AlMnSi系列锰合金制备技术研究

论文摘要

锰产业是重庆市城口县的支柱产业,但随着社会的发展,该县的中小型企业生产的高能耗的低端粗级产品越来越缺乏市场竞争力,因此研发具有市场竞争力的高附加值锰合金系列新产品已迫在眉睫。本课题的目标是研发以锰为基,Al含量分别在12～18%、30～40%,钛含量不小于3%,钒含量不小于2%的高附加值锰合金系列新产品,针对锰、硅、铝、钛、钒等元素熔点、密度差别大、固溶度低、烧损率高、收得率低、组织结构调控困难等,重点解决合金粉化,成分偏析、制备困难等技术难题。在总结国内外相关文献的基础上,结合本课题组前期实验,发现通过熔炼设备选取、熔炼及浇铸工艺控制、存放方式选择等方面可有效解决上述问题。实验在单相中频感应炉(功率5000w,频率1000Hz,容量10Kg)中完成,通过实验得出以下结论:(1)采取“先加少量废铝→再加其它原料→再添加剩余废铝”的加料方式可提高铝的收得率,同时缩短熔炼时间。(2)将温度控制在1500～1700℃;升温速度控制在130～150℃/min;以硅锰合金为主要原料,熔炼时间控制在15～17min,而以混合矿为主要原料,熔炼时间控制在20～25min的效果较为理想。(3)碱度控制方面:在以硅锰合金为主要原料的熔炼实验中,碱度控制在3～4可有效降低合金中的磷含量;在以混合矿为主要原料的熔炼实验中,碱度控制在0.6～0.8之间可使锰、硅综合收得率较高。(4)本实验选用的具有一定精炼能力的、在KCl和NaCl中加入冰晶石而组成的粉状覆盖剂,使得合金元素的烧损降低,合金铸块中氧化物夹杂及气体导致的气孔较少。(5)浇铸时选用传热较快的扁平型铜铸模,在反应完全后大约2min开始浇铸,浇铸时保持外浇口充满,保持合金液流动平稳、不断流,获得了成分比较均匀的合金块。(6)干燥、密封的环境可使合金的保存时间延长。本实验所炼合金经过成分分析、金相检测以及存放期的观察,发现合金成分比较均匀,结构比较致密,存放期较长,基本达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 锰资源分布
• 1.2.2 锰合金研究现状
• 1.2.3 各种合金元素基本性质及在炼钢中作用
• 1.2.4 复合脱氧原理与复合脱氧剂
• 1.2.5 锰业发展现状及前景分析
• 1.3 研究目的和研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 实验工艺及方案
• 2.1 方案设计
• 2.2 工艺流程
• 2.3 合金熔炼设备
• 2.4 实验原材料
• 2.4.1 熔炼合金原料
• 2.4.2 造渣剂
• 2.4.3 覆盖剂
• 2.5 配料
• 2.6 熔铸工艺
• 2.6.1 加料顺序影响元素回收率
• 2.6.2 熔炼温度、升温速度对本实验的影响
• 2.6.3 时间控制
• 2.6.4 碱度控制
• 2.6.5 覆盖剂
• 2.6.6 铸模及浇铸工艺的选择
• 3 新型合金冶炼实验及结果分析
• 3.1 合金熔炼原理
• 3.2 实验过程
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 组织形貌的观察及成分的测试方法
• 3.3.2 实验结果
• 3.3.3 实验结果分析
• 3.4 合金粉化机理及采取措施
• 3.4.1 合金粉化机理
• 3.4.2 采取的措施
• 3.5 本章小结
• 4 结论
• 4.1 主要结论
• 4.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录