一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素TI的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210391417.6	申请日：	2012.10.16
公开号：	CN102912165A	公开日：	2013.02.06
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 1/06申请日:20121016\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C1/06; C22C21/02; B22D27/20	主分类号：	C22C1/06
申请人：	天津立中合金集团有限公司
发明人：	王如芬; 翟盼盼; 霍慧娟; 冯宝元; 沈会广; 刘中; 杨少云
地址：	300457 天津市滨海新区西区泰民路58号
优先权：
专利代理机构：	天津盛理知识产权代理有限公司 12209	代理人：	王来佳
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内容摘要

本发明涉及一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，具体步骤是⑴按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200～300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；⑵当铸造铝硅合金熔体达到700～760℃后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；⑶充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。本发明选择粉末状氟钛酸钾作为细化元素，对铝合金熔体起到精炼和除钙的作用，省去了中间合金的制备、精炼和除气环节，实现了生产过程的节能减排。

权利要求书

权利要求书一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：具体步骤是：
⑴按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200～300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；
⑵当铸造铝硅合金熔体达到700～760℃后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10‑15分钟；
⑶充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。
根据权利要求1所述的在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：所述钛盐为白色粉末状氟钛酸钾，其钛含量为19.3%。

说明书

说明书一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及铸造铝硅合金的细化元素引入，尤其是一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法。
背景技术
随着铝合金在高新技术领域的应用越来越广泛，后续的加工对铝合金的组织和性能提出了严格的要求。而铝合金的最佳组织要求铝合金材料具有细小均匀等轴晶，在铝熔体中加入细化剂进行细化铸锭的晶粒，可以提高铝材的强度和塑性，从而提高其综合力学性能和加工工艺性能。此外，铝合金中的含Ca量和含气量严重影响合金的各项机械性能，其中铝合金中的Ca不但影响合金熔体的流动性和易造成缩松等缺陷，并且对延伸率，抗拉强度等力学性能也有较大影响，因此必须尽可能降低Ca的含量以提高力学性能。由于氢和氧化夹杂物的存在，影响了铸铝锭的纯净度，使铸锭产生气孔夹杂等铸造缺陷，因此提高铝熔体纯净度是生产高质量铸锭的关键之一。
现有的晶粒细化剂有Al‑Ti、Al‑Ti‑B、AI‑Ti‑C、AI‑Ti‑C‑B、AI‑Ti‑B‑RE等，但其应用的优缺点都很明显，细化效果和稳定性都有待深入研究，目前细化剂的发展方向是A1‑C‑RE和A1‑Ti‑C‑B‑RE，但具体的应用还是一个很漫长的过程。铸造铝合金中的除气和除钙一般都是采用精炼剂和除钙剂，增加了铸铝合金生产成本并对环境产生恶劣的影响。在铝合金中添加一种合适的物质能同时达到除气和除钙的作用，并同时获得可使晶粒细化的细化剂元素对铸造铝合金的生产和应用必将产生巨大的影响。
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，提供一种合适的盐类晶粒细化剂，在特定的生产工艺控制下，同时达到精炼和除钙的效果，实现了工业生产过程中的节能减排。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：具体步骤是：
⑴按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200～300℃的恒温预热干燥炉中干燥2～3h；
⑵当铸造铝硅合金熔体达到700～760℃后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10‑15分钟；
⑶充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。
而且，所述钛盐为白色粉末状氟钛酸钾，其钛含量为19.3%。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明利用铸造铝合金在一般熔炼温度下(700～760℃)与氟钛酸钾极易产生反应的现象，直接加入而引进钛，处理工艺简单，合金中钛的实际吸收率与理论计算值相符，差异极小，且实际吸收率与氟钛酸钾处理温度及加入量无多大关系。
2、本发明中使用氟钛酸钾代替Al‑Ti中间合金，取代Al‑Ti中间合金加钛，省去了Al‑Ti中间合金的制备过程，简化了工艺。
3、本发明中所使用的粉末状氟钛酸钾具有优良的精炼及细化效果，能显著细化合金晶粒，减少孔隙，增强机械性能，提高铸铝合金的品质。
4、本发明所使用的粉末状氟钛酸钾可起到除钙作用，大大降低铸造铝合金中影响铸造品质的杂质钙元素，可替代除钙剂，节约成本并降低生产过程中的环境污染。
5、本发明中用氟钛酸钾处理合金时，采用非铁类坩埚和工器具进行熔炼，防止了氟盐腐蚀铁质坩埚及工具而导致的工艺增铁。
6、本发明选择粉末状氟钛酸钾作为细化元素，对铝合金熔体起到精炼和除钙的作用，省去了中间合金的制备、精炼和除气环节，实现了生产过程的节能减排。
附图说明：
图1为本发明的K2TiF6加入量和合金Ti含量的关系图；
图2为本发明的加入K2TiF6前后Ca含量结果对比图。
具体实施方式
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。
实施例1：
一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，细化剂采用氟钛酸钾粉末，铸造铝硅合金为A356.2，步骤是：
⑴总投料为15T，根据A356.2合金液的成分内控要求配料，其中Ti含量要求范围是：0.08～0.15%，Ca元素小于0.003%；按Ti含量0.12%配料，称取K2TiFx的质量为93kg；
⑵把称量好的氟钛酸钾放入300℃的恒温预热干燥炉中干燥2小时；
⑶在熔炼炉中加入重熔用铝锭和金属硅，点火升温，熔化温度控制在740～780℃之间；
⑷待重熔用铝锭和金属硅完全熔化后，加入金属镁，充分搅拌后进行成分检测；
⑸除Ti和Ca含量外，其他均达到内控要求范围。此时Ti含量为0.0155%，Ca元素含量为0.0038%，Ca元素超出标准26.7%。
⑹Ti和Ca以外的其他成分检测达到目标值，调整铝液温度为720℃，在铝液表面撒上预热好的氟钛酸钾白色粉末，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌；
⑺充分搅拌合金液15分钟，取样测量铝合金液成分，此时，Ti含量达到0.109%，Ca元素含量为0.0006%，符合标准；
⑻用石墨大耙将表面生成的浮渣扒出熔体；
⑼在铝液包内加入其它微量元素母铝合金，用转铝包进行铝液转液操作。
经检验，成分和铝液密度（2.64g/cm3）均符合客户要求，此方法生产的A356.2合金锭质量全部符合客户要求，用一次性添加氟钛酸钾方法，达到了引入细化元素Ti、精炼和除钙的三大功能。
实施例2：
一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，细化剂采用氟钛酸钾粉末，铸造铝合金为AS7G03，步骤是：
⑴总投料为20T，根据AS7G03合金的成分内控要求配料，其中Ti含量要求范围是：0.10～0.16，Ca元素小于0.0018%；按Ti含量0.14配料，称取K2TiF6的质量为145kg；
⑵把称量好的氟钛酸钾放入250℃的恒温预热干燥炉中干燥2.5小时；
⑶在熔炼炉中加入重熔用铝锭和金属硅，点火升温，熔化温度控制在750～770℃之间；
⑷待重熔用铝锭和金属硅完全熔化后，加入除钛以外的其他元素的中间合金或纯金属，充分搅拌后进行成分检测；
⑸除Ti和Ca含量外，其他均达到技术要求范围；此时Ti含量为0.0132%，Ca元素含量为0.0033，Ca含量超出标准83.3%；
⑹Ti和Ca以外的其他成分检测达到目标值，调整铝液温度为750℃，在铝液表面撒上预热好的氟钛酸钾白色粉末，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌；
⑺充分搅拌合金液13分钟，取样测量铝合金液成分，此时，Ti含量达到0.131%，Ca元素含量为0.0004%，满足标准要求；
⑻用石墨大耙将表面生成的浮渣扒出熔体；
⑼浇注炉前大锭，检测炉前针孔为二级，铝液静置5分钟后，进行浇注大锭。
经检验，此方法生产的AS7G03合金锭质量全部符合客户要求，用一次性添加氟钛酸钾方法，达到了引人细化元素Ti、精炼和除钙的三大功能。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102912165 A(43)申请公布日 2013.02.06CN102912165A*CN102912165A*(21)申请号 201210391417.6(22)申请日 2012.10.16C22C 1/06(2006.01)C22C 21/02(2006.01)B22D 27/20(2006.01)(71)申请人天津立中合金集团有限公司地址 300457 天津市滨海新区西区泰民路58号(72)发明人王如芬翟盼盼霍慧娟冯宝元沈会广刘中杨少云(74)专利代理机构天津盛理知识产权代理有限公司 12209代理人王来佳(54) 发明名称一种在铸造铝硅合金中引入晶。

2、粒细化元素Ti的方法(57) 摘要本发明涉及一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，具体步骤是按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200300的恒温预热干燥炉中干燥23h；当铸造铝硅合金熔体达到700760后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。本发明选择粉末状氟钛酸钾作为细化元素，对铝合金熔体起到精炼和除钙的作用，省去了中间合金的制备。

3、、精炼和除气环节，实现了生产过程的节能减排。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书3页附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 3 页附图 1 页1/1页21.一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：具体步骤是：按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200300的恒温预热干燥炉中干燥23h；当铸造铝硅合金熔体达到700760后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金。

4、中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。2.根据权利要求1所述的在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：所述钛盐为白色粉末状氟钛酸钾，其钛含量为19.3%。权利要求书CN 102912165 A1/3页3一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素 Ti 的方法技术领域0001 本发明属于冶金领域，涉及铸造铝硅合金的细化元素引入，尤其是一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法。背景技术0002 随着铝合金在高新技术领域的应用越来越广泛，后续的加工对铝合金的组织和性能提出了严格的要求。而铝合金的最佳组织要求铝合金材料。

5、具有细小均匀等轴晶，在铝熔体中加入细化剂进行细化铸锭的晶粒，可以提高铝材的强度和塑性，从而提高其综合力学性能和加工工艺性能。此外，铝合金中的含Ca量和含气量严重影响合金的各项机械性能，其中铝合金中的Ca不但影响合金熔体的流动性和易造成缩松等缺陷，并且对延伸率，抗拉强度等力学性能也有较大影响，因此必须尽可能降低Ca的含量以提高力学性能。由于氢和氧化夹杂物的存在，影响了铸铝锭的纯净度，使铸锭产生气孔夹杂等铸造缺陷，因此提高铝熔体纯净度是生产高质量铸锭的关键之一。0003 现有的晶粒细化剂有Al-Ti、Al-Ti-B、AI-Ti-C、AI-Ti-C-B、AI-Ti-B-RE等，但其应用的优缺点都很明。

6、显，细化效果和稳定性都有待深入研究，目前细化剂的发展方向是A1-C-RE和A1-Ti-C-B-RE，但具体的应用还是一个很漫长的过程。铸造铝合金中的除气和除钙一般都是采用精炼剂和除钙剂，增加了铸铝合金生产成本并对环境产生恶劣的影响。在铝合金中添加一种合适的物质能同时达到除气和除钙的作用，并同时获得可使晶粒细化的细化剂元素对铸造铝合金的生产和应用必将产生巨大的影响。0004 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0005 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种合适的盐类晶粒细化剂，在特定的生产工艺控制下，同时达到精炼和除钙的效果，实现了工业生产过程中的节能减排。00。

7、06 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：0007 一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，其特征在于：具体步骤是：0008 按铸造铝硅合金中钛含量需求计算钛盐的用量，称量后放入温度200300的恒温预热干燥炉中干燥23h；0009 当铸造铝硅合金熔体达到700760后，在熔炼炉内的铝合金熔体表面加入预热好的钛盐，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；0010 充分搅拌铸造铝硅合金液后，取样测量铸造铝硅合金液成分，当铸造铝硅合金中Ti含量接近理论计算值时，将表面生成的浮渣清出熔体，即实现铝合金液中Ti的加入及精炼和除钙效果。0011 而且，所述钛盐为白色粉末状氟。

8、钛酸钾，其钛含量为19.3%。0012 本发明的优点和有益效果为：说明书CN 102912165 A2/3页40013 1、本发明利用铸造铝合金在一般熔炼温度下(700760)与氟钛酸钾极易产生反应的现象，直接加入而引进钛，处理工艺简单，合金中钛的实际吸收率与理论计算值相符，差异极小，且实际吸收率与氟钛酸钾处理温度及加入量无多大关系。0014 2、本发明中使用氟钛酸钾代替Al-Ti中间合金，取代Al-Ti中间合金加钛，省去了Al-Ti中间合金的制备过程，简化了工艺。0015 3、本发明中所使用的粉末状氟钛酸钾具有优良的精炼及细化效果，能显著细化合金晶粒，减少孔隙，增强机械性能，提高铸铝合金。

9、的品质。0016 4、本发明所使用的粉末状氟钛酸钾可起到除钙作用，大大降低铸造铝合金中影响铸造品质的杂质钙元素，可替代除钙剂，节约成本并降低生产过程中的环境污染。0017 5、本发明中用氟钛酸钾处理合金时，采用非铁类坩埚和工器具进行熔炼，防止了氟盐腐蚀铁质坩埚及工具而导致的工艺增铁。0018 6、本发明选择粉末状氟钛酸钾作为细化元素，对铝合金熔体起到精炼和除钙的作用，省去了中间合金的制备、精炼和除气环节，实现了生产过程的节能减排。附图说明：0019 图1为本发明的K2TiF6加入量和合金Ti含量的关系图；0020 图2为本发明的加入K2TiF6前后Ca含量结果对比图。具体实施方式0021 下。

10、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。0022 实施例1：0023 一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，细化剂采用氟钛酸钾粉末，铸造铝硅合金为A356.2，步骤是：0024 总投料为15T，根据A356.2合金液的成分内控要求配料，其中Ti含量要求范围是：0.080.15%，Ca元素小于0.003%；按Ti含量0.12%配料，称取K2TiFx的质量为93kg；0025 把称量好的氟钛酸钾放入300的恒温预热干燥炉中干燥2小时；0026 在熔炼炉中加入重熔用铝锭和金属硅，点火升温，熔化温度控制在740780之间；00。

11、27 待重熔用铝锭和金属硅完全熔化后，加入金属镁，充分搅拌后进行成分检测；0028 除Ti和Ca含量外，其他均达到内控要求范围。此时Ti含量为0.0155%，Ca元素含量为0.0038%，Ca元素超出标准26.7%。0029 Ti和Ca以外的其他成分检测达到目标值，调整铝液温度为720，在铝液表面撒上预热好的氟钛酸钾白色粉末，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌；0030 充分搅拌合金液15分钟，取样测量铝合金液成分，此时，Ti含量达到0.109%，Ca元素含量为0.0006%，符合标准；0031 用石墨大耙将表面生成的浮渣扒出熔体；0032 在铝液包内加入其它微量元素母铝合金，用转铝包进行铝液转。

12、液操作。0033 经检验，成分和铝液密度（2.64g/cm3）均符合客户要求，此方法生产的A356.2合金说明书CN 102912165 A3/3页5锭质量全部符合客户要求，用一次性添加氟钛酸钾方法，达到了引入细化元素Ti、精炼和除钙的三大功能。0034 实施例2：0035 一种在铸造铝硅合金中引入晶粒细化元素Ti的方法，细化剂采用氟钛酸钾粉末，铸造铝合金为AS7G03，步骤是：0036 总投料为20T，根据AS7G03合金的成分内控要求配料，其中Ti含量要求范围是：0.100.16，Ca元素小于0.0018%；按Ti含量0.14配料，称取K2TiF6的质量为145kg；0037 把称量好。

13、的氟钛酸钾放入250的恒温预热干燥炉中干燥2.5小时；0038 在熔炼炉中加入重熔用铝锭和金属硅，点火升温，熔化温度控制在750770之间；0039 待重熔用铝锭和金属硅完全熔化后，加入除钛以外的其他元素的中间合金或纯金属，充分搅拌后进行成分检测；0040 除Ti和Ca含量外，其他均达到技术要求范围；此时Ti含量为0.0132%，Ca元素含量为0.0033，Ca含量超出标准83.3%；0041 Ti和Ca以外的其他成分检测达到目标值，调整铝液温度为750，在铝液表面撒上预热好的氟钛酸钾白色粉末，并用石墨搅拌棒在覆盖层下进行搅拌；0042 充分搅拌合金液13分钟，取样测量铝合金液成分，此时，Ti含量达到0.131%，Ca元素含量为0.0004%，满足标准要求；0043 用石墨大耙将表面生成的浮渣扒出熔体；0044 浇注炉前大锭，检测炉前针孔为二级，铝液静置5分钟后，进行浇注大锭。0045 经检验，此方法生产的AS7G03合金锭质量全部符合客户要求，用一次性添加氟钛酸钾方法，达到了引人细化元素Ti、精炼和除钙的三大功能。说明书CN 102912165 A1/1页6图1图2说明书附图CN 102912165 A。

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