CN101758206A - 改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 - Google Patents
改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101758206A CN101758206A CN200910212937A CN200910212937A CN101758206A CN 101758206 A CN101758206 A CN 101758206A CN 200910212937 A CN200910212937 A CN 200910212937A CN 200910212937 A CN200910212937 A CN 200910212937A CN 101758206 A CN101758206 A CN 101758206A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- casting
- supersonic generator
- aluminium
- ultrasonic generator
- aluminum liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明涉及改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，超声波发生器安装在超声波发生器支架上，静置炉内的铝液达到浇铸温度后开始倾炉，铝液通过分流盘入口进入热顶及结晶器，达到预定的液位深度后启动铸造机开始铸造，当铸造稳定后将超声波发生器支架与铸造平台连接并对中，超声波发生器的工具头进入结晶器热顶并居于中央位置，启动超声波发生器；在铸造结束前关闭超声波发生器，断开超声波发生器支架与铸造平台之间的连接，超声波发生器的工具头从铝液中移走，剩余的铝液通过分流盘出口排至渣箱。利用超声波对结晶器内的铝液进行处理，细化了晶粒组织；由于空化效应导致局部产生高温高压和声流效应导致熔体产生紊流，减轻了宏观及微观元素偏析。
Description
技术领域
本发明涉及一种施加超声波改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，属于铝合金半连铸技术领域。
背景技术
热顶铸造技术能够克服常规DC铸造存在的质量稳定性差、金属供流和控制难、二次氧化严重等缺点，从而提高铸锭质量和生产效率，因此在铝熔铸行业被广泛地用来铸造工业纯铝及铝合金铸锭。
但是在生产中热顶铸造容易出现以下问题：1)铸锭晶粒粗大且不均匀，在挤压时容易造成挤压材表面缺陷、力学性能下降；2)在生产成分复杂、结晶温度区间宽的高强铝合金铸锭时容易产生铸锭开裂、组织不均匀、成分偏析严重的缺陷，从而影响产品质量。为了解决以上这些问题，近年来开发了许多新技术。
例如，在热顶铸造工艺装备基础上发展起来的气滑铸造技术，使压缩空气和润滑油通过嵌在结晶器内壁的多孔石墨环，从而弱化一次冷却强度，减轻铸锭与结晶器内壁之间的摩擦力，能够制备出表面光滑、晶粒细小、表面偏析层极薄的铸锭。但是气滑铸造装备复杂、投资大，对油气等工艺参数要求严格。
电磁铸造是一种无模铸造技术，铝液在电磁约束力的作用下直接成形。采用电磁铸造能够生产出表面非常光滑、组织均匀的铸锭。但是电磁铸造也存在设备复杂、投资大、电磁工艺参数需严格控制的问题，且难以实现多锭同时铸造，因此目前在铝熔铸行业尚难以普及应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种施加超声波改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，特点是：超声波发生器安装在超声波发生器支架上，静置炉内的铝液达到浇铸温度后开始倾炉，铝液通过分流盘入口进入热顶及结晶器，达到预定的液位深度后启动铸造机开始铸造，当铸造稳定后将超声波发生器支架与铸造平台连接并对中，超声波发生器的工具头进入结晶器热顶并居于中央位置，启动超声波发生器；在铸造结束前关闭超声波发生器，断开超声波发生器支架与铸造平台之间的连接，超声波发生器的工具头从铝液中移走，剩余的铝液通过分流盘出口排至渣箱。
进一步地，上述的改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，所述超声波发生器的工作频率为15kHz～30kHz，超声波发生器的输入功率为100W～2000W。
更进一步地，上述的改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，所述超声波发生器工具头的材质为陶瓷、钛、钛合金或镀有涂层的不锈钢。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明在热顶铸造过程中，利用超声波对结晶器内的铝液进行处理，一方面细化了晶粒组织，减小了溶质元素的扩散距离；另一方面由于空化效应导致局部产生高温高压，提高了溶质元素的扩散系数，减轻元素枝晶偏析偏析；同时由于声流对熔体的搅拌作用，熔体流动性增强，减轻元素宏观偏析。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：施加超声波装置的铸造设备示意图；
图2：常规热顶铸造7055铝合金组织图；
图3：本发明施加超声波热顶铸造7055铝合金组织图。
图中各附图标记的含义见下表：
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 1 | 超声波发生器 | 2 | 法兰 | 3 | 变幅杆 |
| 4 | 超声波发生器支架 | 5 | 分流盘 | 6 | 分流盘入口 |
| 7 | 铸造平台 | 8 | 热顶 | 9 | 水箱 |
| 10 | 结晶器 | 11 | 工具头 | 12 | 分流盘出口 |
具体实施方式
超声波是一种高频声波，当超声波在金属熔体中传播时熔体会受到周期性交变声场的作用，产生声空化、声流效应，从而引起熔体中流动场、压力场和温度场的变化，具有细化晶粒、抑制合金元素偏析与净化熔体(除气、除渣)、抑制铸锭开裂等效果。
如图1所示，结晶器10的上部为热顶8，结晶器内壁材质为石墨或铝合金，超声波发生器1通过法兰2安装在超声波发生器支架4上，静置炉内的铝液达到浇铸温度后开始倾炉，铝液通过分流盘入口6进入热顶8及结晶器10，达到预定的液位深度后启动铸造机开始铸造，当铸造稳定后将超声波发生器支架4与铸造平台7连接并对中，超声波采用顶部导入的方式，超声波发生器的工具头11进入结晶器热顶8并居于中央位置，工具头11与铸造平台7垂直，工具头端部浸入热顶或结晶器液穴内，工具头11的材质为陶瓷、钛或钛合金、镀有涂层的不锈钢；然后启动超声波发生器1，将频率和功率调制预定值，超声波发生器的工作频率为15kHz～30kHz，超声波发生器的输入功率为100W～2000W；在热顶铸造过程中，利用超声波对结晶器内的铝液进行处理；在铸造结束前关闭超声波发生器，断开超声波发生器支架4与铸造平台7之间的连接，超声波发生器工具头11从铝液中移走，并将其移至安全位置，剩余的铝液通过分流盘出口12排至渣箱。
采用顶部导入法将超声波导入结晶器，当超声波在结晶器中传播时，铝液受到周期性交变压力的作用。当交变压力超过空化阈时，铝液内产生空化泡，空化泡在长大过程中将从周围吸收能量，造成局部过冷，有利于微小晶体质点的形成，从而有利于晶体形核。同时，在交变压力作用下，大量的空化泡将发生崩溃。在空化泡崩溃过程中，产生的强烈冲击波又会击碎初生晶体和正在长大的晶体，使之成为破碎的晶体质点，这些破碎的晶体质点也将成为凝固时的核心。另一方面，由于声波与铝液中粘性力的交互作用导致超声波振幅衰减，从而使铝液内部从声源处开始形成一定的声压梯度，促进铝液流动，有利于改善铸锭温度场，使凝固过程趋于同时凝固，提高铸锭凝固组织的均匀性。
对铝液进行超声处理，一方面细化了晶粒组织，减小了溶质元素的扩散距离；另一方面由于空化效应导致局部产生高温高压，提高了溶质元素的扩散系数，同时超声波声流对熔体起到搅拌作用，促使熔体流动性增强，所以能够减轻宏观及微观元素偏析。
实施例：
将7055铝合金按Al-8.0Zn-2.3Mg-2.6Cu-0.20Zr(均为质量分数％)配料，在燃气熔化炉内熔化到750℃，化验成分合格后将其导入静置炉进行精炼，除渣后静置20min，当铝液温度为710℃开始倾炉。铝液通过流槽、分流盘入口6进入分流盘5。达到要求的液位深度后开始铸造，冷却水通过水箱9均匀进入结晶器，铸造速度为110mm/min，冷却水量为3500l/min。当铸锭长度达到200mm时将超声波发生器支架4与铸造平台7连接，启动超声波发生器1，其频率为20kHz，输入功率为800W。超声波速度振幅经变幅杆3放大后由工具头11将超声波能量导入铝熔体。当铸坯达到长度要求后关闭超声波发生器1，断开超声波发生器支架4与铸造平台7的连接，停止铸造，分流盘5内剩余的铝液通过分流盘出口12排至渣箱。
图2为普通热顶铸造和超声波作用热顶铸造7055合金铸锭的金相组织照片。可以看出普通热顶铸造铸锭组织为明显的枝晶组织，晶粒粗大。图3是经超声波处理后的7055合金热顶铸造铸锭组织，可以看出晶粒形为细小均匀的等轴晶组织。
综上所述，本发明利用超声场对凝固区间的铝液进行处理，解决了热顶铸造铸锭晶粒粗大、组织不均匀、生产成分复杂高强铝合金铸锭质量差的问题。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (3)
1.改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，其特征在于：超声波发生器安装在超声波发生器支架上，静置炉内的铝液达到浇铸温度后开始倾炉，铝液通过分流盘入口进入热顶及结晶器，达到预定的液位深度后启动铸造机开始铸造，当铸造稳定后将超声波发生器支架与铸造平台连接并对中，超声波发生器的工具头进入结晶器热顶并居于中央位置，启动超声波发生器；在铸造结束前关闭超声波发生器，断开超声波发生器支架与铸造平台之间的连接，超声波发生器的工具头从铝液中移走，剩余的铝液通过分流盘出口排至渣箱。
2.根据权利要求1所述的改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，其特征在于：所述超声波发生器的工作频率为15kHz～30kHz，超声波发生器的输入功率为100W～2000W。
3.根据权利要求1所述的改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法，其特征在于：所述超声波发生器工具头的材质为陶瓷、钛、钛合金或镀有涂层的不锈钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910212937A CN101758206A (zh) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | 改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910212937A CN101758206A (zh) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | 改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101758206A true CN101758206A (zh) | 2010-06-30 |
Family
ID=42489679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910212937A Pending CN101758206A (zh) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | 改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101758206A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102181675A (zh) * | 2011-04-09 | 2011-09-14 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | 一种铝合金扁锭制备工艺 |
| CN103447506A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-18 | 广东工业大学 | 低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备 |
| CN103614579A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-05 | 兴发铝业（成都）有限公司 | 节能高效的铝合金熔铸工艺 |
| CN104190906A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种无污染高效细化钛铝合金装置 |
| CN104259446A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种无污染高效细化钛铝合金方法 |
| CN105397043A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-16 | 中国重型机械研究院股份公司 | 连铸结晶器熔融式超声波振动装置 |
| CN105455614A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 九阳股份有限公司 | 一种烹饪器具内锅的制造方法和相应的内锅及电热锅 |
| CN106563789A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 北京交通大学 | 一种板状钢铁铸件的超声细化铸造方法和装置 |
| CN108237215A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-03 | 繁昌县琪鑫铸造有限公司 | 一种铸造振动装置 |
| CN109290533A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-01 | 广东省材料与加工研究所 | 一种同水平热顶铸造装置及铸造铝及铝合金圆锭的方法 |
| CN110280746A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-27 | 中南大学 | 一种单源高强超声辅助铸造大规格2xxx系铝合金圆锭的方法 |
| CN111041288A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 江苏大学 | 一种高强韧、抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法 |
-
2009
- 2009-11-11 CN CN200910212937A patent/CN101758206A/zh active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102181675A (zh) * | 2011-04-09 | 2011-09-14 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | 一种铝合金扁锭制备工艺 |
| CN103447506B (zh) * | 2013-08-27 | 2016-04-20 | 广东工业大学 | 低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备 |
| CN103447506A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-18 | 广东工业大学 | 低熔点合金超声搅拌复合熔炼设备 |
| CN103614579A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-05 | 兴发铝业（成都）有限公司 | 节能高效的铝合金熔铸工艺 |
| CN103614579B (zh) * | 2013-12-12 | 2015-07-15 | 兴发铝业（成都）有限公司 | 铝合金熔铸工艺 |
| CN104190906A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种无污染高效细化钛铝合金装置 |
| CN104259446A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种无污染高效细化钛铝合金方法 |
| CN105397043A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-16 | 中国重型机械研究院股份公司 | 连铸结晶器熔融式超声波振动装置 |
| CN105455614A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 九阳股份有限公司 | 一种烹饪器具内锅的制造方法和相应的内锅及电热锅 |
| CN106563789A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 北京交通大学 | 一种板状钢铁铸件的超声细化铸造方法和装置 |
| CN108237215A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-03 | 繁昌县琪鑫铸造有限公司 | 一种铸造振动装置 |
| CN109290533A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-01 | 广东省材料与加工研究所 | 一种同水平热顶铸造装置及铸造铝及铝合金圆锭的方法 |
| CN110280746A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-27 | 中南大学 | 一种单源高强超声辅助铸造大规格2xxx系铝合金圆锭的方法 |
| CN111041288A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 江苏大学 | 一种高强韧、抗疲劳原位铝基复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101758206A (zh) | 改善铝及铝合金铸锭质量的铸造方法 | |
| CN110280746B (zh) | 一种单源高强超声辅助铸造大规格2xxx系铝合金圆锭的方法 | |
| CN103586431B (zh) | 一种引入超声场铸轧法生产ctp版基坏料的方法 | |
| CN100515606C (zh) | 功率超声与低频电磁协同作用的轻合金水平连续铸造方法及设备 | |
| CN110270670B (zh) | 一种超声辅助热顶半连铸制备大规格2xxx系铝合金圆锭的方法 | |
| CN109290533A (zh) | 一种同水平热顶铸造装置及铸造铝及铝合金圆锭的方法 | |
| CN102310174B (zh) | 一种改善金属凝固缺陷、细化凝固组织的方法和装置 | |
| CN101745611B (zh) | 一种生产高强铝合金板坯的方法及设备 | |
| CN101244451A (zh) | 一种施加复合场改善水平连铸坯质量的方法和装置 | |
| CN102528002A (zh) | 一种施加复合电磁场的高温合金细晶铸造工艺方法和装置 | |
| CN106623832A (zh) | 一种超大规格铝合金铸锭的制备装置及方法 | |
| CN109954851B (zh) | 一种中间包钢液渣洗净化与升温的装置及使用方法 | |
| TWI268820B (en) | Method for producing ultra low carbon steel slab | |
| CN101670429B (zh) | 一种抑制铸锭底部裂纹的铸造方法 | |
| CN103962525B (zh) | 一种抑制板坯晶界裂纹的冷却方法 | |
| CN109439974B (zh) | 一种高硅铝合金薄板制备工艺 | |
| CN109261916B (zh) | 一种金属半连续铸造结晶器熔池搅拌装置及方法 | |
| CN103464705A (zh) | 一种减缓结晶器液面波动的电磁控流方法 | |
| CN102266914A (zh) | 一种半固态合金浆料的制备方法 | |
| CN110280745B (zh) | 一种控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法 | |
| CN111482588B (zh) | 一种浸入式水口旋流发生器、中间包及应用 | |
| CN108480580A (zh) | 一种感应线圈与永磁搅拌协同dc制备铝合金铸锭的装置 | |
| CN204385267U (zh) | 一种电磁搅拌高剪切熔体处理及自动净化的装置 | |
| CN108188366B (zh) | 一种镁合金半连续铸造晶粒细化装置及方法 | |
| CN201304475Y (zh) | 在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20100630 |