CN102328065B - Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了使用刮水盘铸造大直径硬铝合金圆棒的热顶铸造工艺，包括以下工序：a、配料b、熔化c、铸造，其中铸造是关键过程。该发明保护的工艺是目前国内投产的最大直径的硬铝合金铸造工艺，即使用热顶铸造设备，同时配置刮水盘，采用阶梯式铸造工艺参数，通过探索刮水盘的悬挂高度以及铸造的三大工艺参数，最后制定出一套最佳的Φ582mm的7075铝合金圆棒铸造工艺，该工艺无需铺底工序即可大大降低大直径硬铝合金铸造时产生裂纹的倾向，铸造的圆棒晶粒度好、粗晶层薄、表面质量好、降低了挤压前对铸棒的车削量，从而降低了生产成本，提高了成材率。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金熔铸领域，尤其是涉及大断面硬铝合金挤压型材和挤压棒材的原料铸造工艺。
背景技术
随着生产实践发展的需要，大直径铝合金圆铸棒的需求也越来越大，现有国内投产使用的最大挤压机是辽宁忠旺集团12500T双动油压挤压机，所需铝合金圆铸棒直径为Ф582mm，针对这种大直径硬合金圆铸棒的铸造技术，现有技术大都采用传统的高液位漏斗铸造法，为了避免硬铝合金铸造产生底部裂纹，铸造前需要铺底，配套的辅助设施环节多、工序繁琐、人力物力投入多、由铺底带来的安全隐患也较高、生产效率低；不仅如此，传统的高液位漏斗铸造法制造大直径铝合金圆铸棒粗晶层厚、表面质量差，挤压前要对铸棒进行车皮加工，获得光滑的表面，这样就大大提高了生产成本，而且内部质量也不能保证、生产成本高、成材率低。
针对传统铸造法的不足之处，需要研发一种新的大直径硬铝合金圆铸棒的铸造技术，提供给挤压车间质量和性能良好、成材率高的圆铸棒作为挤压原料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，铸造前无需铺底，采用该方法所铸圆铸棒粗晶层薄、晶粒度好、内部质量好、表面光滑、无偏析瘤，无需车皮即可直接挤压，节省了成本，提高了成材率和生产效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，包括以下步骤：
a、配料：按如下重量百分比配料：Si：0—0.40，Fe：0—0.50，Cu：1.4—1.6，Mn：0—0.30，Mg：2.3—2.8，Cr：0.19—0.25，Zn：5.4—6.0，Ti：0—0.1，Zr+Ti:0—0.25，其余为铝锭；
b、熔化：熔化过程中严格控制熔化温度为735~755℃；
c、扒渣；
d、合金化；
e、铸造：铸造过程中，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—60秒，铸造速度为5mm/min，冷却水流量为450L/min；第90—140秒，铸造速度为9mm/min，冷却水流量为500L/min；第160—220秒，铸造速度为11mm/min，冷却水流量为550L/min；第230—290秒，铸造速度为13mm/min，冷却水流量为550L/min；第300—350秒，铸造速度为16mm/min，冷却水流量为600L/min；第360—400秒，铸造速度为18mm/min，冷却水流量为650L/min；第420—460秒，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—530秒，铸造速度为21mm/min，冷却水流量为800L/min；第550—630秒，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为900L/min；第630秒以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；液穴深度为145~165mm，铸造温度为685~695℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加质量分数为的0.01%Ti；
f、回火。
进一步，步骤a中，所述配料按重量百分比包括以下组分： Si: 0.11 Fe: 0.18 Cu: 1.6 Mn: 0.16 Mg: 2.56 Cr: 0.21 Zn: 5.63 Ti: 0.037 。
进一步，步骤e中，刮水盘位置距离铸造平台底部200mm。
进一步，步骤e中，液穴深度为155mm，铸造温度为690℃。
进一步，步骤e中，所述细化剂为铝钛硼丝。
本发明的有益效果：本发明的Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，与传统的高液位铸造法相比：第一，通过大量重复试验，总结出合金的优化配比以及合理控制杂质含量，保证产品的最佳性能。第二，使用热顶铸造法，容易控制好铸造温度和铝液液位，传统铸造法难于控制铸造温度，从而造成铝液死眼或者铝液漏出，同时液位不稳容易造成铝液翻滚给铸棒带来夹渣等缺陷，降低了成材率，本发明采用热顶铸造法完全克服了此类缺陷，提高了质量和成材率。第三，传统铸造法整个铸造过程使用同一个铸造速度和水流量，很容易造成铸造裂纹，裂纹严重时可能会发生安全事故，而本发明使用刮水盘并合理控制刮水盘的位置，降低了铸棒的冷却强度，提高了圆铸棒的底部塑性降低了铸造裂纹倾向；采用“阶梯式”（即不同阶段采用不同工艺参数，具体为铸造过程中，不同时间段控制不同的铸造速度和冷却水水量）铸造工艺，避免了铸造裂纹，提高了一次成材率。第四，避免了传统铸造的铺底工序，节省了很多人力、物力，消除了由于铺底工序造成的安全隐患。第五，使用该发明的工艺铸造的圆铸棒，表面质量好，无需车皮太多或者可以不车皮即可直接进行挤压，节省了车削费用，而且内部晶粒好，利于挤压时提高挤压速度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明铸造过程中铸造速度和冷却水流量随铸造时间的变化关系图。
具体实施方式
实施例1，一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，包括以下步骤：
a、配料：按如下重量百分比配料： Fe： 0.50，Cu：1.4，Mn： 0.30，Mg：2.3，Cr： 0.25，Zn：5.4，Ti： 0.1其余为铝锭；
b、熔化：熔化过程中严格控制熔化温度为735℃；
c、扒渣；
d、合金化；
e、铸造：铸造过程中，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—60秒，铸造速度为5mm/min，冷却水流量为450L/min；第90—140秒，铸造速度为9mm/min，冷却水流量为500L/min；第160—220秒，铸造速度为11mm/min，冷却水流量为550L/min；第230—290秒，铸造速度为13mm/min，冷却水流量为550L/min；第300—350秒，铸造速度为16mm/min，冷却水流量为600L/min；第360—400秒，铸造速度为18mm/min，冷却水流量为650L/min；第420—460秒，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—530秒，铸造速度为21mm/min，冷却水流量为800L/min；第550—630秒，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为900L/min；第630秒以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；液穴深度为145mm，铸造温度为685℃，避免温度过高或过低造成铸造裂纹；
冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加质量分数为的0.01%Ti；刮水盘位置距离铸造平台底部200mm。所述细化剂为铝钛硼丝。
f、回火。
实施例2，一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，包括以下步骤：
a、配料：按如下重量百分比配料：Si：0.40， Cu：1.6， Mg： 2.8，Cr：0.19，Zn： 6.0，Zr+Ti:0.25，其余为铝锭；
b、熔化：熔化过程中严格控制熔化温度为755℃；
c、扒渣；
d、合金化；
e、铸造：铸造过程中，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—60秒，铸造速度为5mm/min，冷却水流量为450L/min；第90—140秒，铸造速度为9mm/min，冷却水流量为500L/min；第160—220秒，铸造速度为11mm/min，冷却水流量为550L/min；第230—290秒，铸造速度为13mm/min，冷却水流量为550L/min；第300—350秒，铸造速度为16mm/min，冷却水流量为600L/min；第360—400秒，铸造速度为18mm/min，冷却水流量为650L/min；第420—460秒，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—530秒，铸造速度为21mm/min，冷却水流量为800L/min；第550—630秒，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为900L/min；第630秒以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；液穴深度为165mm，铸造温度为695℃，避免温度过高或过低造成铸造裂纹；冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加质量分数为的0.01%Ti；刮水盘位置距离铸造平台底部200mm，所述细化剂为铝钛硼丝。
f、回火。
实施例3，
一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、配料：按如下重量百分比配料：Si: 0.11 Fe: 0.18 Cu: 1.6 Mn: 0.16 Mg: 2.56 Cr: 0.21 Zn: 5.63 Ti: 0.037 ，其余为铝锭；
b、熔化：熔化过程中严格控制熔化温度为745℃；
c、扒渣；
d、合金化；
e、铸造：铸造过程中，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—60秒，铸造速度为5mm/min，冷却水流量为450L/min；第90—140秒，铸造速度为9mm/min，冷却水流量为500L/min；第160—220秒，铸造速度为11mm/min，冷却水流量为550L/min；第230—290秒，铸造速度为13mm/min，冷却水流量为550L/min；第300—350秒，铸造速度为16mm/min，冷却水流量为600L/min；第360—400秒，铸造速度为18mm/min，冷却水流量为650L/min；第420—460秒，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—530秒，铸造速度为21mm/min，冷却水流量为800L/min；第550—630秒，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为900L/min；第630秒以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；液穴深度为155mm，铸造温度为690℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加质量分数为的0.01%Ti；刮水盘位置距离铸造平台底部200mm，所述细化剂为铝钛硼丝。
f、回火。
上述三个实施例所述的方法均可以得到Φ582mm的高质量7075铝合金圆棒，而且成材率高，避免了铸造裂纹，消除了由于铺底工序造成的安全隐患，表面质量好，无需车皮太多或者可以不车皮即可直接进行挤压，而且内部晶粒好，利于挤压时提高挤压速度。
另外，采用本发明方法，不仅产品质量大大提高，而且节省部分工序，大大节约了生产成本，经济效果明显。第一，在铺底工序方面节省的费用：按照每铸造1吨圆铝棒最少需要10Kg的铝水铺底，10Kg的铝水需要3元的电费，4元的燃料费，0.8元的人工和运输费，外加2%的火耗，折合火耗费3元，合计11元/10Kg，即不铺底每铸造1吨圆铝棒可节省11元/吨圆铸棒。第二，车皮量节省费用：按照Ф582mm的铝合金圆铸棒在周长方向上每次车削6mm计算，总计车削5456mm2，每吨Ф582mm的铝圆铸棒长度为1.38m，即每次车削6mm的铝屑重量为20Kg，按照每吨铝锭16000元计算，车削节省费用320元/吨铝棒，加上电费和人工费3元/吨铝棒，所以车削节省费用至少323元/吨铝棒，即使铝屑重熔，我们只考虑电费和人工费加上2%的火耗，由于车削带来的费用总计至少要35元/吨铝棒。所以用刮水盘铸造Ф582mm的7075铝合金圆铸棒，采用“阶梯式”铸造工艺，得到的圆铸棒，每吨至少可以节省11元+35元=46元的费用。有益效果是否明显。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、配料：按如下重量百分比配料：Si：0—0.40，Fe：0—0.50，Cu：1.4—1.6，Mn：0—0.30，Mg：2.3—2.8，Cr：0.19—0.25，Zn：5.4—6.0，Ti：0—0.1，Zr+Ti:0—0.25，其余为铝锭；
b、熔化：熔化过程中严格控制熔化温度为735~755℃；
c、扒渣；
d、合金化；
e、铸造：铸造过程中，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—60秒，铸造速度为5mm/min，冷却水流量为450L/min；第90—140秒，铸造速度为9mm/min，冷却水流量为500L/min；第160—220秒，铸造速度为11mm/min，冷却水流量为550L/min；第230—290秒，铸造速度为13mm/min，冷却水流量为550L/min；第300—350秒，铸造速度为16mm/min，冷却水流量为600L/min；第360—400秒，铸造速度为18mm/min，冷却水流量为650L/min；第420—460秒，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—530秒，铸造速度为21mm/min，冷却水流量为800L/min；第550—630秒，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为900L/min；第630秒以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；液穴深度为145~165mm，铸造温度为685~695℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加了质量分数为0.01%的Ti；
f、回火。
2.根据权利要求1所述的Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：步骤a中，所述配料按重量百分比包括以下组分： Si: 0.11 Fe: 0.18 Cu: 1.6 Mn: 0.16 Mg: 2.56 Cr: 0.21 Zn: 5.63 Ti: 0.037 。
3.根据权利要求1所述的Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：步骤e中，刮水盘位置距离铸造平台底部200mm。
4.根据权利要求1所述的Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：步骤e中，液穴深度为155mm，铸造温度为690℃。
5.根据权利要求1所述的Φ582mm的7075铝合金圆棒的热顶铸造工艺，其特征在于：步骤e中，所述细化剂为铝钛硼丝。
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