46.铸造铝铜合金熔渣分析

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1、2010中国铸造活动周论文集铸造铝铜合金的熔渣分析李凤春，杨才良，李斌，周丹晨（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900）摘要：采用比对试验方法研究了ZL204铸造铝合金两种熔炼工艺对材料拉伸性能的影响，结合对熔炼过程中熔体内化学反应的分析，探寻了熔体表面稀薄渣形成因素，并提出了工艺改进措施。关键词：铸造铝铜合金；熔炼工艺；熔渣AnalysisontheMeltingProcessandtheSlagofAluminum-CopperAlloyAbstract:Inthispaper,theeffectoftentilestrenghofZL204bytwokinds

2、ofmeltingtechnicshasbeeninvestigatedbycontrastyexperimentation.ThetechnicsmeasureshavebeenbroughtforwardduetotheanalysisonthemeltingprocessandthewateryslagonAluminium-Copperalloymelt.Keywords:Aluminium-Copperalloy;meltingprocess;slag1引言洁净的铝合金熔体是获得优质铝合金铸件的前提和保证，而铝合金熔炼是获得洁净铝合金熔体的最[1-3]常用的手段，也是铝铸件生

3、产中的一个十分重要的环节。一系列研究和生产中的实践经验表明，铸[4-7]造生产中的多种缺陷如气孔、针孔、夹渣、冷隔等缺陷均与熔炼过程有密切的关系。因此，研究铝合金熔炼过程的物理化学特性，了解铝合金熔体中气体和氧化夹渣的来源以及熔体中的主要物理化学反应，对于提高铸造铝合金熔炼效果，有效去除熔体中的气体及夹杂物，获得优质铝合金熔体均具有十分重要的意义。传统的ZL204合金材料的熔炼一般采用“C2Cl6＋TiO2精炼剂”，由于反应容易产生含有大量氯化物的有毒有害气体及烟尘，容易造成较严重的环境污染，对设备、工器具易造成严重的腐蚀，同时对操作人员的健康也构成威胁。因此研究新型的铝合金熔体处理技

4、术，进一步提高精炼效果，并降低污染，是迫切需要解决的问题。本试验结合生产实践过程，设计了一种新型精炼剂，通过与现有的ZL204合金精炼过程进行对比考察，分析熔体中的主要反应并重点考察了熔体表面熔渣，结合对材料性能的测试，研究了新型精炼剂的适用性。2试验方法根据试验用熔炼试剂的差异，结合生产工艺要点设计了ZL204合金熔炼工艺比对试验。试验选用ZL204合金，采用电阻式加热炉对铝合金进行熔炼，熔体处理分别采用“C2Cl6＋TiO2精炼剂”（熔炼工艺I）和“Ar＋复合精炼剂”（熔炼工艺II）。2.1熔炼工艺I精炼工艺要点-1-2010中国铸造活动周论文集将精炼缓冲剂TiO2放在不锈钢盘或搪

5、瓷盘内摊开，厚度约为20mm左右，在200～250℃下经2～3小时烘烤，稍微冷却后与C2Cl6混合均匀。合金液在710～720℃下进行精炼，精炼时钟形罩下伸至液面以下2/3左右的深度，垂直液面缓慢移动，同时应避免罩与坩埚壁及坩埚底碰撞。精炼至一半时打一次渣后再接着精炼，总的精炼时间不得少于10～15分钟，精炼后除尽熔渣。2.2熔炼工艺II精炼工艺要点选用的“氩气＋复合溶剂”工艺中主要溶剂材料有以下几种：NaCl、KCl、K2TiF6、KBF、K2ZrF6等。合金熔化、加镁、搅拌后，在合金液面撒上一层经烘烤的冰晶石粉，用量为合金重量的0.2％，精炼温度为710～720℃。在精炼装置底部垫

6、一层铝箔，装入干燥的粉状溶剂，接通氩气微开进气阀，然后将精炼器放入合金液中、下部，并调正进气量(进气压力约为0.03MPa～0.04MPa)，以合金翻腾而不飞溅为宜，通气时间为10～15分钟，通气结束后，扒出表面熔渣，然后静置10分钟。静置时间到后方可浇注断口试样及机械性能试棒。2.3熔炼过程中的差异依照铸造铝合金熔炼工艺比对试验方案的要求对合金材料各进行一炉次的熔炼操作，合金材料按照二级料要求进行配制。对两种不同的工艺的熔炼过程的监测情况进行分析，发现试验中两种熔体出现了一些差异，主要可以归纳为以下几个方面：（1）熔炼工艺I反应产生较大量的气体，熔体翻腾较剧烈。（2）熔炼工艺II反应

7、本身产生的气体量较少，熔体翻腾的剧烈程度主要由可调节的气体进气压力决定。（3）熔炼工艺I反应后产生粉末及颗粒状渣聚集成后飘浮于熔液顶部，较容易清理。（4）熔炼工艺II反应后产生较稀薄的熔渣铺展在熔液顶部，熔渣清理困难。3试验结果及分析3.1不同熔炼工艺对材料性能的影响对两种熔炼工艺的铝合金材料分别制作了分析试棒，对试样进行热处理后测试材料拉伸性能。采用工艺I制备的试样编号为2＃，采用工艺II制备的试样编号为1＃。随机制取试样测试结果见表1。-2