一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金線材的制備方法，特別是涉及一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁硼中間合金是鋁及鋁合金導(dǎo)電材料生產(chǎn)過程中比如使用的電工鋁熔體凈化材料，鋁噴中間合金中的B能與鋁熔體中嚴(yán)重降低鋁及鋁合金材料導(dǎo)電性能的合金元素Cr、Mn、V、Ti等反應(yīng)，形成CrB2、TiB2、VB2和MnB2化合物，通過靜置、沉淀到爐底，予以清除，從而顯著提高鋁及鋁合金導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。氟鹽反應(yīng)法是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的六182型鋁硼中間合金制備方法。通常采用的制備工藝為:700-850 0C時向鋁熔體中加入KBF4，在加入的過程中進(jìn)行連續(xù)不斷的攪拌以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，其優(yōu)點是原材料價格低，制備工藝相對簡單，熔融狀態(tài)的低密度產(chǎn)物浮于熔體的上部，很容易除去，可有效提高鋁硼合金的純凈度。其最大缺點是:(I)當(dāng)制備鋁硼合金過程中熔體的硼含量達(dá)到2%及以上時，熔體中形成無定型的AlB2網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔體呈漿糊狀，流動性能很差，基本無法澆注，難以制備含硼量為3%的AL-3%B中間合金高的鋁硼中間合金線材，國內(nèi)主要用鐵模澆注生產(chǎn)塊狀，用于爐內(nèi)加入。(2)鋁硼中間合金制備中進(jìn)行械攪拌，可破碎界面張力作用形成團簇狀組織，在鑄錠過程中不可避免形成尺寸差異、性能不均，影響鋁硼中間合金對熔體的凈化效果；(3)電工鋁熔體爐內(nèi)硼化，形成CrB2、TiB2、VB2和MnB2化合物，通過靜置、沉淀到爐底，需要定期剔爐或采用投資大的傾動式保溫爐實現(xiàn)爐內(nèi)鋁液全部放出，影響生產(chǎn)效率或增加設(shè)備投資。我國電力建設(shè)對鋁及鋁合金導(dǎo)線提出了更高的要求，目前國內(nèi)生產(chǎn)的鑄塊狀A(yù)l-B中間合金已經(jīng)不能滿足國內(nèi)導(dǎo)電材料生產(chǎn)的需要了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，該方法液態(tài)金屬結(jié)晶時、冷卻強度大，組織細(xì)密，晶粒分布均勻，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，鋁硼中間合金線材連續(xù)鑄擠工藝技術(shù)先進(jìn)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，所述方法包括以下過程:第一步，純度大于99.7%的工業(yè)純鋁在加熱爐中加熱熔化后，向熔化的純鋁熔體中分2-3批加入KBF4粉末，并進(jìn)行連續(xù)不斷的攪拌，充分反應(yīng)后，取樣進(jìn)行爐前快速分析，合金中個元素所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:B 2.7%?3.3%，F(xiàn)e ^0.15%,Si ^0.12%,余量為Al，雜質(zhì)含量低于
0.01%;停止加入KBF4粉末或鋁錠進(jìn)行成分調(diào)整；
第二步，合金液溫度達(dá)到780°C時，向合金熔體通入純度為99.95%的N2進(jìn)行熔體除氣精煉，精煉時間為5-15分鐘，氮氣的壓力為0.4?0.8MPa，流量為2.5?4.5L/min進(jìn)行除渣除氣，熔體在780°C靜置I Omin后扒渣，撒上覆蓋劑；
第三步，精煉后的合金熔體在720-780 °C時，在攪拌器以220RPM轉(zhuǎn)速不斷攪拌下，防止鋁硼中將合金熔體中AL和B形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過流槽連續(xù)注入到連續(xù)鑄擠機，在鑄擠輪轉(zhuǎn)速為15-25RPM，鑄擠輪冷卻水流量為15-25L/Min，x靴座冷卻水流量為8_16L/Min，擠壓出口溫度為450-550°C條件下，制備出直徑為9.5mm的鋁硼中間合金線材，線材經(jīng)冷卻后并連續(xù)卷曲成卷。
[0005]所述的一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，所述第一步加熱爐中加熱溫度為780?850 °C。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點與效果是:
I連續(xù)鑄擠成型對坯料形狀無要求，解決了高硼含量鋁硼合金流動性差，不能連續(xù)澆注的問題，實現(xiàn)AlB中間合金線材的連續(xù)成型；
2將鑄造、擠出成形作為一道工序由一臺設(shè)備完成，液態(tài)金屬結(jié)晶時的冷卻強度較大，組織細(xì)密，加之單輥成型的強烈剪切細(xì)化作用，細(xì)化A1B2相，提過產(chǎn)品的質(zhì)量并穩(wěn)定可靠；
3.可實現(xiàn)鋁及鋁合金導(dǎo)電材料連鑄連乳成形的爐外在線硼化，提高了鋁熔體進(jìn)化效果，可有效提尚招導(dǎo)電材料的性能。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖，圖中I為熔煉爐;2為保溫包;3攪拌器;4為流槽；5為鑄擠輪;6為鑄擠靴;7為擋料塊;8為擠出模具;9為擠壓模；10為冷卻水槽；11為成品；12為卷取機;13為轉(zhuǎn)軸;14為液壓缸。
[0010]現(xiàn)結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的一個實例。
[0011]本發(fā)明的工藝方法主要是通過熔煉爐、保溫爐、連續(xù)鑄擠機及卷取機等實現(xiàn)的。鑄擠機的檔料塊7和擠出模具8設(shè)在鑄擠靴6的下方靠近鑄擠輪5的外圓表面上加工有可容納合金液體的環(huán)形溝槽。在液壓缸14的作用下，鑄擠靴6可繞轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)，并靠在鑄擠輪5上。鑄擠輪5和鑄擠靴6之間有槽封瓦8。經(jīng)熔煉爐I熔化的鋁硼中間合金液體，攪拌均勻后。在740—870°C之間，通過保溫包2和安裝在保溫爐上攪拌器3破碎鋁熔體中鋁硼合金網(wǎng)狀組織后經(jīng)流槽4連續(xù)注入到鑄擠輪5的環(huán)形溝槽和槽封瓦8形成的孔槽內(nèi)，鑄擠輪5按順時針方向旋轉(zhuǎn)的同時，將合金料帶入到擠出模具9處的變形區(qū)。伸入鑄擠輪5環(huán)形溝槽內(nèi)的、安裝在鑄擠靴6上的擠料塊7將鋁合金從擠出模具9的口中連續(xù)擠出。控制鑄擠輪的轉(zhuǎn)速及流入鑄擠輪、鑄擠靴中的冷卻水的流量，使變形擠壓區(qū)的合金溫度保持在480—540 °C之間。若鑄擠的溫度過高，擠出的線材易出現(xiàn)裂紋;鑄擠的溫度過低，擠出線材強度大，不利于隨后的硼化在線喂絲。
[0012]電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材制備方法，包括如下步驟:
第一步，純度大于99.7%的工業(yè)純鋁在加熱爐中加熱熔化后，在溫度為780?850°C時，向熔化的純鋁熔體中分2-3批加入KBF4粉末，并進(jìn)行連續(xù)不斷的攪拌，充分反應(yīng)后，取樣進(jìn)行爐前快速分析，合金中個元素所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:B 2.7%?3.3%,Fe S0.15%，Si S
0.12%,余量為Al，雜質(zhì)含量低于0.01%;停止加入KBF4粉末或鋁錠進(jìn)行成分調(diào)整； 第二步，合金液溫度達(dá)到780°C時，向合金熔體通入純度為99.95%的N2進(jìn)行熔體除氣精煉，精煉時間為8分鐘，氮氣的壓力為0.6MPa，流量為3.5L/min進(jìn)行除渣除氣，熔體在780°C靜置1min后扒渣，撒上覆蓋劑；
第三步，精煉后的合金熔體在7500C時，在攪拌器以220RPM轉(zhuǎn)速不斷攪拌下，防止鋁硼中將合金熔體中AL和B形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過流槽連續(xù)注入到連續(xù)鑄擠機，在鑄擠輪轉(zhuǎn)速為18RPM，鑄擠輪冷卻水流量為20L/Min，靴座冷卻水流量為12L/Min，擠壓出口溫度為489°C條件下，制備出直徑為9.5_的鋁硼中間合金線材，線材經(jīng)冷卻后并連續(xù)卷曲成卷。
【主權(quán)項】
1.一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下過程: 第一步，純度大于99.7%的工業(yè)純鋁在加熱爐中加熱熔化后，向熔化的純鋁熔體中分2-3批加入KBF4粉末，并進(jìn)行連續(xù)不斷的攪拌，充分反應(yīng)后，取樣進(jìn)行爐前快速分析，合金中個元素所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:B 2.7%?3.3%，F(xiàn)e ^0.15%,Si ^0.12%,余量為Al，雜質(zhì)含量低于0.01%;停止加入KBF4粉末或鋁錠進(jìn)行成分調(diào)整； 第二步，合金液溫度達(dá)到780 °C時，向合金熔體通入純度為99.95%的N2進(jìn)行熔體除氣精煉，精煉時間為5-15分鐘，氮氣的壓力為0.4?0.8MPa，流量為2.5?4.5L/min進(jìn)行除渣除氣，熔體在780°C靜置I Omin后扒渣，撒上覆蓋劑； 第三步，精煉后的合金熔體在720-780°C時，在攪拌器以220RPM轉(zhuǎn)速不斷攪拌下，防止鋁硼中將合金熔體中AL和B形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過流槽連續(xù)注入到連續(xù)鑄擠機，在鑄擠輪轉(zhuǎn)速為15-25RPM，鑄擠輪冷卻水流量為15-25L/Min，x靴座冷卻水流量為8_16L/Min，擠壓出口溫度為450-550°C條件下，制備出直徑為9.5mm的鋁硼中間合金線材，線材經(jīng)冷卻后并連續(xù)卷曲成卷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，其特征在于，所述第一步加熱爐中加熱溫度為780?8500C。
【專利摘要】一種電工鋁熔體凈化用鋁硼中間合金線材的制備方法，涉及一種合金線材的制備方法，所述方法包括以下過程：第一步，純度大于99.7%的工業(yè)純鋁在加熱爐中加熱熔化后，向熔化的純鋁熔體中分2-3批加入KBF4粉末，第二步，合金液溫度達(dá)到780℃時，向合金熔體通入純度為99.95%的N2進(jìn)行熔體除氣精煉，第三步，精煉后的合金熔體在720-780℃時，在攪拌器以220RPM轉(zhuǎn)速不斷攪拌下，防止鋁硼中將合金熔體中AL和B形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制備出直徑為9.5mm的鋁硼中間合金線材，線材經(jīng)冷卻后并連續(xù)卷曲成卷。該方法液態(tài)金屬結(jié)晶時、冷卻強度大，組織細(xì)密，晶粒分布均勻，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，鋁硼中間合金線材連續(xù)鑄擠工藝技術(shù)先進(jìn)。
【IPC分類】C22C1/02, C22C21/00, B22D11/06
【公開號】CN105671343
【申請?zhí)枴緾N201610174636
【發(fā)明人】周天國, 楊明學(xué), 張雪飛
【申請人】沈陽大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月25日