工业硅造渣提纯中硅与渣的熔分研究

为了实现工业硅造渣除杂过程中硅与渣料在炉内高温状态下的分开排放,选用特制除硼渣料及冶金级硅粉在高温电阻炉中进行了硅与渣的熔分研究.考察了熔化温度、保温时间、硅液出炉温度、炉内气氛以及内衬材料对硅与渣分离的影响.结果发现:在高于硅和渣熔点较多的温度下,两者可依靠密度差及不同的表面张力实现一定程度的分离;延长保温时间有利于硅液中杂质的去除及硅和渣的充分分离；出炉温度较低,有利于硅液在凝固过程中杂质的富集;炉内应处于还原或惰性气体状态以避免硅的氧化;炉内坩埚材料应为石英质,以防止坩埚与硅发生反应.     

电磁搅拌对Al-Si合金流动性及凝固组织的影响

采用同心三螺旋线流动性测试装置,通过对比试验的方法,获得了不同浇注温度条件下未经电磁搅拌处理、经电磁搅拌处理及电磁搅拌后再保温处理的铝合金流动指数和凝固组织,进而探讨了电磁搅拌对合金熔体结构的影响。结果表明:与未经电磁搅拌处理相比,经电磁搅拌处理后合金熔体的流动指数明显提高,浇注温度722℃时,流动指数提高约2%,浇注温度670℃时,流动指数提高约13%,其本质原因在于电磁搅拌作用使熔体中微观不均匀的Si—Si原子集团尺寸和形状发生改变,进而使熔体温度场与浓度场更加均匀、形核率得到进一步提高,且电磁搅拌温度愈低,这种作用愈强烈;电磁搅拌后再保温处理的流动指数降低7%,且凝固组织比较粗大,说明合金熔体经保温处理后电磁搅拌作用会发生衰退乃至最终消失。     

高熔点合金半固态熔体的感应炉保温制备

研究了中频感应炉在近液相线保温制备低合金钢半固态熔体的方法。通过研究不同保温条件下的水淬组织和空冷组织，掌握了保温温度、保温时间及加热方式对组织的影响规律。在大过冷度和大过热温度下。熔体内不易形成晶坯（准固相原子团簇）和游离晶，水淬组织粗大，而在近液相线温度（1508℃）下，熔体内易形成大量晶坯并演化为游离晶均匀分布于熔体内，它们能在凝固时显著细化、匀化晶粒，使水淬组织细小、均匀，即使在空冷条件下，这种细化机制也起作用。由于中频感应炉的电磁搅拌作用，在近液相线温度短时保温就可孕育出相当数目的游离晶，并能在随后的保温过程中保持游离晶的形态和数目，保温时间为5～50min的水淬组织没有显著变化。     

近液相线保温法制备低合金钢半固态熔体

为解决钢铁材料半固态熔体制备难题,研究了中频感应炉近液相线保温制备低合金钢半固态熔体的方法。结果表明,该方法简单可行。通过研究不同保温条件下的水淬组织和空冷组织,掌握了保温温度、保温时间及加热方式对组织的影响规律。在大过冷和大过热温度下,熔体内不易形成晶胚(准固相原子团簇)和游离晶,水淬组织粗大。而在近液相线温度(1 508℃)下,熔体内易形成大量晶胚并演化为游离晶均匀分布于熔体内,它们能在凝固时显著细化、匀化晶粒,使水淬组织细小、均匀,即使在空冷条件下,这种细化机制也起作用。由于中频感应炉的电磁搅拌作用,在近液相线温度短时保温就可孕育出相当数目的游离晶,并能在随后的保温过程中保持游离晶的形态和数目,保温时间为5~50 min的水淬组织没有显著变化。     

工业硅真空感应精炼过程数值模拟

用Multi-physics Comsol软件对工业硅真空感应精炼过程的温度场进行了二维数值模拟和分析,定量研究了精炼过程熔池中温度场动态分布特征.结果表明:精炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温阶段熔池底部和表面温差最大值为382 K.精炼过程中硅料熔化前后的温度分布明显不同,硅料熔化后电磁搅拌形成的热流场和熔池表面向外的热辐射对精炼过程熔池中温度分布产生了重要影响.     

高低温熔体混合处理对过共晶铝硅合金凝固组织的影响

采用高低温熔体混合处理工艺研究了熔体混合温度和混合后的保温时间对Al-20%Si过共晶铝硅合金凝固组织的影响。熔体混合处理过程中,高温低硅熔体倒入低温高硅熔体进行混合。研究结果表明,熔体混合处理后,Al-20%Si过共晶铝硅合金具有过共晶和亚共晶铝硅合金的组织特点,而初晶硅和α(Al)固溶体同时得到细化。     

等温-双向电磁搅拌对A356合金结晶的影响

采用等温-双向电磁搅拌方法处理了A356合金熔体,研究双向电磁搅拌不同作用时间对浆料组织及结晶方式的影响。结果表明:在搅拌温度595℃、搅拌功率1200 W、搅拌时间5~15 min下等温-双向电磁搅拌能制备出具有近球状初生相的A356合金半固态浆料,初生相经历长大、分离、再长大的过程,短时或长时搅拌得到的初生相粗大、分布不均匀,在合适的时间内才能制备出理想的半固态浆料。长时间的等温-双向电磁搅拌影响共晶组织的形成平衡条件,发生离异共晶,在凝固组织中出现球状或近球状初生硅。等温-双向电磁搅拌处理合金熔体产生的近球状组织是枝晶臂断裂机制和晶粒抑制生长机制共同作用的结果。     

双向弱电磁搅拌+等温保温处理制备半固态A356合金浆料的研究*

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺：双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580~610℃、等温保温时间3~15min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

A356铝合金半固态浆料的双向弱电磁搅拌与等温处理工艺的研究

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺:双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580～610℃、等温保温时间3～15 min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7 min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

低温碱浸高钛渣脱硅去除钛合金中的Ti5Si3相(英文)

利用低温碱溶液及熔体浸出对两种不同的高钛渣进行脱硅，研究温度、时间及氢氧化钠溶液浓度对脱硅率的影响。熔体除硅可导致高钛渣中的钛损失。用4 mol/L的氢氧化钠溶液浸出高钛渣，在温度为80°C、搅拌速率为600 r/min及保温时间为300 min的条件下，国内高钛渣中硅含量由0.96%(质量分数)降低至0.29%(质量分数)，脱硅率为69.8%。在相同条件下，进口的高钛渣中硅含量由1.11%(质量分数)降低至0.12%(质量分数)，脱硅率为89.2%。对采用镁还原高钛渣得到的合金粉末进行烧结，制备钛合金，并对合金进行表征。结果表明，钛合金中的Ti₅Si₃相已成功去除，此外，对两种高钛渣原料进行对比分析，并利用热力学软件对脱硅原理进行分析。     

电磁搅拌对Al-Ti-B线材微观组织的影响

为了有效控制Al-Ti-B合金线材微观组织中的TiAl3化合物颗粒的状态,研究了Al-Ti-B合金熔体进行电磁搅拌与连续铸挤线材成形过程中,搅拌温度及搅拌时间对化合物TiAl3颗粒的大小、形态及分布的影响。结果表明,电磁搅拌时间的延长可以使TiAl3颗粒的聚集现象消除,颗粒破碎细化,分布趋于均匀,电磁搅拌30min可达到最佳效果;搅拌温度直接影响熔体粘滞力的大小,搅拌温度升高可消除TiAl3颗粒团聚带,改善颗粒的分布,电磁搅拌温度控制在800℃为最佳。     

机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究

采用向铝熔体中搅拌加入硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌工艺参数对制备的合金微观组织的影响.结果表明,控制搅拌温度为700～720 ℃时,能够得到硅颗粒尺寸细小、均匀分布、与基体结合良好的高硅铝合金.对添加硅颗粒制备的Al-Si合金,在590～680 ℃不同的温度下进行等温处理,在590 ℃下保温30 min,能够使合金显微组织中的Si相明显细化,形状得到改善;随着保温温度的进一步升高,Si相变的粗大.     

铝硅合金电磁分离的理论求解及实验研究

从电磁分离理论的基本原理出发,建立电磁压力的数学表达式,研究了频率、电流、电导率等参数对电磁分离效果的影响.结果表明,频率、电流、电导率的增加都会导致电磁压力密度的增强.以ZL102铝硅合金为研究对象,在中频感应炉中进行了电磁分离试验,发现α-A1相和共晶硅相中硅元素含量边缘位置明显高于中心位置,边缘处共晶硅相破碎效果更显著.     

锰硅合金铁渣分离技术生产实践

针对矿热炉冶炼锰硅合金生产过程中产品合金夹渣的问题,分别采用直流式与三通式渣铁分离器对锰硅合金熔体与冶炼渣进行分离,试验证明,采用"三通式"渣铁分离装置可以有效的实现锰硅合金熔体与冶炼渣的自动分离,降低产品夹渣率,提高金属回收率,取得较好的经济效益。     

通入氧气精制熔体工业硅的工业试验及分析

本文介绍了通入氧气精制熔体工业硅的工业试验主要情况,并与其他方法作了对比分析,对有关问题进行了较深入的探讨。同时提出了通入氯气与空气精制熔体工业硅的方法。     

铝合金熔炼中永磁搅拌的应用效果

永磁搅拌器是近期国内发展起来的铝熔体搅拌设备,它具有造价低,故障率低、使用寿命长、能耗低等特点,使用效果显著。通过在生产场采用永磁搅拌与人工搅拌熔体的一系列对比工艺试验,验证了在熔炼铝合金中使用永磁搅拌可缩短熔炼时间,熔体化学成分均匀,熔体温度均匀,减少烧损、渣损,能耗低,效益可观,改善劳动条件。     

电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场、流场和温度场的数值模拟

建立了铝合金半固态浆料电磁搅拌过程宏观传输物理量耦合的数学模型,采用有限元和有限差分相结合的方法实现电磁搅拌条件下电磁场、流场和温度场的耦合模拟分析,研究电磁搅拌工艺参数对流场和温度场的影响规律,并进行实验验证。结果表明:水平旋转的电磁力场在铝合金熔体内均匀分布,其方向与交变电磁场的旋转方向一致,大小则因集肤效应从边部到中心递减;熔体内速度场分布与电磁力相似,但随着搅拌时间的延长,熔体温度降低,速度不断降低;电磁搅拌条件下熔体凝固速度加快,熔体心部和边部的温度梯度变小;搅拌电流强度和频率对电磁场、速度场和温度场分布的影响非常明显。     

电磁搅拌技术在铸造铝合金熔炼中的应用

把电磁搅拌枝术应用到铝合金熔炼过程中，显示了该技术的优良特性。熔炼时间缩短了，熔体温度下降了近５０℃，吨纯铝节省电能２００ｋＷｈ，且化学成分稳定、均匀，产能、质量都获得提高。操作者的劳动强度减轻。电磁搅拌器在使用过程中基本上不用维修，操作简单，运行令人满意。     

电磁搅拌时间对半固态A356合金凝固组织的影响

应用变频控制的电磁搅拌装置对低过热度浇注的A356合金熔体进行短时弱电磁搅拌,探讨了不同的搅拌时间对合金凝固组织中的初生α-Al相和共晶相形貌与分布规律的影响,从而得到最佳的电磁搅拌工艺参数.研究表明,A356合金熔体在620℃浇注,并经频率为30 Hz的电磁搅拌15 s,在615℃保温10 min后,初生α-Al的平均等积圆直径为55.70μm,平均形状因子达到了0.86,共晶组织颗粒细小、致密且分布均匀,此条件下得到的半固态A356合金浆料的室温凝固组织形貌最好.     

工业硅熔渣精炼吹氧除铁、钛的实验研究

采用预制合成渣,配合添加剂,使用吹氧精炼的方法,在实验室对高铁、高钛工业硅进行了熔融精炼除杂实验。获取了精炼过程的不同时间的渣样及硅样,使用ICP-MS检测了精炼硅样中主要杂质含量,使用SEM-EDS检测了硅-渣界面形貌、成分特点及渣中可能出现的含铁相。实验结果表明：精炼后工业硅中的铁和钛得到了有效去除。精炼中,硅液内生成了富铁、富钛的杂质相,该杂质相在硅-渣界面与液渣润湿、氧化,随后溶解、迁移进入渣相,并在终渣中检测到了具有复杂成分的含铁相。本文实验条件下,经过15 min的精炼,硅液中的铝、钙、铁、钛含量分别降低了92.4、65.8、50.2和43.5 wt.%。