用氩气悬吹精炼净化zl104合金工艺研究

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1、用氨气悬吹精炼净化ZL104合金工艺研究（西安西工大超晶科技发展有限责任公司，西安710016）摘耍：本文以ZL104铝合金为例，通过对氮气悬吹精炼净化实际操作中的精炼时间、精炼次数和精炼温度的不同优化出一套能提高铝合金氮气悬吹精炼净化效果的方案，对于提高铝合金熔炼时的精炼质量具有积极作用。关键词：氮气悬吹；精炼净化;铝合金获得洁净的铝合金熔体是获得优质铝合金铸件的保证和前提，而熔体精炼是获得洁净的液态金属最常用、最有效的手段之一，因此，铸造铝合金的精炼是熔炼过程中最重要的工序。铝合金精炼的方法较多，总的可分为两大类：一类为吸附法；另一类为非吸附法，但其总的

2、目标都是提高精炼效率、改善合金质量、减轻环境污染等［1,6］。从国内外发表的大量资料中可以看出对于精炼作用的机理研究己经比较充分。精炼过程的制约因素主要还是在动力学方面［2］。因此，本文对悬吹精炼净化实际操作过程的参数做出一些提高和完善，将会发现一些新的思路，具有积极地意义。1试验方法1.1实验原理旋转喷吹法是借助专门设计的吹头向合金中通入氮气，利用吹头的快速旋转作用，在熔体深处形成快速运动的气水涡流，使气泡尺寸变得很细小，分布得很均匀（几乎充满珀竭内熔体的各部位）。气泡尺寸细小、分布均匀、上浮速度缓慢、熔体被合理地搅动，因而显著地扩大了作用界面、作用范围、

3、延长了作用时间、增加了氢向气泡内扩散传质的浓度梯度,故强化了除气的作用。从而显著改善了浮游精炼的效果方法的原理如图1所示⑶。ZL104合金在60KW电阻炉屮熔炼，每一炉料熔炼110kg并保证每一炉料组成的一致性。实验采用SG-III氮气旋吹净化设备，旋转喷吹吹入的惰性气体为99.99%氮气,氮气压力为0.5MPa。为了优化旋转喷吹精炼工艺参数，试验选取影响精炼效果较为明显的3个因素：精炼次数、精炼时间、精炼温度。惰性气体流量为0.6〜0.7m3/h,转速为400r/min,使用SGJ铝液精炼检测仪抽真空进行精炼效果验证，并使用精度为0.lg的电子秤进行比重称

4、量计算［4］。1.2实验步骤方法步骤一：取精炼前样，抽真空、测比重，标记为1号、密度为P1,在730°C下，一次精炼30分钟，取样抽真空、测比重，标记为2号、密度为P2;步骤二：分三次精练，精炼温度730°C,精炼30分钟每隔10分钟取一次样，每次取样都进行打渣，对取的试样进行抽真空、测比重，标记为3号、P3、4号、P4、5号、P5;步骤三：比较两种不同次数、时间下精炼效果，取效果最好的方案分别在740°C、750°C三个温度下进行精炼实验并验证其精炼效果，取样抽真空、测比重，标记为6号、P6、7号、P7o2实验数据及分析2.1传统工艺对ZL104合金精炼净

5、化的影响（见图2）图a为精炼之前的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中出气量极大，试样上部因岀气遗留的凹坑较多，分析其中含有较多的气、渣未除尽所致；图b为在730°C—次性精炼30分钟后的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中有大量气体析出，但气泡大小相比样1已经大幅减少和减小，在试样表面依然有大量①2-①3大小的气孔出现，说明精炼效果比较样1己有改善，但与期望效果差距较大，有待提高；2.2梯度精炼工艺对ZL104合金精炼净化的影响（见图3）图b为在730°C—次性精炼30分钟后的ZL104合金取样抽真空后的照片，在试样表面有大量①2-①3

6、大小的气孔出现，说明精炼效果较差；图c为在730°C-次性精炼10分钟后（仅进行一次打渣）的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程屮析出气体较多，气泡较大，与图b相比分析原因在于精炼吋间过短导致精炼效果较差，渣、气极冇可能未除尽；图d在730°C进行两次精炼10分钟后（共进行两次打渣）的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中析出气体，在表面残留了3-5个①1左右的气孔，与样3比较，精炼效果显著提高，这也验证了样3中含有较多渣、气未除尽的说法，但精炼效果已经能够满足要求，但还需尝试再提高；图o为在730°C进行三次精炼10分钟后（共进行三次打渣）

7、的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中未见有气体析出，样5表面光洁,収样5前打渣时发现渣量较前两次打渣时已明显减少，初步说明精炼效果非常理想，但需算其比重，以验证其内部含［H］量；2.3精炼温度对ZL104合金精炼净化的影响（见图4）图e为在730°C进行三次精炼10分钟后（共进行三次打渣）的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中未见有气体析出，样5表面光洁,収样5前打渣时发现渣量较前两次打渣时已明显减少，初步说明精炼效果非常理想。图f为在740°C进行三次精炼10分钟后（共进行三次打渣）的ZL104合金取样抽真空后的照片，抽真空过程中有极

8、少量气体析出，表面相对光洁圆滑，局部有较小凸起，初步