專利名稱：去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的去除鋁硅(Al-Si)合金中鐵元素(Fe)的電磁過濾方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
文獻(xiàn)《鋁硅鈦合金自然沉降除鐵工藝》(楊留栓等，《洛陽工學(xué)院學(xué)報(bào)》99年20卷第3期)介紹了采用自然沉降法去除Al-Si合金中的Fe元素。這種方法因不能連續(xù)處理金屬熔體、操作復(fù)雜等原因很難在實(shí)際中獲得應(yīng)用。文獻(xiàn)《鑄造鋁合金復(fù)合凈化法的研究》(房文斌等，《熱加工工藝》96年第3期)通過在富Fe熔體中加入Mn、Cr、Ni、Zr元素進(jìn)行熔體處理，形成多元富Fe相，隨溫度降低，該多元化合物長大并沉降，沉降后的熔體用泡沫陶瓷過濾器過濾，去除Al-Si合金中Fe元素；文獻(xiàn)《Al-Si-Ti合金離心過濾復(fù)合降鐵工藝》(劉亞民等，《洛陽工學(xué)院學(xué)報(bào)》99年20卷第1期)采用加入合金元素并通過離心處理及過濾的方法去除Al-Si合金中的Fe元素。這兩種方法是過濾法與沉降法和離心法相結(jié)合方法，由于采用沉降法和離心法，并且只采用單一的過濾，存在工藝復(fù)雜、去除效率低等問題。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，首先在富Fe的Al-Si合金熔體中加入錳(Mn)元素進(jìn)行熔體處理，在熔體中富鐵金屬間化合物以初生相形成，隨溫度降低，該富鐵相長大。然后根據(jù)初生富鐵相與熔體本身的導(dǎo)電性差異，采用電磁過濾方法去除初生富鐵相，從而降低Al-Si合金熔體中Fe元素的含量。
本發(fā)明電磁力的施加方式可以有兩種，穩(wěn)恒磁場加直流電流或高頻磁場(由高頻磁場在熔體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與電磁場相互作用產(chǎn)生電磁力)?？筛鶕?jù)要求選用電磁場的種類，來滿足實(shí)際工況的要求。
本發(fā)明具體工藝過程如下1、在溶化爐中熔化所選的共晶鋁硅合金(非共晶鋁硅合金可配制成共晶鋁硅合金)，過熱100℃-200℃。
2、在鋁硅合金熔體中加入錳鋁合金，使錳鐵比為1.0～1.5，在680℃～720℃保溫30min～60min。
3、將澆注系統(tǒng)置于電磁場之中，采用穩(wěn)恒磁場加直流電流或采用高頻磁場。
4、采用穩(wěn)恒磁場加直流電時(shí)施加的電磁力為1.0×104N/m3～2.0×106N/m3；采用高頻磁場時(shí)磁場的頻率為10～30kHz，功率為10～50千瓦。
5、在澆鑄時(shí)先開通電源，然后澆鑄，使熔體在電磁場作用下通過澆注系統(tǒng)，澆注溫度560℃～600℃。
6、過濾完畢后，關(guān)閉電源。
本發(fā)明利用潔凈的電磁能來凈化金屬熔體以避免凈化劑的污染，利用電磁力作用于過濾器上，根據(jù)初生富鐵相與熔體本身的導(dǎo)電性差異，在電磁場作用下初生富鐵相與熔體的運(yùn)動規(guī)律不同，使初生富鐵相與熔體分離，并富集在過濾器壁上而去除，達(dá)到強(qiáng)化過濾，從而更有效地去除Al-Si合金中的Fe元素。
為了使鋁硅合金中鐵含量進(jìn)一步降低，可采用二次或多次電磁過濾方法。
本發(fā)明工藝簡單、靈活，容易實(shí)現(xiàn)，具有高效、無污染、連續(xù)處理金屬熔體等特點(diǎn)，并能進(jìn)一步提高金屬熔體的潔凈度。
如

圖1所示，本發(fā)明可以采用穩(wěn)恒磁場加直流電的電磁力施加方式進(jìn)行過濾Al-Si合金中Fe元素。圖中，帶有陶瓷過濾器6的澆注系統(tǒng)1安裝在電磁鐵5的兩個磁極中間，在鑄型兩端插入的電極2通過導(dǎo)線與直流電源3相連。在澆鑄時(shí)先開通直流電源和電磁鐵，然后澆鑄過濾，過濾完畢后關(guān)閉直流電源和電磁鐵。
圖2為本發(fā)明電磁力施加方式采用高頻電磁力場的示意圖。
如圖2所示，本發(fā)明可以采用高頻磁場的電磁力施加方式進(jìn)行過濾Al-Si合金中Fe元素。圖中，帶有陶瓷過濾器6的澆注系統(tǒng)1安裝在圓型螺線管線圈7、8的中間，線圈與高頻電源相連。在澆鑄時(shí)先開通高頻電源，使螺線管線圈通電，然后澆鑄過濾，過濾完畢后關(guān)閉高頻電源。
權(quán)利要求
1.一種去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法，其特征在于首先在溶化爐中熔化共晶鋁硅合金，過熱100℃-200℃，在鋁硅合金熔體中加錳，使錳鐵比為1.0～1.5，在680℃～720℃保溫30min～60min，然后將澆注系統(tǒng)置于電磁場之中，使熔體在電磁力作用下通過澆注系統(tǒng)，澆注溫度560℃～600℃，電磁力施加方式采用穩(wěn)恒磁場加直流電流或高頻磁場。
2.如權(quán)利要求1所說的去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法，其特征在于電磁場采用穩(wěn)恒磁場加直流電時(shí)施加的電磁力為1.0×104N/m3～2.0×106N/m3，采用高頻磁場時(shí)磁場的頻率為10～30kHz，功率為10～50千瓦。
3.如權(quán)利要求1所說的去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法，其特征在于所說的電磁場采用穩(wěn)恒磁場加直流電流，帶有陶瓷過濾器(6)的澆注系統(tǒng)(1)安裝在電磁鐵(5)的兩個磁極中間，在鑄型兩端插入的電極(2)通過導(dǎo)線與直流電源(3)相連。
4.如權(quán)利要求1所說的去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法，其特征在于所說的電磁場采用高頻磁場，帶有陶瓷過濾器(6)的澆注系統(tǒng)(1)安裝在螺線管線圈(7、8)的中間，線圈與高頻電源相連。
全文摘要
一種去除鋁硅合金中鐵元素的電磁過濾方法,首先在共晶鋁硅合金熔體中加錳,使鐵元素在熔體中以初生富鐵相形式析出,然后根據(jù)初生富鐵相與熔體本身的導(dǎo)電性差異,在電磁力作用下使初生相從熔體分離的原理,采用電磁過濾初生富鐵相的方法,降低鋁硅合金熔體中鐵的含量。電磁力施加方式可以采用穩(wěn)恒磁場加直流電流或高頻磁場。本發(fā)明工藝簡單、靈活,具有高效、無污染、連續(xù)處理金屬熔體等特點(diǎn),并能進(jìn)一步提高金屬熔體的潔凈度。
文檔編號C22C21/02GK1354267SQ0113209
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月1日
發(fā)明者許振明, 李天曉, 周堯和 申請人:上海交通大學(xué)