專利名稱：：有色合金熔煉用熔劑及其配制方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于有色合金熔煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，適用于有色合金的精煉、變質(zhì)、晶粒細(xì)化等熔煉處理，主要用于鋁合金的熔煉，以及鋁青銅、鋅合金的熔煉。在冶金、機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，熔煉各種鋁合金、鋅合金和鋁青銅時(shí)，為了除去合金液中氣體(主要是氫氣)和各種非金屬夾雜物，需要進(jìn)行精煉處理以凈化合金；傳統(tǒng)的處理方法是向合金液中通入氯氣或受熱后能產(chǎn)生氯或氯化物氣體的氯化物，如六氯乙烷C2Cl6、四氯化碳或氯化鋅等作為除氣劑，然后用清渣劑清除熔渣。在用氯或氯化物精煉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量有毒的氯和氯化物(HCl、AlCl3)氣體，并散發(fā)出具有強(qiáng)烈刺激性的臭味，嚴(yán)重污染環(huán)境，損害人身健康，腐蝕廠房和設(shè)備；氯或氯化物還會(huì)與Al、Mg反應(yīng)形成AlCl3、MgCl2等，使金屬損耗增加。隨著低壓鑄造等工藝的發(fā)展，越來越多的鋁硅合金采用鍶、銻、鋇、稀土等長(zhǎng)效變質(zhì)劑，更不允許使用氯或氯化物精煉，以免使變質(zhì)失效。近年來歐美各國(guó)廣泛用氮(或氬)氣進(jìn)行精煉，已研制出各種高效噴霧裝置；國(guó)內(nèi)也有一些鋁加工廠引進(jìn)這些裝置，不過設(shè)備復(fù)雜、投資大、操作也比較麻煩，維護(hù)費(fèi)用高，目前主要用于連續(xù)生產(chǎn)；我國(guó)工業(yè)用氮?dú)馔羞^多水分和氧氣，很難去凈，因而影響處理效果。目前中小型鋁加工廠以及鑄造車間生產(chǎn)仍使用氯化物或由熔劑廠生產(chǎn)的硝酸鹽加碳粉等物制成的精煉劑，它受熱后主要產(chǎn)生CO2和部分N2，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生NO2等有害氣體。近來有色合金熔劑又有新的進(jìn)展，如中國(guó)專利號(hào)為88100182.1名稱為“鋁合金無公害處理劑及配制方法”的熔劑，利用碳酸鎂、硫酸鋇與多種鈉鹽混合而成，受熱后產(chǎn)生CO2、SO2、SO3等氣體起精煉作用。但CO2是一種強(qiáng)氧化性氣體，它能使Al、Mg氧化生成Al2O3、MgO和MgO·Al2O3，在氣泡表面形成一層致密的氧化膜，阻礙合金液中的氫向氣泡內(nèi)擴(kuò)散，雖然加入鈉鹽以破壞氧化膜，除氣效率仍然不高，不得不加大精煉劑用量，一般用量達(dá)合金液重的0.5-0.9％；因此會(huì)形成大量熔渣，使金屬損耗增大。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有熔劑存在的缺點(diǎn)，提供一種不會(huì)使合金氧化，且除氣效率高，用量少，金屬損耗也小，熔煉效果好的高效熔劑，而且不污染環(huán)境，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，成本低。本發(fā)明的有色合金熔煉用熔劑的技術(shù)方案是該熔煉熔劑中所包括的主要組份及重量百分比為1)除氣劑為含氮有機(jī)化合物，其含量為5-50％。2)其余為清渣劑，或/和變質(zhì)劑，或/和晶粒細(xì)化劑，其重量百分比為5-95％。所述的含氮有機(jī)化合物可以是選自胺類化合物，或氰酸類化合物，或偶氮化合物；可以是三聚氰胺C3H6N5，或氰脲酸C3H3N3O3，或偶氮二甲酸鋇C2N2O4Ba。所述的清渣劑主要是鹼金屬鹽類或/和鹼土金屬鹽類變質(zhì)劑主要是鈉、鉀、磷、鍶、鋇、銻、稀土變質(zhì)元素或它們的化合物；晶粒細(xì)化劑主要是鈦、鋯、硼、稀土元素等的化合物。制造本發(fā)明的有色合金熔煉用熔劑的方法，其步驟和工藝要求是1)含氮有機(jī)化合物在100℃-250℃烘干，不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)。2)其它鹽類物質(zhì)在200℃-600℃烘烤不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)。3)將烘干的物質(zhì)粉碎、過篩、并按重量百分比要求進(jìn)行稱量。4)將稱量好的物質(zhì)置于有密閉蓋的混料機(jī)中充分混合，以混合均勻?yàn)闇?zhǔn)。5)最好將混好的料于100℃-250℃烘不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)。6)將混合料壓制成塊，并立即包裝密封好。本發(fā)明所述的有色合金熔劑的使用方法，其工藝步驟和要求是1)將被處理的合金加熱到熔點(diǎn)以上不超過200℃為宜。2)將被處理合金液重量的0.1-0.5％的精煉塊緩慢壓入合金液中。3)在熔池底部各部分緩慢移動(dòng)熔劑塊，直到氣泡反應(yīng)終了為止。4)將上浮的熔劑塊打散，均勻鋪于合金液面。5)靜置一段時(shí)間，以5-25分鐘為宜，然后按標(biāo)準(zhǔn)檢查合金質(zhì)量，略加攪拌，除去浮渣即可澆注。對(duì)本發(fā)明的原理和效果說明如下迄今為止，國(guó)內(nèi)外各種有色合金用精煉劑中還未見采用這種含氮有機(jī)化合物作為發(fā)氣材料的技術(shù)方案，其中三聚氰胺C3H6N6受熱后分解出N2和NH3氣，氰脲酸(CHNO)3或偶氮二甲酸鋇則分解出N2和CO氣體；在清渣劑的緩沖作用下，N2、CO和NH3成為大量細(xì)小、分散的小氣泡上升，與合金液充分接觸，按照濃度擴(kuò)散原理，從合金液中析出的氫向氣泡內(nèi)擴(kuò)散而被排出合金液表面；同時(shí)由于氣泡的浮游作用，將懸浮于合金液中的各種非金屬類雜物攜出液面，清渣劑則吸附，溶解上浮的熔渣并使之與合金液分離以便除去。需要說明的是CO和CO2不同，它基本上不與鋁發(fā)生反應(yīng)，法國(guó)鑄造技術(shù)中心和德國(guó)K·Grojothein的試驗(yàn)都表明在鋁合金熔煉條件下，CO不會(huì)使鋁氧化。而且由于CO能與NO、NO2發(fā)生下列反應(yīng)因此CO的另一個(gè)重要作用是可以有效的防止產(chǎn)生NO2等有害氣體。作為主要清渣材料的Na3AlF6能與Al2O3反應(yīng)TiO2為酸性與MgO形成復(fù)鹽與現(xiàn)有幾種有色合金熔煉用熔劑比較，本發(fā)明的高效熔煉熔劑的優(yōu)點(diǎn)在于1、除氣效率高，含氮有機(jī)化合物分解完全，發(fā)氣量大，精煉劑的加入量?jī)H為合金液重量的0.1-0.5％，低于其它精煉劑。2、渣少、金屬損失小，本發(fā)明的精煉劑不僅用量少，而且所分解出來的N2和CO、NH3基本上不與Al、Mg發(fā)生反應(yīng)，因此產(chǎn)生的渣量很少，不到合金液重量的0.5％，金屬損耗可以降低50-70％。3、不需要另外使用清渣劑本發(fā)明的熔劑已包含清渣劑，因而不需要另外使用清渣劑。該清渣劑同時(shí)還起緩沖的作用。4、不污染環(huán)境；在本發(fā)明的熔劑中淘汰了目前市售各種熔劑中普遍采用的Na2SiF6，符合當(dāng)前國(guó)際上熔劑發(fā)展的趨勢(shì)，因?yàn)镹a2SiF6在低溫時(shí)會(huì)分解出有毒氣體SiF45、與直接使用氮?dú)饩珶挶容^，本發(fā)明的新型熔劑不需要特殊處理裝置，操作簡(jiǎn)便；它經(jīng)過熱分解產(chǎn)生的是高溫氮?dú)猓磻?yīng)能力要比瓶裝的低溫氮?dú)飧叩枚?；也不?huì)含有過量水分和氧氣，因此精煉效果更好。結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明如下實(shí)施例一一般鋁合金，鋁青銅，或鋅合金的精煉處理用熔劑，重量百分比C3H6N65-50％，Na3AlF65-20％，NaCl20-50％，KCl10-40％，其中；處理Zl101鋁合金，采用下列配方的精煉用熔劑C3H6N625％、NaCl45％，KCl10％、Na8AlF620％。將200公斤鋁合金錠和回爐料裝入電阻坩堝爐中，升溫到700℃時(shí)補(bǔ)加鎂，720°-730℃時(shí)將重300克的精煉塊兩塊，分別緩慢壓入鋁合金液中，于距坩堝底部約100毫米到150毫米處緩慢移動(dòng)，經(jīng)6-8分鐘，無氣泡反應(yīng)時(shí)為止，用扒渣勺將浮到液面的殘塊打散，鋪于合金液面，靜置15分鐘，作含氣性試驗(yàn)合格，在液面略加攪拌后扒渣，澆機(jī)械性能試棒，檢查結(jié)果如下</tables>檢查結(jié)果表明，合金針孔度，機(jī)械性能試驗(yàn)都高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施例二，用于鋁鎂合金，或用磷或銻變質(zhì)的鋁硅合金的精煉處理時(shí)，其重量百分比為(CHNO)310-50％，CaF220-45％，TiO210-30％，KCl10-25％。其中處理Zl108共晶鋁硅活塞合金，用磷銅變質(zhì)，采用下列配方的精煉劑(CHNO)340％、CaF225％，TiO215％、KCl20％將300公斤鋁合金錠和回爐料裝入電阻坩堝爐中，升溫到780°-800℃時(shí)壓入磷銅粉，降溫到710℃左右壓入鎂，720-730℃時(shí)將重400克的精煉塊兩塊，分別緩慢壓入鋁合金液中，于距坩堝底部100-150毫米處緩慢移動(dòng)，經(jīng)6-8分鐘，到無氣泡反應(yīng)時(shí)為止，用扒渣勺將浮到液面殘塊打散，鋪于合金液面，靜置15分鐘，作含氣性試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)合格，在液面略加攪拌后扒渣，澆機(jī)械性能試棒，檢查結(jié)果如下檢查結(jié)果表明，合金針孔度、機(jī)械性能試驗(yàn)都高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例三，用于共晶型鋁硅合金精煉和變質(zhì)處理的綜合處理熔劑，其重量百分比為C2N2O4Ba5-50％，NaF10-40％，NaCl20-40％，KCl10-40％。其中處理Zl108共晶鋁硅活塞合金，采用下列配方C2N2O4Ba5％，NaF30％，NaCl35％，KCl30％。將100公斤鋁合金錠和回爐料裝入電阻坩堝爐中，升溫到700℃-710℃，壓入鎂，730°-750℃時(shí)將重400克的精煉塊三塊，分別緩慢壓入鋁合金液中，于距坩堝底部100-150毫米處緩慢移動(dòng)，經(jīng)6-10分鐘，到無氣泡反應(yīng)為止，用扒渣勺將浮到液面的殘塊打散，鋪于合金液面，靜置12分鐘，作含氣性試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)合格后，在液面略加攪拌，澆機(jī)械性能試棒，檢查結(jié)果如下檢查結(jié)果表明，合金針孔度、機(jī)械性能、金相組織都高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例四，用于鋁硅合金精煉和長(zhǎng)效變質(zhì)處理的綜合處理時(shí)的熔劑，其中長(zhǎng)效變質(zhì)劑包括含鍶、或鋇、或稀土元素的化合物；其主要組份和重量百分比為C3H6N610-50％，SrCO330-60％，Na2CO310-40％，K2CO35-30％，其中處理Zl104鋁硅合金時(shí)，采用下列配方C3H6N610％，SrCO340％，Na2CO325％，K2CO325％將150公斤鋁合金錠和回爐料裝入電阻坩堝爐中，升溫到700°-710℃時(shí)壓入鎂，720°-750℃時(shí)，將重400克的熔劑塊三塊分別緩慢壓入合金液中，于距坩堝底部100-150毫米處緩慢移動(dòng)，經(jīng)6-10分鐘，到無氣泡反應(yīng)為止，用扒渣勺將浮到液面的殘塊打散，均勻鋪于合金液面，靜置10-30分鐘，作含氣性試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)合格后，在液面略加攪拌，澆機(jī)械性能試棒，檢查結(jié)果如下<t>檢查結(jié)果表明，合金針孔度，機(jī)械性能和金相組織高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例五，本發(fā)明2或3所述的熔劑的制備方法，其特征在于1、將三聚氰胺于250°±30℃烘烤6小時(shí)。2、將NaCl、KCl、Na3AlF6于450℃±30℃烘烤6小時(shí)。3、將上述物質(zhì)分別粉碎、過篩。4、按重量百分比要求稱量，并置于有密閉蓋的混料機(jī)中，混合45分鐘。5、將混好的料于250°±30℃烘5小時(shí)。6、將烘干的混合料壓制成塊。7、將壓好的熔劑塊用塑料袋包裝并密封好。權(quán)利要求1.一種有色合金熔煉用熔劑，它包括有除氣劑、或/和清渣劑，或/和變質(zhì)劑，或/和晶粒細(xì)化劑；其特征是主要組份和重量百分比為1)除氣劑為含氮有機(jī)化合物，其含量為5-50％，2)其余為清渣劑、或/和變質(zhì)劑、或/和晶粒細(xì)化劑，其重量百分比為5-95％。2.按權(quán)利要求1所述的熔劑，其特征是，含氮有機(jī)化合物可以是選自胺類化合物，或氰酸類化合物，或偶氮化合物；可以是三聚氰胺C3H6N6，或氰脲酸C3H3N3O3，或偶氮二甲酸鋇C2H2O4B3。3.按權(quán)利要求1或2所述的熔劑，其特征是，清渣劑主要是鹼金屬鹽類或/和鹼土金屬鹽類；變質(zhì)劑主要是鈉、鉀、磷、鍶、鋇、銻、稀土變質(zhì)元素或它們的化合物，晶粒細(xì)化劑主要是鈦、鋯、硼、稀土元素等的化合物。4.按權(quán)利要求1或2或3所述熔劑，其特征是，用于一般鋁合金、鋁青銅或鋅合金的精煉處理時(shí)，其主要組份及重量百分比為C3H6N65-50％、Na3AlF65-20％、NaCl20-50％、KCl10-40％；可以是C3H6N625％，Na3AlF620％，NaCl45％，KCl10％。5.按權(quán)利要求1或2或3所述的熔劑，其特征是，用于鋁鎂合金、或用磷或銻變質(zhì)的鋁硅合金的精煉處理時(shí)，其主要組份及重量百分比為(CHNO)310-50％、CaF220-45％、TiO210-30％、KCl10-25％；可以是(CHNO)340％，CaF225％，TiO215％，KCl20％。6.按權(quán)利要求1、或2、或3所述熔劑，其特征是用于共晶型鋁硅合金精煉和變質(zhì)處理的綜合處理時(shí)，其主要組份和重量百分比為C2N2O4Ba5-50％、NaF10-40％、NaCl20-40％，KCl10-40％，可以是C2N2O4Ba5％、NaF30％、NaCl35％、KCl30％。7.按權(quán)利要求1、或2、或3所述熔劑，其特征是用于鋁硅合金精煉和長(zhǎng)效變質(zhì)處理的綜合處理時(shí)其長(zhǎng)效變質(zhì)劑為含鍶、或鋇、或銻、或稀土、或磷等的化合物；其組份和重量百分比為C3H6N610-50％、SrCO330-60％、Na2CO310-40％、K2CO35-30％；可以是C3H6N610％、SrCO340％、Na2CO325％、K2CO325％。8.一種配制權(quán)利要求1所述熔劑的方法，其特征在于1)含氮有機(jī)化合物在100℃-250℃烘干，不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)，2)其它鹽類物質(zhì)在200℃-600℃烘烤不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)，3)將烘干的物質(zhì)粉碎、過篩、并按重量百分比要求進(jìn)行稱量4)將稱量好的物質(zhì)置于有密閉蓋的混料機(jī)中充分混合，以混合均勻?yàn)闇?zhǔn)，5)最好將混好的料于100℃-250℃烘不少于4小時(shí)為宜，以除盡水分為準(zhǔn)，6)將混合料壓制成塊，并立即包裝密封好。9.本發(fā)明所述熔劑的使用方法，其特征是1)將被處理的合金加熱到熔點(diǎn)以上不超過200℃為宜。2)將被處理合金液重量的0.1-0.5％的精煉塊緩慢壓入合金液中。3)在熔池底部各部分緩慢移動(dòng)熔劑塊，直到氣泡反應(yīng)終了為止。4)將上浮的熔劑塊打散，均勻鋪于合金液面。5)靜置一段時(shí)間，以5-25分鐘為宜，然后按標(biāo)準(zhǔn)檢查合金質(zhì)量，略加攪拌，除去浮渣即可澆注。全文摘要本發(fā)明為有色合金熔煉用熔劑及其配制方法和使用方法。該熔劑的除氣劑為含氮有機(jī)化合物，重量百分比為5-50％，其余為清渣劑、或/和變質(zhì)劑或/和晶粒細(xì)化劑。熔劑的制配方法包括烘干有關(guān)組分原料、粉碎、過篩、和按比例配料，然后混合、烘干及壓制成塊等過程。使用方法包括先加熱合金至融熔，然后壓入熔劑塊，并使其在熔池底部移動(dòng)、攪拌、去浮渣等過程。該熔劑特別適用于鋁合金的熔煉，以及鋁青銅、鋅合金的熔煉處理。文檔編號(hào)C22B9/00GK1128802SQ9510092公開日1996年8月14日申請(qǐng)日期1995年2月11日優(yōu)先權(quán)日1995年2月11日發(fā)明者傅立土申請(qǐng)人:傅立土