一种雨淋式加料制备Al-5Ti-B中间合金细化剂的装置与工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种雨淋式加料制备Al

【技术实现步骤摘要】
一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的装置与工艺


[0001]本专利技术涉及铝合金熔炼领域，具体涉及铝合金晶粒细化剂制备装置及制备工艺。

技术介绍

[0002]铝合金在航空航天、交通运输、轻工重工等领域应用十分广泛，也是资源最为丰富的金属资源之一，而铝合金的各项性能则取决于晶粒的平均大小，分布，形态等参数。所以，铝合金晶粒细化是提升铝合金综合性能的重要手段，细化晶粒不仅可以提高材料的强韧度，还可以保证材料具有优异的铸造性能和加工性能。细化晶粒的方法主要包括电磁作用、超声波振动、快速凝固、添加细化剂等方法，前几类方法都在设备复杂、成本较高等不同程度上受到局限，所以在铝工业中，向铝熔体内添加晶粒细化剂是最经济、最有效的方法。
[0003]目前国内外有许多成熟的产线生产熔炼铝合金晶粒细化剂，他们在领域内已经实现中高端铝合金晶粒细化剂的批量生产，但仍然存在一些弊端，出现诸如细化剂各部分成分细化不均匀，细化剂各部位细化效果不一致，生产效率较为低下，无法改善铸件表面质量等问题。这些问题导致生产公司在交付产品时，抛弃细化效果较差部分，进而选择细化效果较好部位进行交付，从而造成了大量回炉，浪费现象。基于此，对铝合金晶粒细化的相关工艺进行了优化，提升细化剂的均匀性及细化效果，以尽量避免上述问题的发生。
[0004]由于新材料开发的成本问题，在材料研发端进行升级需要大量的科研成本及人力物力，且提升效果不明显，上限较低。而实现铝合金晶粒细化剂工艺端的高质量生产，一定程度上在降低生产成本的同时，还能提升细化效果。所以，如何通过对铝合金晶粒细化剂相关工艺及设备进行优化是本专利技术要解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述提到的问题，本专利技术提出了一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的装置，减少铝液与空气的接触，且采用雨淋式加料方式，使得氟盐以更加分散的形式加入铝液，反应更加均匀充分。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的方法，以解决上述
技术介绍
中提到的铝合金晶粒细化剂在不同部分出现成分不均匀，细化效果不一致的现象。该专利技术制备的Al
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5Ti
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B晶粒细化剂二相粒子弥散、分布均匀，无明显团聚现象，铝合金细化效果明显。
[0007]具体地，本专利技术提供的一种制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的装置，该装置包括坩埚电阻炉，坩埚电阻炉是一个密闭腔体，在坩埚电阻炉的炉壁上设有至少一个贯穿槽口，在坩埚电阻炉内靠近炉口处设有漏网及封窗，封窗位于漏网底部，并完全覆盖漏网，漏网与封窗呈活动式连接；所述漏网与封窗可从槽口处伸出；在封窗下方5
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10cm处设有出气阀，出气阀另一端连接至排气系统。出气阀一方面能够平衡炉内气压，另一方面，出气阀对炉内气体起到引流作用，更有利于后续工艺对铝热反应产生毒性气体进行环保处理。出气阀的材质为碳钢。漏网与封窗为不与氟硼酸钾、氟钛酸钾反应的耐高温材质。漏网及封窗尺寸与形状
可以根据坩埚电阻胆的尺寸做调整。
[0008]优选的，漏网孔洞呈方形阵列分布，且孔洞面积在1mm2。
[0009]进一步，漏网与封窗可设置两个或两个以上。优选的，漏网包括第一漏网与第二漏网，同时设有对应的封窗与槽口。优选的，第一漏网距离炉口8
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10cm；第二漏网距离第一漏网8
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10cm；以完成物料的多次添加。
[0010]优选的，在坩埚电阻炉底部安装通气搅拌动力装置。所述通气搅拌动力装置为立式碳制搅拌头，搅拌叶片之间间隔设有多个通气孔，通气孔与通气管相连，用于通入气体。
[0011]进一步，坩埚电阻炉的外壁外周环绕设置有加热装置与水冷装置。
[0012]进一步，坩埚电阻炉设有观察和测温窗口。
[0013]一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的方法，先对坩埚电阻炉，水冷装置，排气装置以及通气搅拌动力装置等进行全面的检查，确保其正常工作。具体步骤如下：
[0014]S1、配料：根据中间合金细化剂各元素质量百分比：Ti5％
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10％、B3％
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5％、其余为Al。进一步地，所述纯铝锭、氟硼酸钾、氟钛酸钾的重量比8
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12：1
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1.5：2
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4。
[0015]S2、熔炼：将备好的纯铝锭放进坩埚电阻炉底部，温度设置为700℃
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740℃加热，待纯铝锭融化后，刮去表面浮渣。
[0016]S3、备料：插入第一漏网、第二漏网及对应的封窗，按摩尔比例1：2在第二漏网上平铺预先混料好的氟钛酸钾及氟硼酸钾；并在第一漏网上平铺氟钛酸钾。
[0017]S4、第一次加料：开启出气阀，开启底部搅拌5分钟后，缓慢匀速抽出第二漏网的封窗，使第二漏网上平铺的氟钛酸钾与氟硼酸钾混合颗粒添加进铝液中，进行合金化反应。同时，通过底部通气搅拌动力装置的通气孔，通入氩气或者六氯乙烷以达到除气的作用，净化铝液。搅拌通气过程持续2
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5分钟后关闭，出气阀保持开启。
[0018]S5、第二次加料：将搅拌、通气后的铝熔体静置五分钟后，缓慢匀速抽出第一漏网的封窗，添加第一漏网上的氟钛酸钾，同样开启通气搅拌动力装置及通入氩气或者六氯乙烷，2分钟后关闭并静置铝液5
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10分钟。
[0019]S6、抽出漏网及封窗，关闭出气阀，将上述步骤所得均匀铝液缓慢倒入预热300℃
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400℃的金属模具之中。
[0020]进一步的，所述坩埚电阻炉加热铝锭直至融化的温度控制在700℃
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740℃，第一次加料温度控制在在740℃
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760℃，第二次加料温度在760℃
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780℃。
[0021]进一步的，所述通气搅拌装置是以碳作为主要材质，并在搅拌叶片之间间隔设置通气孔，通气搅拌装置的底部连接通气管。
[0022]进一步的，所述通气搅拌装置的转速在40
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80转/min。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术提供了一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的装置，在坩埚电阻炉内添加漏网以及封窗，底部安装搅拌装置来实现氟盐均匀融入铝液，实现氟钛酸钾、氟硼酸钾通过预热后均匀加入铝溶液，减少多次加料过程中与空气的接触。
[0025]通过上述装置制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂，通过控制漏网底部封窗的抽出速度，使漏网之上氟盐如雨淋一般落入铝液中，同时配合坩埚电阻炉底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雨淋式加料制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的装置，其特征在于，该装置包括坩埚电阻炉，所述坩埚电阻炉是一个密闭腔体，在所述坩埚电阻炉的炉壁上设有至少一个贯穿槽口，在所述坩埚电阻炉内靠近炉口处设有漏网及封窗，所述封窗位于漏网底部，并完全覆盖所述漏网，所述漏网与所述封窗呈活动式连接；所述漏网与封窗可从槽口处伸出；在所述封窗下方5
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10cm处设有出气阀，所述出气阀另一端连接至排气系统；氟钛酸钾和/或氟硼酸钾通过所述漏网进行雨淋式加料。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述漏网的孔洞呈方形阵列分布，且孔洞面积为1mm2。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述漏网包括第一漏网与第二漏网，同时设有对应的第一封窗与第二封窗。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一漏网距离炉口8
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10cm；所述第二漏网距离所述第一漏网8
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10cm。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述坩埚电阻炉的底部安装通气搅拌动力装置。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，坩埚电阻炉设有观察和测温窗口。7.采用权利要求1至6任一项所述装置制备Al
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5Ti
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B中间合金细化剂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、配料：根据中间合金细化剂各元素质量百分比：Ti5％
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10％、B3％
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5％、其余为Al；按纯铝锭、氟硼酸钾、氟钛酸钾的重量比8

【专利技术属性】
技术研发人员：廖敏，刘文鑫，喻鼎辉，廖志辉，喻强，沈甫原，朱云，李杰，罗学涛，
申请(专利权)人：福建省漳平市九鼎氟化工有限公司，
类型：发明
国别省市：