阅读说明：本技术 一种铝硅铜系铸造铝合金及其生产方法 (Aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy and production method thereof ) 是由 杨吟秋 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝硅铜系铸造铝合金及其生产方法,本铝硅铜系铸造铝合金应用铸铝废料、变形铝废料为原料生产而成；本生产方法为：材料分选、备料及配送、母炉熔化、合金化、成分调整、精炼、在线除气、静置、浇铸、成品检查、成品入库。本明利用铸铝废料、变形铝废料为原料生产铝硅铜系铸造铝合金,原料来源广泛,有效解决了电解需耗费大量电能的问题,大大降低了生产成本。同时,有效消化市场上大量的铸铝废料和变形铝废料,实现废料的二次或多次利用,既减少资源和能源的消耗,还能创造更高的经济效益；并且,铸铝废料、变形铝废料的品质优于废铝切片,可以大大提高铝硅铜系铸造铝合金的产品品质,具有广阔的市场前景。(the invention discloses an aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy and a production method thereof, wherein the aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy is produced by using cast aluminum waste and deformed aluminum waste as raw materials; the production method comprises the following steps: sorting materials, preparing and distributing materials, melting in a primary furnace, alloying, adjusting components, refining, degassing on line, standing, casting, inspecting finished products and warehousing the finished products. The method for producing the aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy by using the cast aluminum waste and the deformed aluminum waste as the raw materials has wide raw material sources, effectively solves the problem that a large amount of electric energy is consumed in electrolysis, and greatly reduces the production cost. Meanwhile, a large amount of cast aluminum waste and deformed aluminum waste in the market are effectively digested, secondary or repeated utilization of the waste is realized, the consumption of resources and energy sources is reduced, and higher economic benefits can be created; and the quality of the cast aluminum waste and the deformed aluminum waste is superior to that of the waste aluminum slices, so that the product quality of the aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy can be greatly improved, and the aluminum-silicon-copper cast aluminum alloy has wide market prospect.)

一种铝硅铜系铸造铝合金及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金及方法，尤其涉及一种铝硅铜系铸造铝合金及其生产方法。

背景技术

铸造铝合金在汽车、家电和通讯等各个方面进行大量的使用，其市场需求量逐年增长，其中铝硅铜(Al-Si-Cu)系铸造铝合金因其具有良好的铸造性能和力学性能、优异的气密性、流动性及抗裂性等，在多种产品上得到了广泛的应用，包括汽车发动机缸体、缸盖、电动工具、齿轮箱及电脑硬盘等；现阶段铝硅铜(Al-Si-Cu)系铸造铝合金的生产方式主要为：

(1)依赖使用电解铝、电解阴极铜、金属硅和单质镁等在反射炉内熔化生产，其中电解铝、电解阴极铜等原料不但是稀缺资源，且会造成铝硅铜(Al-Si-Cu)系铸造铝合金的生产需耗费大量的电能，既不利于节能减排，还会在一定程度上提高生产成本；

(2)使用废铝切片(汽车等报废铝材的破碎物)重新熔炼，并适当补充合金元素；此种生产方法的原料为废铝切片，其来源十分有限，目前，废铝切片的获取主要要依赖于进口，由此，会极大的提高生产成本；此外，生产原料全部为使用多年的产品零件报废件，对于报废件而言，其材料的抗疲劳性已大大减弱，并且，铜(Cu)元素、铁(Fe)元素等的含量过高，导致此种生产方法对铜元素、铁元素的控制难度及控制成本均提高，同时，大量使用废铝还会导致铝合金产品的品质得不到保证，不利于铝硅铜(Al-Si-Cu)系铸造铝合金的推广与应用。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种铝硅铜系铸造铝合金及其生产方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铝硅铜系铸造铝合金，其应用铸铝废料、变形铝废料为原料生产而成。

一种铝硅铜系铸造铝合金的生产方法，具体步骤如下：

步骤一、材料分选：通过浮选或人工分选的方式分选铸铝废料，将游离态的非铝质金属和非金属夹渣物分选出来，挑选出来的铸铝合金废料待用；

步骤二、备料及配送：准备12000～16000kg的步骤一获得的铸铝废料，同时，准备8000～10000Kg变形铝合金废料，将铸铝废料、变形铝合金废料配送至熔炉所在处；

步骤三、母炉熔化：将步骤二的铸铝废料分3～4批次加入到母炉内，待其充分熔化后，再将步骤二的变形铝合金废料加入到母炉内继续熔化，以获得铝液；在熔化过程中，取样并分析铝液中的铁元素的含量，控制铁元素含量在0.95％以下；

步骤四、合金化：将步骤三中熔化后的铝液转送至合金化炉内，此时，铝液的重量在20000～25000Kg，取样并分析铝液的化学元素成分，以确定电解铜和金属硅的加入量；与此同时，将合金化炉的炉温升至750℃～800℃，随后加入电解铜和金属硅，然后搅拌，直至合金化完成，合金化时间为40～50分钟；

步骤五、成分调整：再次取样并验证合金化后铝液的化学元素成分；当合金化后铝液的化学元素成分达到铝硅铜系铸造铝合金的化学元素成分标准要求时，则继续进行精炼操作；当合金化后铝液的化学元素成分未达到铝硅铜系铸造铝合金的化学元素成分标准要求时，则对硅元素、铜元素的含量进行微量调整，直至达到标准要求；

步骤六、精炼：将步骤四中达到标准要求的铝液转送至精炼炉内，并将铝液温度调整到680℃～720℃，采用0.5％精炼剂与氮气共同吹入到精炼炉内，精炼25～30分钟；

步骤七、在线除气：精炼完成后，爬去精炼渣，再使用氮气进行除气作业；当含气水平密度当量小于2％、含渣量K-mould小于2/20时，完成除气作业；否则，继续进行精炼、除气作业直至合格；

步骤八、静置：将铝液表面的铝渣清理干净，静置至少10分钟，静置温度保持在680～720℃；

步骤九、浇铸：利用机器人自动叠锭系统将步骤八获得的铝液浇铸成铝锭成品；

步骤十：成品检查：在同一批次的铝锭成品中随机抽取5～10个样品进行成品质量检查；

步骤十一：成品入库：检查合格后，将铝锭成品包装入库。

进一步地，步骤三、步骤四、步骤五中铝液的化学元素成分分析均采用直读光谱仪进行操作。

本发明公开了一种铝硅铜系铸造铝合金，其应用铸铝废料、变形铝废料为原料生产而成，原料来源十分广泛，能够替代国外进***铝废料，并在一定程度上解决了电解需耗费大量电能的问题，大大降低铸造铝合金的生产成本。同时，本发明还公开了一种铝硅铜系铸造铝合金，通过此方法将有效消化市场上大量的铸铝废料和变形铝废料，实现废料的二次或多次利用，既减少资源和能源的消耗，还能创造更高的经济效益；并且，铸铝废料、变形铝废料的品质优于废铝切片，可以大大提高铝硅铜系铸造铝合金的产品品质，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明生产方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种铝硅铜系铸造铝合金，其应用铸铝废料、变形铝废料为原料生产而成。首先，采用铸铝废料作为原料，能够实现废旧铝材的二次甚至是多次利用，实现能源的高利用率，同时，能够减少甚至杜绝使用电解铝，有效节约了电能。同时，采用变形铝废料作为原料，可以大大提高铸造铝合金的品质；通常，在铝产业链中会产生大量的变形铝废料，本发明所公开的铝硅铜(Al-Si-Cu)系铸造铝合金利用该种类铝材的变形铝废料为原料，由于变形铝废料自身的品质要明显优于废铝切片，从而可以大大提高铸造铝合金的品质，使压铸产品具有更好的物理性能和机械性能；同时，变形铝废料也不存在铜(Cu)元素、铁(Fe)元素等的含量过高的问题，从而在一定程度上降低了铜(Cu)元素、铁(Fe)元素的控制难度，降低生产成本，提高企业的经济效益。

本发明还公开了一种铝硅铜系铸造铝合金的生产方法，如图1所示，为本生产方法的流程图，其具体步骤如下：

步骤一、材料分选：通过浮选或人工分选的方式分选铸铝废料，将游离态的非铝质金属和非金属夹渣物分选出来，挑选出来的铸铝合金废料待用；

步骤二、备料及配送：准备12000～16000kg的步骤一获得的铸铝废料，同时，准备8000～10000Kg变形铝合金废料，将铸铝废料、变形铝合金废料配送至熔炉所在处；

步骤三、母炉熔化：将步骤二的铸铝废料分3～4批次加入到母炉内，待其充分熔化后，再将步骤二的变形铝合金废料加入到母炉内继续熔化，以获得铝液；在熔化过程中，取样并分析铝液中的铁元素的含量，控制铁元素含量在0.95％以下；

步骤四、合金化：将步骤三中熔化后的铝液转送至合金化炉内，此时，铝液的重量在20000～25000Kg，取样并分析铝液的化学元素成分，以确定电解铜和金属硅的加入量；与此同时，将合金化炉的炉温升至750℃～800℃，随后加入电解铜和金属硅，然后搅拌，直至合金化完成，合金化时间为40～50分钟；

步骤五、成分调整：再次取样并验证合金化后铝液的化学元素成分；当合金化后铝液的化学元素成分达到铝硅铜系铸造铝合金的化学元素成分标准要求时，则继续进行精炼操作；当合金化后铝液的化学元素成分未达到铝硅铜系铸造铝合金的化学元素成分标准要求时，则对硅元素、铜元素的含量进行微量调整，直至达到标准要求；

步骤六、精炼：将步骤四中达到标准要求的铝液转送至精炼炉内，并将铝液温度调整到680℃～720℃，采用0.5％精炼剂与氮气共同吹入到精炼炉内，精炼25～30分钟；

步骤七、在线除气：精炼完成后，爬去精炼渣，再使用氮气进行除气作业；当含气水平密度当量小于2％、含渣量K-mould小于2/20时，完成除气作业；否则，继续进行精炼、除气作业直至合格；

步骤八、静置：将铝液表面的铝渣清理干净，静置至少10分钟，静置温度保持在680～720℃；

步骤九、浇铸：利用机器人自动叠锭系统将步骤八获得的铝液浇铸成铝锭成品；

步骤十：成品检查：在同一批次的铝锭成品中随机抽取5～10个样品进行成品质量检查；

步骤十一：成品入库：检查合格后，将铝锭成品包装入库。

其中，在步骤三中，利用直读光谱仪分析铁(Fe)元素的含量，同时，利用双室熔化炉低温熔化技术进行铸铝废料的熔化来控制Fe元素含量在0.95％以下，在一定程度上解决了正常生产会发生Fe元素含量偏高的问题，减少后续压铸产品硬质点、物理性能和机械性能受影响的问题。

在步骤四中，也采用直读光谱仪分析铝液的化学元素成分，从而快速确定铝液中各金属元素的含量，及时确定电解铜和金属硅的添加量。

同理，在步骤五中，也采用直读光谱仪分析铝液的化学元素成分，从而快速确定铝液中各金属元素的含量，及时调整铝液中主要金属元素，即铝元素、硅元素、铜元素的含量达到标准要求；采用微量调整的方式，多次少量添加，确保精准度。通常，行业内对铝硅铜系铸造铝合金的配成合金标准主要为：日本标准ADC10、ADC12，美国标准A380、A383，德国标准AlSi₉Cu₃(Fe)及国标YL112、YL113。

通过本发明所公开的铝硅铜系铸造铝合金的生产方法生产出的铝硅铜系铸造铝合金，通过产品质量检测得到，其材料金属型试棒抗拉强度大于200MPa，延伸率大于1.5％，含气水平密度当量小于2％，含渣量小于2/20，相比于比一般Al-Si(铝硅)系铸造铝合金，其抗拉强度性能、延伸率性能分别提升25％和90％。

本发明所公开的铝硅铜系铸造铝合金，以铸铝废料、变形铝废料为原料生产而成，原料来源十分广泛，能够替代国外进***铝废料，并在一定程度上解决了电解需耗费大量电能的问题，大大降低铸造铝合金的生产成本。同时，通过本发明所公开的铝硅铜系铸造铝合金的生产方法，有效消化市场上大量的铸铝废料和变形铝废料，实现废料的二次或多次利用，既减少资源和能源的消耗，还能创造更高的经济效益；并且，铸铝废料、变形铝废料的品质优于废铝切片，可以大大提高铝硅铜系铸造铝合金的产品品质，具有广阔的市场前景。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。