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1、(10)申请公布号 CN 104313412 A (43)申请公布日 2015.01.28 C N 1 0 4 3 1 3 4 1 2 A (21)申请号 201410562876.5 (22)申请日 2014.10.21 C22C 21/04(2006.01) C22C 1/03(2006.01) C22C 1/06(2006.01) B22D 11/00(2006.01) (71)申请人东北轻合金有限责任公司 地址 150060 黑龙江省哈尔滨市平房区新疆 三道街11号 (72)发明人李欣斌 吕新宇 郑力 刘超 殷云霞 贾宁 姜德俊 武子原 陈雷 (74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标。
2、事 务所 23109 代理人牟永林 (54) 发明名称 一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心 圆铸锭的制造方法 (57) 摘要 一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心 圆铸锭的制造方法，它涉及一种高Si铝合金实心 圆铸锭的制造方法。本发明的目的是要解决现有 制造方法存在不能制造出耐蚀耐热耐磨大规格高 Si铝合金实心圆铸锭的问题。步骤：一、称料；二、 制备铝合金熔液；三、加入Al-Be中间合金；四、铸 造；五、半连续铸造，得到直径尺寸为482mm的耐 蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭。本 发明制备的直径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大 规格高Si铝合金实心圆铸锭的抗拉强度360N/ mm。
3、 2 ，屈服强度290N/mm 2 ，断裂伸长率2.5。 本发明可获得一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝 合金实心圆铸锭的制造方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4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2页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104313412 A CN 104313412 A 1/2页 2 1.一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方法，其特征在于一种耐 蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方法具体是按以下步骤完成的： 一、称料：按质量分数为1113.5Si、0.51.3Cu、0.81.3Mg、 0.5。
4、1.3Ni和余量铝称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金 和Mg锭； 二、制备铝合金熔液：依次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、 Al-Ni中间合金和Mg锭加到燃气炉炉内，在温度为750800和搅拌速度为10r/min 20r/min的条件下搅拌熔体10min20min，得到铝合金熔液A； 三、加入Al-Be中间合金：将步骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在温度 为750800的条件下加入Al-Be中间合金，再在搅拌速度为10r/min15r/min的条 件下搅拌熔体10min20min，得到铝合金熔液B； 步骤三中所述的Al。
5、-Be中间合金与铝合金熔液A的质量比为(13):9000； 四、铸造：将步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通入氩气，在 氩气气氛和温度为750800的条件下精炼10min20min，再静置10min30min，再 加入变质剂，在温度为760790和搅拌速度为10r/min15r/min的条件下进行搅拌 5min10min，得到铸造熔体； 步骤四中所述的变质剂为NaF、KCl、NaCl和Na 3 AlF 6 的混合物；其中所述的NaF的质量 为变质剂总质量的40；所述的KCl的质量为变质剂总质量的30；所述的NaCl的质量为 变质剂总质量的20；所述的Na 3 AlF 6 的质。
6、量为变质剂总质量的10； 步骤四中所述的变质剂与铝合金熔液B的质量比为(48):1000； 五、半连续铸造：将步骤四得到的铸造熔体在温度为750790、铸造速度为15mm/ min30mm/min和冷却水压为0.03MPa0.10MPa的条件下进行半连续铸造，得到直径尺 寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭。 2.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造 方法，其特征在于步骤一中按质量分数为11.512.5Si、0.61.1Cu、0.9 1.2Mg、0.61.2Ni和余量铝称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni 中间合金。
7、和Mg锭。 3.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造 方法，其特征在于步骤二中依次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、 Al-Ni中间合金和Mg锭加到燃气炉炉内，在温度为760800和搅拌速度为10r/min 15r/min的条件下搅拌熔体15min20min，得到铝合金熔液A。 4.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造 方法，其特征在于步骤三中将步骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在温度为 760800的条件下加入Al-Be中间合金，再在搅拌速度为10r/min15r/min的条件 下搅拌熔。
8、体15min20min，得到铝合金熔液B。 5.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通 入氩气，在氩气气氛和温度为760800条件下精炼15min20min，再静置10min 15min。 权 利 要 求 书CN 104313412 A 2/2页 3 6.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤四中再加入变质剂，在温度为760770和搅拌速度为10r/min 15r/min的条件下进行搅拌5min10min，得到铸造熔体。 7.根。
9、据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤五中铸造熔体的温度为760780。 8.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤五中铸造速度为25mm/min30mm/min。 9.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤五中冷却水压为0.05MPa0.10MPa。 10.根据权利要求1所述的一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方 法，其特征在于步骤五中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度 控制精度为5。 权 利 要。
10、 求 书CN 104313412 A 1/4页 4 一种耐蚀耐热耐磨大规格高 Si 铝合金实心圆铸锭的制造 方法 技术领域 0001 本发明涉及一种高Si铝合金实心圆铸锭的制造方法。 背景技术 0002 铝合金具有密度小、比强度高等优点，在很多领域具有重要的应用价值。铝硅系铝 合金具有良好的耐蚀、耐热、耐磨等优点，是制造发动机活塞及其它耐热零件的合金材料。 高Si圆铸锭主要用于加工发动机活塞，随着用户对产品性能要求的提高，需要铸锭坯料性 能也随之提高，对熔铸厂的压力也在增加。高Si圆铸锭铸锭内外层温差大，铸造速度慢，熔 体停留时间长，铸锭成型及冶金质量都难以保证。因此，研究大规格铝合金圆铸锭的。
11、熔铸工 艺，满足市场需求，迫在眉睫。 发明内容 0003 本发明的目的是要解决现有制造方法存在不能制造出耐蚀耐热耐磨大规格高Si 铝合金实心圆铸锭的问题，而提供一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制 造方法。 0004 一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方法，具体是按以下步 骤完成的： 0005 一、称料：按质量分数为1113.5Si、0.51.3Cu、0.81.3Mg、 0.51.3Ni和余量铝称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金 和Mg锭； 0006 二、制备铝合金熔液：依次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间。
12、合 金、Al-Ni中间合金和Mg锭加到燃气炉炉内，在温度为750800和搅拌速度为10r/ min20r/min的条件下搅拌熔体10min20min，得到铝合金熔液A； 0007 三、加入Al-Be中间合金：将步骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在 温度为750800的条件下加入Al-Be中间合金，再在搅拌速度为10r/min15r/min 的条件下搅拌熔体10min20min，得到铝合金熔液B； 0008 步骤三中所述的Al-Be中间合金与铝合金熔液A的质量比为(13):9000； 0009 四、铸造：将步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通入氩 气，在氩气气氛和温度。
13、为750800的条件下精炼10min20min，再静置10min 30min，再加入变质剂，在温度为760790和搅拌速度为10r/min15r/min的条件下 进行搅拌5min10min，得到铸造熔体； 0010 步骤四中所述的变质剂为NaF、KCl、NaCl和Na 3 AlF 6 的混合物；其中所述的NaF的 质量为变质剂总质量的40；所述的KCl的质量为变质剂总质量的30；所述的NaCl的质 量为变质剂总质量的20；所述的Na 3 AlF 6 的质量为变质剂总质量的10； 0011 步骤四中所述的变质剂与铝合金熔液B的质量比为(48):1000； 说 明 书CN 104313412 A 。
14、2/4页 5 0012 五、半连续铸造：将步骤四得到的铸造熔体在温度为750790、铸造速度为 15mm/min30mm/min和冷却水压为0.03MPa0.10MPa的条件下进行半连续铸造，得到直 径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭。 0013 本发明的优点： 0014 一、本发明制备的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭中的Fe0.3， 其余单个杂质0.05，全部杂质的范围为0.15，在此范围内的杂质对本发明制备的 耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的铸造成型和冶金质量没有影响； 0015 二、本发明填补铝硅系某铝合金大规格圆铸锭熔铸工艺的空白；本发明选。
15、择合理 的熔铸工艺流程，通过燃气炉、电阻反射炉、静置炉三台炉子的不同作用，使铝合金熔体成 分更加均匀，熔化和铸造更有效率；通过加入Be元素，在熔体表面形成致密的氧化膜，减少 Mg元素的烧损；通过使用炉外在线除气，减少熔体中的气体和夹杂物，避免铸锭内部组织 缺陷的产生；通过铸造开始时使用纯铝铺底，降低铸锭底部裂纹的倾向；通过对铸造过程 中速度、温度和水压三大参数的合理控制，生产出了无裂纹、内部质量合格的耐蚀、耐热、耐 磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭，可应用于国防、汽车制造和船舶等领域； 0016 三、本发明制备的直径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸 锭的抗拉强度360N/。
16、mm 2 ，屈服强度290N/mm 2 ，断裂伸长率2.5。 0017 具体实施方式一：本实施方式是一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸 锭的制造方法具体是按以下步骤完成的： 0018 一、称料：按质量分数为1113.5Si、0.51.3Cu、0.81.3Mg、 0.51.3Ni和余量铝称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金 和Mg锭； 0019 二、制备铝合金熔液：依次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合 金、Al-Ni中间合金和Mg锭加到燃气炉炉内，在温度为750800和搅拌速度为10r/ min20r/min的条件下搅拌熔体10。
17、min20min，得到铝合金熔液A； 0020 三、加入Al-Be中间合金：将步骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在 温度为750800的条件下加入Al-Be中间合金，再在搅拌速度为10r/min15r/min 的条件下搅拌熔体10min20min，得到铝合金熔液B； 0021 步骤三中所述的Al-Be中间合金与铝合金熔液A的质量比为(13):9000； 0022 四、铸造：将步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通入氩 气，在氩气气氛和温度为750800的条件下精炼10min20min，再静置10min 30min，再加入变质剂，在温度为760790和搅拌速度为10r/。
18、min15r/min的条件下 进行搅拌5min10min，得到铸造熔体； 0023 步骤四中所述的变质剂为NaF、KCl、NaCl和Na 3 AlF 6 的混合物；其中所述的NaF的 质量为变质剂总质量的40；所述的KCl的质量为变质剂总质量的30；所述的NaCl的质 量为变质剂总质量的20；所述的Na 3 AlF 6 的质量为变质剂总质量的10； 0024 步骤四中所述的变质剂与铝合金熔液B的质量比为(48):1000； 0025 五、半连续铸造：将步骤四得到的铸造熔体在温度为750790、铸造速度为 15mm/min30mm/min和冷却水压为0.03MPa0.10MPa的条件下进行半连续。
19、铸造，得到直 径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭。 说 明 书CN 104313412 A 3/4页 6 0026 本实施方式步骤五中半连续铸造之前是采用纯铝铺底的，在步骤四得到的铸造熔 体注入结晶器之前，在结晶器底座和结晶器内注入液态纯铝，在纯铝未完全凝固前浇入步 骤四得到的铸造熔体；本实施方式采用纯铝铺底的目的是为了防止底部裂纹，这是因为纯 铝塑性好，线收缩系数大，能以有效变形来抵抗底部的拉应力；本实施方式纯铝铺底的温度 为700740，铺底的纯铝厚度不小于50mm；铺底铝浇入结晶器中，打出氧化夹杂，待铺 底铝周边凝固20mm时浇入步骤四得到的铸造熔体。 0027。
20、 本实施方式步骤五中半连续铸造的过程中使用在线除气装置进行除气。 0028 本实施方式的优点： 0029 一、本实施方式制备的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭中的Fe 0.3，其余单个杂质0.05，全部杂质的范围为0.15，在此范围内的杂质对本实 施方式制备的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的铸造成型和冶金质量没有影 响； 0030 二、本实施方式填补铝硅系某铝合金大规格圆铸锭熔铸工艺的空白；本实施方式 选择合理的熔铸工艺流程，通过燃气炉、电阻反射炉、静置炉三台炉子的不同作用，使铝合 金熔体成分更加均匀，熔化和铸造更有效率；通过加入Be元素，在熔体表面形成致密的氧 化膜，减少M。
21、g元素的烧损；通过使用炉外在线除气，减少熔体中的气体和夹杂物，避免铸 锭内部组织缺陷的产生；通过铸造开始时使用纯铝铺底，降低铸锭底部裂纹的倾向；通过 对铸造过程中速度、温度和水压三大参数的合理控制，生产出了无裂纹、内部质量合格的耐 蚀、耐热、耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭，可应用于国防、汽车制造和船舶等领域； 0031 三、本实施方式制备的直径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心 圆铸锭的抗拉强度360N/mm 2 ，屈服强度290N/mm 2 ，断裂伸长率2.5。 0032 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中按质量分数 为11.512.5Si、0.。
22、61.1Cu、0.91.2Mg、0.61.2Ni和余量铝称 取纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金和Mg锭。其他步骤与具体实 施方式一相同。 0033 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二中依 次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金和Mg锭加到 燃气炉炉内，在温度为760800和搅拌速度为10r/min15r/min的条件下搅拌熔体 15min20min，得到铝合金熔液A。其他步骤与具体实施方式一或二相同。 0034 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤三中将 步。
23、骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在温度为760800的条件下加入 Al-Be中间合金，再在搅拌速度为10r/min15r/min的条件下搅拌熔体15min20min， 得到铝合金熔液B。其他步骤与具体实施方式一至三相同。 0035 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤四中将 步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通入氩气，在氩气气氛和温度 为760800条件下精炼15min20min，再静置10min15min。其他步骤与具体实 施方式一至四相同。 0036 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤四中再 加入变质剂，。
24、在温度为760770和搅拌速度为10r/min15r/min的条件下进行搅拌 说 明 书CN 104313412 A 4/4页 7 5min10min，得到铸造熔体。其他步骤与具体实施方式一至五相同。 0037 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤五中铸 造熔体的温度为760780。其他步骤与具体实施方式一至六相同。 0038 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤五中铸 造速度为25mm/min30mm/min。其他步骤与具体实施方式一至七相同。 0039 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤五中冷 却水压为0。
25、.05MPa0.10MPa。其他步骤与具体实施方式一至八相同。 0040 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤五中采 用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为5。其他步骤 与具体实施方式一至九相同。 0041 采用以下试验验证本发明的有益效果： 0042 试验一：一种耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭的制造方法具体是按 以下步骤完成的： 0043 一、称料：按质量分数为12Si、0.95Cu、1.0Mg、1.0Ni和余量铝称取纯铝 锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Ni中间合金和Mg锭； 0044 二、制备铝合金熔液：依。
26、次将步骤一称取的纯铝锭、Al-Si中间合金、Al-Cu中间合 金、Al-Ni中间合金和Mg锭加到燃气炉炉内，在温度为770和搅拌速度为15r/min的条件 下搅拌熔体15min，得到铝合金熔液A； 0045 三、加入Al-Be中间合金：将步骤二得到的铝合金熔液A导入到电阻反射炉中，在 温度为770的条件下加入Al-Be中间合金，再在搅拌速度为15r/min的条件下搅拌熔体 15min，得到铝合金熔液B； 0046 步骤三中所述的Al-Be中间合金与铝合金熔液A的质量比为2:9000； 0047 四、铸造：将步骤三得到的铝合金熔液B导入到静置炉中，再向静置炉中通入氩 气，在氩气气氛和温度为775。
27、的条件下精炼15min，再静置20min，再加入变质剂，在温度 为780和搅拌速度为15r/min的条件下进行搅拌8min，得到铸造熔体； 0048 步骤四中所述的变质剂为NaF、KCl、NaCl和Na 3 AlF 6 的混合物；其中所述的NaF的 质量为变质剂总质量的40；所述的KCl的质量为变质剂总质量的30；所述的NaCl的质 量为变质剂总质量的20；所述的Na 3 AlF 6 的质量为变质剂总质量的10； 0049 步骤四中所述的变质剂与铝合金熔液B的质量比为6:1000； 0050 五、半连续铸造：将步骤四得到的铸造熔体在温度为780、铸造速度为20mm/min 和冷却水压为0.5MPa的条件下进行半连续铸造，得到直径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大 规格高Si铝合金实心圆铸锭。 0051 本试验制备的直径尺寸为482mm的耐蚀耐热耐磨大规格高Si铝合金实心圆铸锭 的抗拉强度为415N/mm 2 ，屈服强度为396N/mm 2 ，断裂伸长率为2.9。 说 明 书CN 104313412 A 。