专利名称：一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，尤其是一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法。
背景技术：
铝镁合金是一种应用广泛的合金，它是现有铝合金中比重最小、抗腐蚀性能最强的一类合金，是一种不进行热处理也能有一定强度并且韧性比较好的合金。铝镁合金在熔炼过程中，因为镁的化学性质活泼，导致合金的氧化、烧损现象十分严重，不仅降低了合金中镁的实收率，而且造成了巨大的经济损失，因此解决铝镁合金的氧化燃烧是今后铝镁合金大量应用的关键之一。金属抗氧化能力取决于表面膜阻碍反应物质通过的能力，也就是说取决于表面膜的致密度系数。镁液暴露在大气中会迅速氧化生成氧化镁，成为多孔性的疏松组织，并在金属液面将产生张应力，使下部进一步 发生氧化而燃烧，也增加了熔体的吸气倾向。这样除了引起生产成本的剧增外，还成为铸件杂质的主要来源，并增加铸件气孔率。如无适当的措施跟上，其所产生的破坏作用将导致无可估量的损失。经过长期实践经验的积累，在铝镁合金熔体的防护问题上可以采取的措施是多方面的，主要是围绕着以下几方面来进行:⑴以盐类熔剂覆盖于熔体上；⑵在反应气氛下处理熔体，在其上形成薄的保护膜；⑶在惰性气体气氛下处理熔体；⑷以抑制性元素添加在熔体上作为覆盖层。虽然铝镁合金熔炼防护方法众多，但都存在诸多缺陷，不能满足大规模合金生产需求。通过检索，尚未发现与本专利申请相关的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，本方法通过应用HGF-1型覆盖剂及XH-2型精炼剂，在特定的生产工艺控制下，对Al-Mg系合金(Mg含量为3 10%)进行熔制，有效的控制了镁的烧损，节约了生产成本，提高了合金的洁净度，降低了合金的孔隙率。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，步骤如下:⑴按合金要求称取所需量的重熔铝锭、金属镁及合金中所需其它金属材料，并对所有材料进行预热处理；⑵按总投料的0.1 0.2wt%称取高镁铝合金专用精炼剂，根据熔体表面面积按0.5^0.8kg/m2称取新型铝镁合金覆盖剂，并对所有熔剂进行干燥处理；⑶在熔炼炉中加入步骤⑴中预热好的重熔铝锭及所需其它金属材料，并随炉体一起升温；⑷加热熔化后， 按需添加预热好的所需其他中间合金，将熔体搅拌均匀，调整熔体温度740 760°C，将称量好的金属镁压入铝液底部，直至完全融化；(5)调整铝液温度730 750°C，将步骤⑵中完全干燥的覆盖剂的75%撒入熔体内，待其成熔融状态充分覆盖后，加入步骤⑵中称取好的精炼剂；(6)调整惰性气体流量，进行除气除渣，除气时间10 15分钟，除气完成后，撇开表面覆盖剂，扒出铝液表面浮渣后，加入步骤(5)中剩余的覆盖剂；(7)铝合金熔体静置5 10分钟，在熔体温度700 720°C时出炉。而且，所述惰性气体为氩气。本发明的优点和有益效果为:1、本发明选用了一种新型的覆盖剂对铝镁系合金在熔炼过程中进行表面保护，同时配备镁铝合金专用的精炼剂对熔体进行精炼，并控制熔炼温度和浇注温度，获得性能更高、镁烧损率低的铝镁系铸造铝合金。2、本发明使用新型覆盖剂，有效降低了高镁铝合金熔制过程中镁的氧化燃烧，尤其是在长时间的保温过程中镁元素的烧损，提高了铝镁合金生成过程中镁元素的实收率，大大降低了生成成本。3、本发明中新型覆盖剂使用的另一个突出优点是，它的加入可大大降低熔体的吸氢倾向，而现有技术中为了保证镁元素的实收率及合金流动性，加镁温度需要控制的较高，而温度高导致铝合金熔体极易吸气。4、本发明选用高镁铝合金用HGF-1型精炼剂对熔体除渣除气效果明显增强，提高了熔体的洁净度。5、本申请通过对加镁温度和浇注温度的合理控制，进一步保证了镁元素的实收率及合金铸锭的最终质量。
:图1给出了镁含量要求8% 10.5%的LZ.AlMg9合金熔制过程中镁元素的烧损情况对比；图2给出了镁含量要求2.9% 3.4%的LHM.GIBBS合金熔制过程中镁元素的烧损情况对比。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。以下涉及的百分比均为重量百分比，除特殊说明的除外。以下实施例所使用的高镁铝合金专用精炼剂为上海虹光金属熔剂厂生产的HGF-1型熔剂，所使用的新型铝镁合金覆盖剂为徐州市旭辉铝业有限公司生产的XH-2型熔剂。但不限于上述两种，行业内通用的高镁铝合金专用精炼剂和新型铝镁合金覆盖剂均可。一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，顺序为:加75%新型覆盖剂-加精炼剂-除气-扒渣-加25%新型覆盖剂。
⑴按合金要求称取所需量的重熔铝锭、金属镁及合金中所需其它金属材料，并对所有材料进行预热处理。⑵按总投料的0.1 0.2wt%称取高镁铝合金用HGF-1型精炼剂，根据熔体表面面积按0.5^0.8kg/m2称取铝镁合金用XH-2型覆盖剂，并对所有熔剂进行干燥处理。⑶在熔炼炉中加入步骤⑴中预热好的重熔铝锭及所需其它金属材料(金属硅、金属锰等)，并随炉体一起升温。⑷加热熔化后，按需添加预热好的所需其他中间合金(招钛中间合金、铝铁中间合金等)，将熔体搅拌均匀，调整熔体温度740 760°C，将称量好的金属镁压入铝液底部，直至完全融化；(5)调整铝液温度730 750°C，将步骤⑵中完全干燥的覆盖剂的75%撒入熔体内，待其成熔融状态充分覆盖后，加入步骤⑵中称取好的精炼剂；(6)调整惰性气体(氩气)流量，进行除气除渣，除气时间10 15分钟，除气完成后，撇开表面覆盖剂，扒出铝液表面浮渣后，加入步骤(5)中剩余的覆盖剂；(7)铝合金熔体静置5 10分钟，在熔体温度700 720°C时出炉。本发明以LZ.AlMg9合金和LHM.GIBBS合金为例来说明本精制方法。实施例1一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，本实施例制备的是LZ.AlMgQ合金，步骤如下:⑴总配料为80Kg，按合金成分要求(S1:1.0 1.5 ；Mg:8.0 10.5 ；A1为余量)称取所需量的金属镁7.76Kg，金属硅lKg，重熔铝锭71.24Kg，并对所有材料进行预热处理。⑵称取高镁铝合金HGF-1型精炼剂0.12Kg，称取铝镁合金用XH_2型覆盖剂0.14Kg，并对称量好的所有熔剂进行干燥处理。⑶在工业电炉中顺序加入步骤⑴中预热好的重熔铝锭、金属硅，并随炉体一起升温。⑷加热熔化后，将熔体搅拌均匀，调整熔体温度755°C，将称量好的金属镁压入铝液底部，直至完全融化。(5)调整铝液温度740 V，将步骤⑵中完全干燥的覆盖剂的75%撒入熔体内，待其成熔融状态充分覆盖后，加入步骤⑵中称取好的精炼剂。(6)调整氩气流量，进行除气除渣，除气时间为12分钟，除气完成后，撇开熔体表面覆盖剂，扒出铝液表面浮渣后，加入步骤(5)中剩余的覆盖剂。(7)铝合金熔体静置8分钟，在熔体温度715 °C时出炉。模拟实际生产中出炉时间为150分钟，从浇注的第一块试样开始计时，每隔30分钟浇注一块试样，共浇注试样大锭六块，检测试样中的Mg含量，第一块试样Mg的实收率高达98.9%，最后一块试样的实收 率为97.2%，大大降低了 Mg元素的烧损，试样断口洁净无夹杂，并且六块试样的铸造针孔全为一级。实施例2一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，本实施例制备的是LHM.GIBBS合金，步骤如下:⑴总配料为80Kg，按合金成分要求(S1:0.2 0.3 ；Mg:2.6 3.7 ;Fe:0.2 0.5 ;Mn:0.6 0.75 ；T1:0.03 0.07 ；A1为余量)称取所需量的金属镁2.8Kg，金属硅0.2Kg，铝铁中间合金3.2Kg，铝锰中间合金5.6Kg，铝钛中间合金0.4Kg，重熔铝锭67.8Kg。并对所有材料进行预热处理。⑵称取高镁铝合金HGF-1型精炼剂0.10Kg，称取铝镁合金用XH_2型覆盖剂
0.12Kg，并对称量好的所有熔剂进行干燥处理。⑶在工业电炉中顺序加入步骤⑴中预热好的重熔铝锭、金属硅，并随炉体一起升温。⑷加热熔化后，将熔体搅拌均匀，添加预热好的铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铁中间合金，调整熔体温度750°C，将称量好的金属镁压入铝液底部，直至完全融化。(5)调整铝液温度745 °C，将步骤⑵中完全干燥的覆盖剂的75%撒入熔体内，待其成熔融状态充分覆盖后，加入步骤⑵中称取好的精炼剂。(6)调整氩气流量，进行除气除渣，除气时间为10分钟。除气完成后，撇开熔体表面覆盖剂，扒出铝液表面浮渣后，加入步骤(5)中剩余的覆盖剂。(7)铝合金熔体静置6分钟，在熔体温度700 °C时出炉。模拟实际生产中出炉时间为150分钟，从浇注的第一块试样开始计时，每隔30分钟浇注一块试样，共浇注试样大锭六块，检测试样中的Mg含量，第一块试样Mg的实收率高达99.7%， 最后一块试样的实收率为98.0%，大大降低了 Mg元素的烧损，试样断口洁净无夹杂，并且六块试样的铸造针孔全为一级。
权利要求
1.一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，其特征在于:步骤如下: ⑴按合金要求称取所需量的重熔铝锭、金属镁及合金中所需其它金属材料，并对所有材料进行预热处理； ⑵按总投料的0.1 0.2wt%称取高镁铝合金专用精炼剂，根据熔体表面面积按0.5^0.8kg/m2称取新型铝镁合金覆盖剂，并对所有熔剂进行干燥处理； ⑶在熔炼炉中加入步骤⑴中预热好的重熔铝锭及所需其它金属材料，并随炉体一起升温； ⑷加热熔化后，按需添加预热好的所需其他中间合金，将熔体搅拌均匀，调整熔体温度740 760°C，将称量好的金属镁压入铝液底部，直至完全融化； (5)调整铝液温度730 750°C，将步骤⑵中完全干燥的覆盖剂的75%撒入熔体内，待其成熔融状态充分覆盖后，加入步骤⑵中称取好的精炼剂； (6)调整惰性气体流量，进行除气除渣，除气时间10 15分钟，除气完成后，撇开表面覆盖剂，扒出铝液表面浮渣后，加入步骤(5)中剩余的覆盖剂； (7)铝合金熔体静置5 10分钟，在熔体温度700 720°C时出炉。
2.根据权利要求1所述的铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，其特征在于:所述惰性气体为IS气。
全文摘要
本发明涉及一种铝镁系铸造铝合金材料的精炼方法，本发明选用了一种新型的覆盖剂对铝镁系合金在熔炼过程中进行表面保护，同时配备镁铝合金专用的精炼剂对熔体进行精炼，并控制熔炼温度和浇注温度，获得性能更高、镁烧损率低的铝镁系铸造铝合金。本方法通过应用新型的覆盖剂及专用精炼剂，在特定的生产工艺控制下，对Al-Mg系合金(Mg含量为3～10%)进行熔制，有效的控制了镁的烧损，节约了生产成本，提高了合金的洁净度，降低了合金的孔隙率。
文档编号C22C21/06GK103074510SQ201310040899
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者翟盼盼, 艾振海, 刘忠, 郭强, 杨少云 申请人:天津立中合金集团有限公司