铝或铝合金精炼组合物及熔炼方法技术

本发明专利技术公开一种用于铝或铝合金熔炼的精炼组合物，以及采用所述组合物熔炼铝或铝合金的方法。所述精炼组合物包括一种低烟组合物，该低烟组合物由重量比为约1:1的KCl和MgCl2以及CaF2组成，其中以所述低烟组合物的总重量计，KCl和MgCl2的总量为65～50wt％，CaF2的量为35～50wt％。本发明专利技术的精炼组合物可消除或显著减少铝或铝合金熔炼过程中产生的黑烟。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种用于铝或铝合金熔炼的精炼组合物，以及采用所述组合物熔炼铝或铝合金的方法。所述精炼组合物包括一种低烟组合物，该低烟组合物由重量比为约1:1的KCl和MgCl2以及CaF2组成，其中以所述低烟组合物的总重量计，KCl和MgCl2的总量为65～50wt％，CaF2的量为35～50wt％。本专利技术的精炼组合物可消除或显著减少铝或铝合金熔炼过程中产生的黑烟。【专利说明】f吕或错合金精炼组合物及溶炼方法
本专利技术涉及铝及铝合金熔炼工艺中的精炼剂及熔炼工艺。
技术介绍
由于铝的化学活性很强，在熔炼过程中容易产生夹杂物、气体等，它们在熔体凝固 后会分布在铝或铝合金内部成为缺陷，对材料性能产生很大影响。因此，要提高铸造铝及其 合金的性能，必须充分除去熔体中的夹杂物和气体，避免铸件中缺陷的产生。 目前通用的一种方法是在熔炼过程中加入精炼剂，通过它与熔体中的夹杂物发生 吸附、溶解和化学作用进行除渣，同时利用化学作用产生的挥发性气态盐，如氯化铝，带出 铝液中的气体，并通过其自身融化成液滴来吸附熔体中分散的原子氢将其带出液面。 目前市售的铝精炼剂主要成分为氯盐，如KC1、NaCl等，并加入少量的氟化物，如 Ca2F、冰晶石（Na3AlF6)等。常用的精炼剂中以45% NaCl+55% KC1的共晶混合物（熔点大 约在650°C )为主，加其他氯化物作为基本组成，辅助加入少量（3?5% )冰晶石或1. 5% CaF2〇 熔融的精炼剂（在本文中也称为熔剂）在固相（夹杂物）界面及液相（熔融铝） 界面上的表面张力决定了其的吸附熔渣的能力。熔剂在熔融铝界面的表面张力越大，越容 易与熔融铝分离；熔剂在夹杂物界面的表面张力越小，其越能润湿和吸附夹杂物，并将其从 金属中除掉。因此利用熔剂提高熔融铝相对于夹杂物介面的表面张力，有利于熔剂将氧化 膜及非金属夹杂物排除。熔剂的组成成分决定了其对张力的调节能力，即吸附能力。其他 条件相同的情况下，熔融的氯化物对熔渣的吸附能力比氟化物强，而碱金属氯化物比碱土 金属氯化物强。 精炼剂中的氟化物则起到溶解夹杂物特别是氧化铝的作用。这是由于氧化铝与氟 化钙、冰晶石具有一定的互溶能力，随氟化物含量的增加对溶解氧化铝的能力也将有所增 力口，但是当温度较低时，在一般熔炼温度下溶解作用是不大的。 氯盐则与熔铝发生化学作用，其中的金属离子与铝发生置换反应，生成的八1(：13是 挥发性气态物质，有除气作用。 采用熔剂精炼时，熔体中形成大量分散而细小的熔剂液滴，按溶解平衡规律，在熔 体中的原子氢也要向熔剂液滴扩散而被带到液面，减少熔体中的氢含量。 因此精炼剂的熔点要低于铝或铝合金，比重要小于铝或铝合金比重，能吸收溶解 熔体中的夹杂物，并能从熔体中将它排除。此外，精炼剂还不能和熔炼金属及炉衬发生不利 的化学反应，吸湿性要小，蒸气压要低，有适当的粘度及流动性，最好不含有或不产生有害 杂质及气体。 现有技术方案采用45%的NaCl和55%的KC1的共晶混合物为主的组合，达到了 上述基本要求，但是其熔点（大约650°C )相对于熔融的铝及铝合金（约700?约750°C ) 却差异较大。尤其对于当今市场需求量激增的铝镁合金或铝镁硅系合金，由于普遍采用在 线除气、过滤、细化为一体的工艺，且流槽长度均大于4米，因此熔炼温度从之前的约700? 约750°C提高到了约750?约780°C，这令精炼剂中的低熔点盐类成分及杂质在此高温下达 到燃烧点而迅速燃烧，在铝液表面产生大量黑烟，严重污染工作环境，对人身造成损害。 中国专利技术专利申请201310660348. 9公开了一种铝精炼剂，包含KC1、NaCl、CaF2、 Na3AlF6、Mg2N3、C2C1 6 和稀土，质量百分比分别为：35-50%、30-40%、5-8%、8-15%、5-10%、 3-6%和 0· 2-0. 5%。 中国专利技术专利申请201310435121. 4也公开了一种铝精炼剂，包含NaC155?70%， KC113 ?10 %，MgCl23 ?10 %，Na3AlF620 ?35 %。 然而目前尚没有能够抑制或消除铝熔炼工艺中产生的黑烟的精炼剂。
技术实现思路
针对在较高温度下铝及铝合金，特别是铝镁合金或铝镁硅系合金，熔炼过程中产 生黑烟的问题，本专利技术提供一种能够消除或减少黑烟的组合物。 根据本专利技术的第一方面，提供一种用于铝或铝合金熔炼的精炼组合物，所述精炼 组合物包括一种低烟组合物，该低烟组合物由重量比为约1:1的KC1和MgCl 2以及CaF2组 成，其中以所述低烟组合物的总重量计，KC1和MgCl2的总量为65?50wt%，CaF 2的量为 35 ?50wt%。 根据一种优选实施方式，以所述低烟组合物的总重量计，KC1和MgCl2的总量为 60 ?50wt%，CaF2 的量为 40 ?50wt%。 根据一种实施方式，所述精炼组合物还包括以所述精炼组合物的总重量计，90? 70wt %，优选90?80wt %的铝或铝合金精炼剂。 根据另一种实施方式，所述精炼组合物由所述低烟组合物组成。 根据本专利技术的第二方面，提供一种熔炼铝或铝合金的方法，包括在熔炼工艺中 加入上述精炼组合物，其中以铝或铝合金重量计所加入的低烟组合物的量为0. 15? 0· 3wt%。 根据一种优选实施方式，所述错合金为错镁合金或错镁娃系合金。 本专利技术的低烟组合物通过KCl、MgCl2和CaF2这三种特定的盐以特定的比例混合将 组合物的熔点可控制在低于铝或铝合金熔点、但相当接近的温度（例如较优地在750°C左 右），从而在熔炼过程中呈熔融态液滴状，起到精炼剂的同等效果，又避免了因低熔点物质 (杂质或低熔点盐类）的燃烧而产生黑烟。 本专利技术的低烟组合物可单独作为精炼剂使用，因几乎无任何燃烧现象故可达到基 本无烟的效果；也可配合其它铝或铝合金精炼剂使用，可达到显著减少黑烟的效果。 本专利技术的低烟组合物的使用量占铝（或铝合金）重量的0.15?0.3wt%，这比常 规精炼剂的用量（〇. 6?0. 8wt % )显著降低，从而降低了熔炼成本。对于铝镁合金或铝镁 硅系合金来说，本专利技术的精炼组合物中的氯化镁与A1反应置换出的Mg也是铝合金的成分， 故减少了 Mg的额外投放量，进一步降低了成本。 本专利技术的低烟组合物的熔融液蒸气压相比常规精炼剂更低，熔剂气体慢慢扩散出 铝液表面，更有利于氢及其他气泡的排除。采用本专利技术的精炼组合物，熔炼后铝/铝合金中 氢含量在每百克铝〇. 2ml以下。 【具体实施方式】 本专利技术教导的目的和/或方案将以优选实施方式的形式给出。对这些实施方式的 说明是用于更好地理解本专利技术，而非限制可行的其他实施方式，这些其他实施方式可由对 本专利技术的实践得知。 本文中提及的铝或铝合金精炼剂的含义为本领域中的通常含义，指常规的精炼 剂。 本文中提及的低烟组合物是指仅由KC1、MgCl2以及CaF2组成，且KC1和MgCl 2重 量比为约1:1的组合物。周知,本文中所述的KC1和MgCl2重量比为约1:1，是指二者的重 量比可存在领域内公认的误差，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝或铝合金熔炼的精炼组合物，包括一种低烟组合物，所述低烟组合物由重量比为约1:1的KCl和MgCl2以及CaF2组成，其中以所述低烟组合物的总重量计，KCl和MgCl2的总量为65～50wt％，CaF2的量为35～50wt％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彤，皮林，
申请(专利权)人：SMC中国有限公司，SMC北京制造有限公司，SMC株式会社，
类型：发明
国别省市：北京;11