专利名称：一种铝硅合金液的熔炼除气方法
技术领域：
本发明涉及一种铝硅合金液的熔炼除气方法，属有色金属合金熔炼技术及工艺方 法的技术领域。
背景技术：
铝硅合金是一种增强型有色金属合金，由于具有良好的力学性能、强度和硬度，被 广泛用于航空航天、电子工业、汽车工业等。
铝硅合金常以铸件形式出现在机械零件中，铝硅合金在熔炼和铸造过程中，常夹 杂有杂质和气体，主要是氢气，使铸件内部形成气泡，严重影响了铸件的质量，甚至出现缩 孔、缩松现象。
铸件除气的方法也有多种形式，例如吸附净化法，是用吸附剂、精炼剂过滤杂质 和气体；例如吹气法，又称气泡浮游法，采用向铝硅液中通入氮+氢+氯+氯盐混合气体， 在铝硅液中形成气泡，气泡上浮进行除气、除渣；例如熔剂法，将熔剂加入铝硅液中，通过 化学物理作用，夹杂物及氢气上浮液面，然后清除；例如过滤法，用活性材料制作过滤器， 分离悬浮在铝硅液中的固态夹杂物及气体；还有静置法、真空法、超声波法等，但这些方法 均存在不同程度的弊端，除气率不足，严重影响着铸件的质量。发明内容
发明目的
本发明的目的就是针对背景技术的不足，采用炉内直流电场净化+炉外循环法进 行除气，以大幅度提高铝硅合金液的质量，使除气率达到99. 5%。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为铝硅合金锭、不锈钢电极、乙醚，细砂，其用量如 下以克、毫升为计量单位
铝硅合金锭IOOOOg士IOg
不锈钢电极30X 40 X 200mm 2 个
乙醚C4HltlO IOOOml 士 IOml
细沙3000g士50g
除气方法如下
(1)切割铝硅合金锭
将铝硅合金锭用机械进行切割，成块状，尺寸10X10X30mm;
(2)熔炼+除气
铝硅合金熔炼、除气是在熔炼炉和炉外循环场中进行的；
①清理清洁熔炼炉
打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质，时间lOmin，使炉内洁净；
②置放并接通直流电极
将2个不锈钢直流正负电极垂直置于熔炼炉内两侧；
③置放铝硅合金块
将铝硅合金块松散置于熔炼炉内，并留有空隙；
④熔炼
盖好炉盖，并密闭；
开启熔炼炉电阻加热器，温度由25°C逐渐升至730°C 士2°C，铝硅合金块熔化成熔 液，并在此温度恒温、保温；
⑤接通2个不锈钢直流正负电极，直流电流强度为1000安培，两个直流电极形成 直流电场；
⑥炉外循环除气
接通熔炼炉出液管、进液管、除气管、抽液泵；
铝硅合金液由出液管流入除气管，铝硅合金液内的气体在流动过程中由出气管排 出气体，然后再由进液管流入熔炼炉；
形成熔炼炉——出液管——除气管——进液管炉外循环；
铝硅合金液炉外循环除气重复进行5次；
铝硅合金液内杂质在流动循环过程中，在上、下沉淀槽内沉淀，然后清除；
(3)铸锭
①制备开合式模具，模具型腔为山字型圆型槽状；
②预热开合式模具，预热温度为380°C ；
③涂覆脱模剂
打开开合式模具，向模具型腔均勻刷涂乙醚3次，形成乙醚膜层；
④浇铸
开启模具浇铸口，开启熔炼炉浇铸阀，进行浇铸，并由模具浇口上的滤网过滤；
浇铸完成后关闭浇铸阀，
⑤冷却
浇铸后，开合式模具及铸件自然泠却至300°C ；
⑥、开模，砂砾中冷却
开模取出铸件，把铸件埋在干燥的细砂中冷却至25°C ；
(4)切制
将冷却的铸件机械切制加工，成Φ 20 X IOOmm铝硅合金棒；
(5)、检测、分析、表征
对制成的铝硅合金棒的形貌、色泽、金相组织、化学成分、力学性能、抗拉强度进行 检测、分析、表征；
用直读光谱仪进行成分分析；
用金相显微镜进行金相分析；
用拉伸试验仪进行力学性能分析；
结论铝硅合金棒产品为白色固体柱形，金相组织紧密，无气体气泡；
(6)包装储存
将制成的Φ20Χ IOOmm铝硅合金棒产品用软质材料包装，储存于干燥洁净环境，要防潮、防水、防酸碱盐侵蚀，储存温度20°C 士2°C，相对湿度彡10%。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对铝硅合金液在熔炼过程中存在 气体及杂质的实际情况，采用熔炼电场净化+炉外循环除气的方法，使铝硅合金液内的主 要气体-氢气除去99. 5%，使铝硅合金棒产品内金相组织紧密、无气泡、无缩孔、缩松现象， 此方法工艺先进合理、步骤连续、环保节能、使铝硅合金的产品性能得到了大幅度提高，抗 拉强度可提高90. 1%，是十分理想的铝硅合金液的除气方法。
图1为铝硅合金熔炼除气状态图
图2为不锈钢直流电极主视图
图3为不锈钢直流电极侧视图
图4为铝硅合金棒主视图
图5图4的A-A剖面图
图6为铝硅合金棒横切面金相组织图
图中所示，附图标记清单如下
1、熔炼炉，2、炉盖，3、电阻加热器，4、浇铸管阀，5、直流正电极，6、直流负电极，7、 炉外循环管，8、立柱，9、抽液泵，10、抽液管，11、下沉淀槽，12、上沉淀槽，13、出液管、14、回 液管，15、电控箱，16、显示屏，17、指示灯，18、控制开关，19、导线，20、铝硅合金液，21、杂质， 22、出气口，23、气体，M、炉腔，25、插座，沈、铝硅合金棒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明
图1所示，为铝硅合金熔炼除气状态图，各部位置、连接关系要正确，接序操作。
熔炼炉1呈矩形槽状，上部为炉盖2，熔炼炉1底座内装有电阻加热器3 ；熔炼炉1 内为炉腔对，在炉腔M内左右垂直置放直流正电极5、直流负电极6 ；炉腔M内左下部设 有浇铸管阀4、右下部设有出液管13、右上部设有回液管14，炉腔M内为铝硅合金液20 ；熔 炼炉1右部通过出液管13、回液管14与炉外循环管7联通，出液管13上设有下沉淀槽11， 回液管14上设有上沉淀槽12，上、下沉淀槽12、11内为杂质21 ；炉外循环管7右上部为出 气口 22，出气口 22上部为排出的气体23 ；炉外循环管7右下部为抽液泵9，并由抽液管10 联接；铝合金溶液20在抽液泵9的抽动下进行液体流动，在流动过程中液体内的气体—— 氢气由排气口 22排出，杂质存留在上下沉淀槽12、11内；出液管13、回液管14、炉外循环管 7均为保温管；熔煤炉1左部设有电控箱15，电控箱15上设有显示屏16、指示灯17、控制开 关18，并通过导线19与电阻加热器3、直流正电极5、直流负电极6、抽液泵9联接；
熔炼炉1内的直流正电极5、直流负电极6功率均为1000A，形成直流电场；浇铸管 阀4浇铸时开启，将铝硅合金液浇入开合式模具中，完成铸锭。
图2、3所示，为直流正负电极结构图，正负电极5、6结构一样，一端为固定座25。
图4、5所示，为铝硅合金棒产品结构图，为圆棒形。
图6所示，为铝硅合金棒横切面放大200倍金相组织结构图，图中可知金相组织6紧密，无气泡，无缩松、缩孔出现。
权利要求
1. 一种铝硅合金液的熔炼除气方法，其特征在于使用的化学物质材料为铝硅合金 锭、不锈钢电极、乙醚、细砂其用量如下以克、毫升为计量单位 铝硅合金锭10000g士 IOg 不锈钢电极30 X 40 X 200mm 2个 乙醚C4HltlO IOOOml 士 IOml 细沙3000g 士 50g 除气方法如下(1)切割铝硅合金锭将铝硅合金锭用机械进行切割，成块状，尺寸10X10X 30mm ；(2)熔炼+除气铝硅合金熔炼、除气是在熔炼炉和炉外循环场中进行的；①清理清洁熔炼炉打开熔炼炉，用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质，时间lOmin，使炉内洁净；②置放并接通直流电极将2个不锈钢直流正负电极垂直置于熔炼炉内两侧；③置放铝硅合金块将铝硅合金块松散置于熔炼炉内，并留有空隙；④熔炼盖好炉盖，并密闭；开启熔炼炉电阻加热器，温度由25°C逐渐升至730°C 士2°C，铝硅合金块熔化成熔液， 并在此温度恒温、保温；⑤接通2个不锈钢直流正负电极，直流电流强度为1000安培，两个直流电极形成直流 电场；⑥炉外循环除气接通熔炼炉出液管、进液管、除气管、抽液泵；铝硅合金液由出液管流入除气管，铝硅合金液内的气体在流动过程中由出气管排出气 体，然后再由进液管流入熔炼炉；形成熔炼炉——出液管——除气管——进液管炉外循环； 铝硅合金液炉外循环除气重复进行5次；铝硅合金液内杂质在流动循环过程中，在上、下沉淀槽内沉淀，然后清除；(3)铸锭①制备开合式模具，模具型腔为山字型圆型槽状；②预热开合式模具，预热温度为380°C；③涂覆脱模剂打开开合式模具，向模具型腔均勻刷涂乙醚3次，形成乙醚膜层；④浇铸开启模具浇铸口，开启熔炼炉浇铸阀进行浇铸，并由模具浇口上的滤网过滤 浇铸完成后，关闭浇铸阀； 冷却浇铸后，开合式模具及铸件自然泠却至300°C ； ⑥、开模，砂砾中冷却开模取出铸件，把铸件埋在干燥的细砂中冷却至25°C ；(4)切制将冷却后的铸件机械切制加工，成Φ20X IOOmm铝硅合金棒；(5)、检测、分析、表征对制成的铝硅合金棒的形貌，色泽、金相组织、化学成分、力学性能、抗拉强度进行检 测、分析、表征；用直读光谱仪进行成分分析； 用金相显微镜进行金相分析； 用拉伸试验仪进行力学性能分析；结论铝硅合金棒产品为白色固体柱形，金相组织紧密，无气体气泡；(6)包装储存将制成的Φ20Χ IOOmm铝硅合金棒产品用软质材料包装，储存于干燥洁净环境，要防 潮、防水、防酸碱盐侵蚀，储存温度20°C 士2°C，相对湿度彡10%。
2.根据权利要求1所述的一种铝硅合金液的熔炼除气方法，其特征在于所述的铝硅 合金液的除气是在熔炼和炉外循环场中进行的，熔炼炉(1)呈矩形槽状，上部为炉盖0)， 熔炼炉⑴底座内装有电阻加热器⑶；熔炼炉⑴内为炉腔(M)，在炉腔04)内左右垂 直置放直流正电极(5)、直流负电极(6)；炉腔04)内左下部设有浇铸管阀G)，右下部设 有出液管(13)、右上部设有回液管(14)，炉腔04)内为铝硅合金液OO)；熔炼炉(1)右部 通过出液管(13)、回液管(14)与炉外循环管(7)联通，出液管(13)上设有下沉淀槽(11)， 回液管(14)上设有上沉淀槽(12)，上、下沉淀槽(12、11)内为杂质；炉外循环管(7) 右上部为出气口(22)，出气口 0 上部为排出的气体；炉外循环管(7)右下部为抽液 泵(9)，并由抽液管(10)联接；铝硅合金液OO)在抽液泵(9)的抽动下进行液体流动，在流 动过程中液体内的气体——氢气由排气口 02)排出，杂质存留在上下沉淀槽(12、11)内； 出液管(13)、回液管(14)、炉外循环管(7)均为保温管；熔炼炉⑴左部设有电控箱(15)、 电控箱(15)上设有显示屏(16)、指示灯(17)、控制开关(18)，并通过导线(19)与电阻加热 器(3)、直流正电极(5)、直流负电极(6)、抽液泵(9)联接；熔炼炉(1)内的直流正电极(5)、直流负电极(6)功率均为1000A，形成直流电场； 浇铸管阀(4)浇铸时开启，将铝硅合金液浇入开合模具中完成铸锭。
全文摘要
本发明涉及一种铝硅合金液的熔炼除气方法，是针对铝硅合金液在熔炼过程中存在气体及杂质的实际情况，采用熔炼直流电场净化+炉外循环除气的方法，使铝硅合金液内的主要气体——氢气除去99.5％，使铝硅合金金相组织致密，无气泡、无缩孔、缩松现象，此方法工艺先进合理、步骤连续、环保节能、使铝硅产品的性能得到了大幅度提高，抗拉强度可提高91％，是十分理想的铝硅合金液的除气方法。
文档编号C22C21/02GK102041401SQ20101062118
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月25日 优先权日2010年12月25日
发明者侯击波, 党惊知, 张国伟, 徐宏, 毛红奎 申请人:中北大学