[发明专利]电解原位制备铝合金的方法

说明书

本发明公开了一种电解原位制备铝合金的方法，涉及铝合金的制备方法技术领域。所述方法在一个电解系统中通过设计隔离结构电解形成铝硅合金熔体，通过控制电极上的电流来任意控制铝硅合金熔体的成分，然后通过电磁软接触连铸将铝硅合金进行提纯和连铸来制备铝硅合金锭，电极上的电流比及连铸速度决定了铝硅合金锭的组织及成分。同时所述方法可以实现铝硅合金的精炼除气和除渣回熔，并能够实现铝硅合金锭的连续制备，因此所述方法具有节能、高效和经济的特点。

技术领域

本发明涉及铝合金的制备方法技术领域，尤其涉及一种电解原位制备铝合金的方法。

背景技术

铝合金由于其重量轻、耐腐蚀、强度较高的特点使其广泛应用于航空、航天、汽车、船舶制造等领域，是机械制造、电气制造、化工等领域最重要的有色金属合金，是即钢铁材料后又一重要的结构材料。铝硅合金是铝合金中最重要的一种合金体系，可用于铸造、焊接、锻造及机械加工等。由于铝的化学性质较为活泼，通常铝是是通过氧化铝电解来制备，电解后的铝在和其他元素进行熔合制备成铝硅合金。冶金行业中的硅元素通常通过还原法或者电解法来获得硅单质。因此分别制备两种元素降温后再熔炼和精炼及浪费能源且效率低下，铝合金的熔炼过程本身也污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种节能、效率高且成本低的电解原位制备铝合金的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电解原位制备铝合金的方法，使用电解原位制备铝合金装置，其特征在于包括如下步骤：

将单质铝及硅按着所需熔配合金的化学元素比放置在炉体内部的电解合成槽的底部，通过电解合成槽外侧的第一加热器、第二加热器和第三加热器给电解合成槽中铝及硅加热使其熔配为铝硅合金熔体，使其升温至800-1000℃，启动炉体外侧的电磁约束器；

将绝缘隔离筒的下端下降至铝硅合金熔体中，共用电解阴极部分进入铝硅合金熔体中，其中，共用电解阴极中的第一电解分阴极布置在绝缘隔离筒浸入铝硅合金熔体侧端面以上的部分，共用电解阴极中的第二电解分阴极布置接近电解合成槽的底部；

通过炉体上部的三氧化二铝投料管将铝电解质投入电解合成槽与绝缘隔离筒之间的空间内，通过二氧化硅投料口将硅电解质投入至绝缘隔离筒内侧；铝电解质和硅电解质受热熔化后，将铝电解阳极及硅电解阳极分别浸入铝电解质和硅电解质中；

通过电解合成槽与绝缘隔离筒之间的铝电解阳极以及共用电解阴极外侧的硅电解阳极与共用电解阴极的电流比来控制铝元素和硅元素的电解速率和电解摩尔量，进而控制铝硅合金熔体的成分；随着电解的进行，通过三氧化二铝投料管和二氧化硅投料管分别投入三氧化二铝和二氧化硅至相应的电解质中；三氧化二铝和二氧化硅投料量中铝元素及硅元素的物质的量和电解过程中铝硅合金熔体与电解质界面上形成的铝及硅元素的物质的量相同；

随着电解的进行，控制电解合成槽下端排料口上的定向连铸坩埚中连铸铝硅锭的下拉速率，使其与铝硅合金熔体与电解质界面上生成的铝及硅元素的物质的量相等，以保证系统的稳定性；同时通过冷却口给连铸铝硅锭冷却；

随着电解的进行，通过三氧化二铝投料口和二氧化硅投料口分别投入三氧化二铝和二氧化硅至相应的电解质中，并且随着连铸铝硅锭的下拉，实现连铸铝硅锭连续不断的形成。