噴火口的中上層，開始點(diǎn)火熔化；
b、升溫至表面鋁液呈糊狀后，加入P-Fe合金型變質(zhì)劑，按P-Fe合金型變質(zhì)劑加入量分 4 5次分散加入于熔化鋁液表面，鋁液溫度應(yīng)小于680°C;將剩余純鋁錠加入，點(diǎn)火繼續(xù)升溫至850 880°C進(jìn)行保溫?cái)U(kuò)散熔煉，保溫?cái)U(kuò)散時(shí)間為10 20分鐘；
c、經(jīng)保溫?cái)U(kuò)散熔煉的鋁液靜置20 30分鐘再加入覆蓋劑和無毒精煉劑進(jìn)行精煉除氣處理，用攪拌工具充分?jǐn)嚢?，然后打渣加鎂，再進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，靜置5分鐘后取一個(gè)試樣，以便觀察變質(zhì)效果，待成份合格，方可出水；(3)現(xiàn)場熔煉經(jīng)P-Fe型變質(zhì)劑處理的鋁液轉(zhuǎn)入現(xiàn)場進(jìn)行精練處理鋁液溫度750 780°C，用除氣機(jī)處理12分鐘，靜置15 20分鐘，加入打渣劑進(jìn)行扒渣；檢查試樣，觀察變質(zhì)效果，成份合格后方可使用；
(4)采用P-Fe型合金變質(zhì)劑處理后的鋁液在坩堝爐熔爐時(shí)，在保證現(xiàn)場用鋁液的前提下，盡量縮短精煉除氣后的停留時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、經(jīng)過以上各材料的反復(fù)試驗(yàn)，認(rèn)為磷鐵變質(zhì)工藝推行可行。 2、磷鐵變質(zhì)工藝的推行，可大大降低成本變質(zhì)劑本身成本會降低，同時(shí)由于處理方式的改變，可降低材料損耗0. 5% 1%。3、磷鐵變質(zhì)工藝的推行，可提高效率，減少環(huán)境污染。4、由于磷鐵和稀土的加入，初晶硅更多，加之稀土的影響，鋁水的流動性相對較差，必須注意澆注溫度，以達(dá)到在保證質(zhì)量前提下推廣運(yùn)用的目的。
具體實(shí)施例方式1、實(shí)驗(yàn)過程
我們選擇一種含P20 % 30 %的P-Fe合金(P20 % 30 %，其余為Fe)進(jìn)行試驗(yàn) 1)選擇ZL109鋁硅合金材料IOOkg試驗(yàn)在鋁水熔化到760V 780°C時(shí)加入0. 1%的 P-Fe合金，保溫?cái)U(kuò)散30分鐘，取樣做金相，說明磷鐵完全能達(dá)到其變質(zhì)效果，其初晶硅達(dá)到 40um-50um,能達(dá)到其他P變質(zhì)劑對初晶硅的細(xì)化程度，但有長條共晶硅。2)根據(jù)第一次試驗(yàn)，為解決共晶硅問題，我們知道Σ Re對共晶硅有變質(zhì)作用，在第一次試驗(yàn)中同時(shí)加入0. 1% -0. 15%Σ Re，其變質(zhì)效果良好，澆注產(chǎn)品，按材料熱處理工藝處理，對其性能檢測如下
硬度:ΗΒ120 ； 常溫抗拉強(qiáng)度270Mpa ； 高溫抗拉強(qiáng)度300°C :135Mpa ； 抗拉強(qiáng)度360°C :73Mpa ； 完全達(dá)到ZL109材料的性能要求。3)由于磷鐵熔化時(shí)間較長，在現(xiàn)場試驗(yàn)效率較低，對此，我們將磷鐵中間合金在配制合金時(shí)直接加入選擇一爐ZL109反射爐進(jìn)行試驗(yàn)加入量為磷鐵合金(即P-Fe合金) 0. 以及Σ Re (稀土)0. 1%，加入時(shí)間為第一輪加硅、加純鋁溶化到有水后加入，其余與常規(guī)合金配制工藝相同。選擇澆注的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量跟蹤按JB\T6289-2005金相標(biāo)準(zhǔn)檢測金相一般為基體2級初晶硅彡0. 05um鐵相2 3級，產(chǎn)品質(zhì)量未發(fā)現(xiàn)異常。4)因磷鐵的加入，鐵含量增加彡0. 1%，雖達(dá)到材料成分要求，但由于狗的增加， 加之加入Σ Re，合金的流動性有所降低。只要保證澆注溫度，同時(shí)在材料中加入彡0. 2%的 Mn (因加入Mn對鐵相的控制更有好處)，達(dá)到較好的澆注性能。2、在ZL109材料上的運(yùn)用(反射爐配制合金)
DP-Fe合金型變質(zhì)劑在使用前應(yīng)壓制成粉狀(最大粒度不超過5mm)，不能以大塊狀形式加入。3、合金一次熔煉工藝
41)熔煉設(shè)備、工具及爐前準(zhǔn)備
a、熔煉設(shè)備鼓風(fēng)機(jī)，天燃?xì)夥瓷錉t3T，稱，破碎機(jī)，熱電偶測溫儀。b、熔煉工具加料鏟、打渣耙、攪拌工具、堵塞、過濾網(wǎng)、運(yùn)渣車、備料車、合金錠模。C、爐前準(zhǔn)備按化學(xué)成份要求技術(shù)員填寫配料通知單，合金班根據(jù)配料通知單從庫房領(lǐng)用驗(yàn)收合格的原材料(使用破碎機(jī)將硅破碎，注意塊度20mm 50mm)，填好配料原始記錄。打渣耙攪拌工具合金錠模必須涂氧化鋅，澆瓢必須涂石墨水溶液，烘干后才能使用。2)加料熔煉
a、先將所需的全部硅均勻分布于爐膛底部，然后用加料板將配備好的純鋁錠總量的 60% 80%進(jìn)爐，將硅全部覆蓋，完后將Cu板，Ni板加在靠近噴火口的中上層，開始點(diǎn)火熔化。b、升溫至表面鋁液呈糊狀后，高磷中間合金變質(zhì)劑在純鋁化平時(shí)加入，同時(shí)加入 Σ Re,高磷中間合金變質(zhì)劑加入的量必須分4 5次均勻分散加入于熔化鋁液表面，注意鋁液為剛?cè)刍?，溫度不能太高，?yīng)小于680°C。將剩余鋁錠加入，點(diǎn)火繼續(xù)升溫至850 880°C 進(jìn)行保溫?cái)U(kuò)散熔煉，保溫?cái)U(kuò)散時(shí)間為10 20分鐘。C、經(jīng)保溫?cái)U(kuò)散熔煉的鋁液必須靜置20 30分鐘再進(jìn)行精煉除氣處理(加入覆蓋劑0. 3% 0. 5%，無毒精煉劑0. 2% 0. 3%)用攪拌工具充分?jǐn)嚢?，然后打渣加鎂(加鎂溫度760°C 800°C )再進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，靜置5分鐘后在取化學(xué)成分樣時(shí)取一個(gè)試樣，以便觀察變質(zhì)效果，待成份合格，方可出水。3)現(xiàn)場熔煉
a、熔煉使用工具鐘罩.除渣瓢.熱電偶在使用前必須涂料。b、經(jīng)高磷中間合金變質(zhì)劑處理的鋁液轉(zhuǎn)入現(xiàn)場后，現(xiàn)場不再進(jìn)行變質(zhì)，現(xiàn)場只進(jìn)行精練處理鋁水溫度750V 780°C，用除氣機(jī)處理12分鐘，靜置15 20分鐘，加入打渣劑進(jìn)行扒渣。檢查試樣，確定氣體和變質(zhì)效果，鐵相，合格后方可使用。4)采用高磷中間合金變質(zhì)劑處理后的鋁液在坩堝爐熔爐時(shí)，在保證現(xiàn)場用鋁液的前提下，盡量縮短精煉除氣后的停留時(shí)間。3、結(jié)論
1)經(jīng)過以上各材料的反復(fù)試驗(yàn)，認(rèn)為磷鐵變質(zhì)工藝推行可行。2)磷鐵變質(zhì)工藝的推行，可大大降低成本變質(zhì)劑本身成本會降低，同時(shí)由于處理方式的改變，可降低材料損耗0. 5% 1%。3)磷鐵變質(zhì)工藝的推行，可提高效率，減少環(huán)境污染。4)由于磷鐵和稀土的加入，初晶硅更多，加之稀土的影響，鋁水的流動性相對較差，必須注意澆注溫度，以達(dá)到在保證質(zhì)量前提下推廣運(yùn)用的目的。本P-Fe合金型變質(zhì)劑，由按待配制鋁硅合金重量百分比計(jì)的以下組分組成 P-Fe 合金0· 0. 2%,
Σ Re :0. 0. 15%, Mn 彡 0. 2%,
上述P-i^e合金中，P的重量含量為20% 30%，其余為狗。例欲配制IOOkg鋁硅合金，待加入的變質(zhì)劑中，P-Fe合金0. Ikg 0. 2kg，Σ ReO. Ikg 0. 15kg，Mn彡0. 2kg。實(shí)施例1 組分組成如下 P-Fe 合金0. 1%,
Σ Re 0. 1%, Mn :0. 2%,
上述P-Fe合金中，P的重量含量為20%。實(shí)施例1的變質(zhì)效果參數(shù)選擇澆注的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量跟蹤按JB\T6289_2005金相標(biāo)準(zhǔn)檢測金相一般為基體3級初晶硅彡0. 06um鐵相2級，產(chǎn)品質(zhì)量未發(fā)現(xiàn)異常，達(dá)到金相標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例2 組分組成如下 P-Fe 合金0. 2%,
Σ Re :0. 15%, Mn :0. 1%,
上述P-Fe合金中，P的重量含量為30%。實(shí)施例2的變質(zhì)效果參數(shù)選擇澆注的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量跟蹤按JB\T6289_2005金相標(biāo)準(zhǔn)檢測金相一般為基體2級初晶硅彡0. 05um鐵相2 3級，產(chǎn)品質(zhì)量未發(fā)現(xiàn)異常，達(dá)到金相標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)施例3 組分組成如下 P-Fe 合金0. 15%,
Σ Re :0. 12%, Mn :0. 05%,
上述P-Fe合金中，P的重量含量為25%。實(shí)施例3的變質(zhì)效果參數(shù)選擇澆注的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量跟蹤按JB\T6289-2005金相標(biāo)準(zhǔn)檢測金相一般為基體2級初晶硅彡0. 04um鐵相3級，產(chǎn)品質(zhì)量未發(fā)現(xiàn)異常，達(dá)到金相標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種P-Fe合金型變質(zhì)劑，其特征是，由按待配制鋁硅合金重量百分比計(jì)的以下組分組成P-Fe 合金0· 0. 2%, Σ Re :0. 0. 15%, Mn 彡 0. 2%,上述P-Fe合金中，P的重量含量為20% 30%，其余為！^。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-Fe合金型變質(zhì)劑，其特征是，所述組分組成如下 P-Fe 合金0. 1%,Σ Re 0. 1%, Mn :0. 2%,上述P-Fe合金中，P的重量含量為20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-Fe合金型變質(zhì)劑，其特征是，所述組分組成如下 P-Fe 合金0. 2%,Σ Re :0. 15%, Mn :0. 1%,上述P-Fe合金中，P的重量含量為30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-Fe合金型變質(zhì)劑，其特征是，所述組分組成如下 P-Fe 合金0. 15%,Σ Re :0. 12%, Mn :0. 05%,上述P-Fe合金中，P的重量含量為25%。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述的P-i^e合金型變質(zhì)劑的鋁硅合金的熔煉工藝方法，其特征是，按以下步驟進(jìn)行(1)原料破碎使用破碎機(jī)將硅破碎為20 50mm的硅塊；(2)加料熔煉a、先將所需的全部硅塊均勻分布于天然氣反射爐爐膛底部，然后用加料板將配備好的純鋁錠總量的60 80%進(jìn)爐，將硅塊全部覆蓋，再將Cu板，Ni板加在靠近噴火口的中上層，開始點(diǎn)火熔化；b、升溫至表面鋁液呈糊狀后，加入P-Fe合金型變質(zhì)劑，按P-Fe合金型變質(zhì)劑加入量分 4 5次分散加入于熔化鋁液表面，鋁液溫度應(yīng)小于680°C;將剩余純鋁錠加入，點(diǎn)火繼續(xù)升溫至850 880°C進(jìn)行保溫?cái)U(kuò)散熔煉，保溫?cái)U(kuò)散時(shí)間為10 20分鐘；c、經(jīng)保溫?cái)U(kuò)散熔煉的鋁液靜置20 30分鐘再加入覆蓋劑和無毒精煉劑進(jìn)行精煉除氣處理，用攪拌工具充分?jǐn)嚢?，然后打渣加鎂，再進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，靜置5分鐘后取一個(gè)試樣，以便觀察變質(zhì)效果，待成份合格，方可出水；(3)現(xiàn)場熔煉經(jīng)P-Fe型變質(zhì)劑處理的鋁液轉(zhuǎn)入現(xiàn)場進(jìn)行精練處理鋁液溫度750 780°C，用除氣機(jī)處理12分鐘，靜置15 20分鐘，加入打渣劑進(jìn)行扒渣；檢查式樣，觀察變質(zhì)效果，成份合格后方可使用；(4)采用P-Fe型合金變質(zhì)劑處理后的鋁液在坩堝爐熔爐時(shí)，在保證現(xiàn)場用鋁液的前提下，盡量縮短精煉除氣后的停留時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種P-Fe合金型變質(zhì)劑及其運(yùn)用在鋁硅合金熔煉中的工藝方法。一種P-Fe合金型變質(zhì)劑，由按待配制鋁硅合金重量百分比計(jì)的以下組分組成P-Fe合金0.1％～0.2％，∑Re0.1％～0.15％，Mn≤0.2％，上述P-Fe合金中，P的重量含量為20％～30％，其余為Fe。在鋁硅合金熔煉中采用上述P-Fe合金型變質(zhì)劑形成磷鐵變質(zhì)工藝，能達(dá)到材料變質(zhì)細(xì)化，該工藝同時(shí)可提高效率、減少環(huán)境污染，并且可降低成本和降低材料消耗。
文檔編號C22C1/06GK102296212SQ20111026923
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者夏小兵, 彭明誠, 徐昌友, 文均, 楊慶年, 陳革 申請人:成都銀河動力有限公司