由電熱法生產(chǎn)的一次鋁硅合金制取鑄造用鋁硅合金的研究.pdf

1、在鋁合金中，鋁硅合金是品種最多，用途最廣的一類，目前生產(chǎn)鋁硅合金的方法主要是兌摻法，這種工藝方法能耗較高，流程較長，而且需要高品位的鋁土礦。電熱還原法是世界公認的優(yōu)于兌摻法的鋁硅合金生產(chǎn)方法，該方法流程短，可以利用低品位鋁土礦或非鋁土礦資源，符合我國鋁礦資源特點。但是，電熱法生產(chǎn)的一次鋁硅合金中含有大量的金屬雜質(zhì)和熔渣。為了制取符合工業(yè)標準的鑄造用鋁硅合金，在生產(chǎn)過程中必須要將金屬雜質(zhì)和熔渣去除。本文對從高嶺土直接用電熱法制得的一次鋁硅

2、合金為原料，經(jīng)加鋁稀釋、加精煉劑除渣、加錳除鐵后制取鑄造用鋁硅合金進行了研究。
　　 礦熱爐生產(chǎn)的一次鋁硅合金中，除了鋁和硅，含有的熔渣主要是Al2O3和SiO2，它們大部分以Al2O3·SiO2復合氧化物形式存在。金屬雜質(zhì)主要是鈣，鐵和鈦，其中雜質(zhì)鐵主要是以FeAl3和Al4FeSi2的形式存在，鈣是以CaAl2Si2形式存在，鈦則以TiSi2的形式存在。
　　 實驗過程中首先對一次鋁硅合金進行加鋁稀釋，然后加精煉劑進

3、行除渣。實驗采用的熔劑精煉法，以冰晶石、氯化鈉和氯化鉀為除渣精煉劑，在960℃進行精煉。通過實驗發(fā)現(xiàn)，隨精煉劑量的加大，絕對渣量增加；合金中硅、鐵含量都呈直線下降，當達到一定值后，絕對渣量和硅、鐵含量的變化趨于平緩。在精煉除渣的過程中發(fā)現(xiàn)，一次合金中的主要金屬雜質(zhì)之一-鈣在精煉過程中大部分以氟化鈣的形式進入渣中。精煉劑的最佳加入量為鋁硅合金量的3.5％，在該加入量耐可以去除合金大部分的熔渣和金屬鈣雜質(zhì)。
　　 精煉除渣后的鋁硅合

4、金中，鐵是鋁硅合金中主要的有害雜質(zhì)元素，也是衡量鋁硅合金質(zhì)量最為重要的指標之一。精煉后鋁硅合金中的鐵以δ鐵相存在。以錳為除鐵劑，在960℃除鐵后降溫過濾，合金中的鐵和硅的含量隨著錳加入量的增加而逐漸減少并趨于一定值，隨過濾溫度的升高而增加，隨過濾骨料粒度的變細及骨料厚度的增加而降低。最佳的錳加入量為錳鐵比1.2：1，最佳的過濾溫度為580℃，過濾骨料的最佳粒度為3-5mm，厚度為4cm。鋁硅合金中的鐵主要以三種方式除去：一種是少量的鐵以

5、Fe2O3、FeMnO3的形式進入熔渣中（熔渣主要指一次渣和二次渣）；另一種是沉降到坩堝底部生成半固態(tài)的多元金屬合金。另有一部分鐵進入過濾濾渣中。當鋁硅合金中富鐵相（在合金中以四元金屬間化合物的形式存在）中的錳鐵和量較多時，合金中的鐵相會沉到合金底部形成新的合金，當合金富鐵相中的錳鐵和量較少時，該部分富鐵相一般不能自然沉降而是通過過濾去除較大塊的鐵相，剩余的鐵相進入鑄造用鋁硅合金中。
　　 加氯化錳除鐵時，雖然可以達到加錳除鐵同

6、樣的效果，但由于鋁損失較多不宜采用。錳鉻聯(lián)合除鐵，由于鉻的沉降較快，不能和富鐵相生成含鉻較多的金屬間化合物，除鐵效果不好。
　　 加入直流電磁場后，鋁硅合金中的鐵相體積增大，在磁場電流較小時，富鐵相主要是以長片狀和小片狀形式存在，但仍有針狀的富鐵相存在，而當電流達到950A時，合金中的富鐵相已經(jīng)全部變成了球狀。加入穩(wěn)恒磁場后合金中富鐵相中元素的含量發(fā)生了變化，富鐵相中的錳量增加。合金中富鐵相中含錳量越到合金的底部含錳量越高。錳與

7、電磁場聯(lián)合除鐵時，在同樣的過濾條件下，過濾后合金中的鐵含量比加錳除鐵法有所下降，除鐵效果較好。
　　 一次鋁硅合金經(jīng)過除雜提純后制取的ZL101合金和ZL102合金，化學成分能夠達到國家標準要求，以鍶作為變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理后，制取的鑄造鋁硅合金ZL101和ZL102的力學性能達到國家標準的要求。
　　 在由一次鋁硅合金生產(chǎn)鑄造用鋁硅合金工業(yè)試驗的過程中，通過選擇合理的過濾溫度，過濾骨料的粒度和厚度，以及除渣除鐵機制，最終