CN102489693A - 一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金铸锭晶粒的细化方法，其特征在于，包括：a)将铝合金熔体从熔炼炉中进入静置炉中进行第一次精炼；b)将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统进行第二次精炼；c)第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝；d)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。本发明提供的制备方法制备的铝合金铸锭晶粒细化程度更高，细化剂的使用量降低了20％。

Description

一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物合成领域，具体涉及一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法。

背景技术

铝合金在直接水冷半连续铸造过程中，通常需要加入Al-5Ti-1B晶粒细化剂细化铸锭晶粒以获得优良的铸造组织。如图1中所示，铸锭晶粒细化常采用两种方法：第一种M1，在熔炼炉出炉流槽中加入Al-5Ti-1B块，加入量约为1.0-1.5Kg/tAl；第二种M2，在铸造过程中，在静置炉后、在线除气系统前的流槽中加入直径为φ10mm的Al-5Ti-1B丝，加入量约为1.0-1.5Kg/tAl。

但是这两种方法均有较大缺点。对于M1，在熔炼炉出炉流槽中加入Al-5Ti-1B块的细化效果较差，主要原因是Al-5Ti-1B细化剂中起晶粒细化作用的TiB₂质点在金属熔体内会逐渐沉降、聚集，使晶粒细化效果随着时间的延长而降低，其晶粒细化作用最佳时间是加入熔体后5分钟左右。如将细化剂加入出炉流槽中，细化剂在静置炉内需要经历炉内熔体精炼和静置工序，通常耗时约需40-60分钟，然后再铸造，铸造过程通常需要2小时左右，晶粒细化剂在金属熔体中的停留时间太长，细化效果显著降低。

方法M2在铸造过程中，在静置炉后、在线除气系统前的流槽内单丝加入直径为φ10mm的Al-5Ti-1B丝，这种方法晶粒细化效果远较第一种方法好，但存在细化剂质点在在线系统除气内停留时间较长(通常大于5分钟)及在除气除渣过程中被损耗的缺点，并且使细化剂质点随熔体到达结晶器的时间超过最佳细化时间而降低细化效果，难以获得优异的晶粒细化效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种细化效率高，细化剂使用量少的铝合金铸锭的制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种铝合金铸锭晶粒的细化方法，包括：

a)将铝合金熔体从熔炼炉中进入静置炉中进行第一次精炼；

b)将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统进行第二次精炼；

c)第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝；

d)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

优选的，步骤c)中的晶粒细化剂是通过两台喂丝机或一台具有双工位的喂丝机以相同速度双丝送入所述第二流槽中。

优选的，所述喂丝机的进料速度为2～100mm/min。

优选的，所述步骤a)具体为：

a1)将铝合金在熔炼炉熔化成铝液，按合金牌号要求调整好化学成分，将熔体加热至720-770℃，将熔体表面浮渣扒净后，所述铝合金熔体通过出炉流槽进入静置炉；

a2)所述铝合金熔体在静置炉内在惰性气氛中进行炉内进行第一次精炼。

优选的，将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统，在惰性气氛下进行第二次精炼。

优选的，所述第二次精炼的温度为720-770℃。

优选的，所述惰性气氛为氮气气氛、氩气气气氛或氖气气氛。

优选的，所述步骤d)具体为：

d1)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入过滤系统过滤；

d2)过滤后的铝合金熔体进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

优选的，整个制备过程持续0.5～1.5h。

本发明将Al-5Ti-1B丝加入位置改为在线除气系统后、过滤系统前的流槽内，克服了细化剂质点在除气系统内较长时间停留造成的损耗以及细化剂质点到达结晶器可能超过最佳细化时间的问题，能够将加入Al-5Ti-1B丝后的铝熔体到达结晶器的时间控制在5分钟左右，使细化剂质点始终处于最佳细化时间内，获得均匀、细小的铸锭晶粒，在细化剂使用量下降近20％的情况下细化效果更优异。

本发明将Al-5Ti-1B丝直径从φ10mm改为φ7mm并双丝加入，解决了Al-5Ti-1B丝加入位置改为在线除气系统后、过滤系统前的流槽内将会遇到铝熔体温度下降而导致的细化剂熔化、溶解、扩散不够充分的问题，促使细化剂接触铝熔体后能快速熔化、溶解、扩散，确保晶粒细化效果稳定、可靠。

附图说明

图1现有技术提供的铝合金铸锭的制备工艺流程图；

图2本发明实施例1提供的铝合金铸锭的制备工艺流程图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法，包括，a)将铝合金熔体从熔炼炉中进入静置炉中进行第一次精炼；

b)将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统进行第二次精炼；

c)第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝。

d)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

为了克服现有技术中的缺点，本发明提供了一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法，其中铝合金熔体的制备以及精炼过程如下：

首先制备铝合金熔体：a1)将铝合金在熔炼炉熔化成铝液，按合金牌号要求调整好化学成分，将熔体加热至720-770℃，将熔体表面浮渣扒净后，所述铝合金熔体通过出炉流槽进入静置炉；

a2)所述铝合金熔体在静置炉内在惰性气氛中进行炉内进行第一次精炼。

在熔铸生产过程中，铝合金在熔炼炉熔化成铝液即铝熔体后，按合金牌号要求调整好化学成分，调整熔体温度在720-770℃间，把熔体表面浮渣扒净后，通过出炉流槽把熔体导入静置炉。熔体在静置炉内吹入惰性气氛进行第一次精炼约20分钟，然后静置25～35分钟，熔体温度同时也得到相应调整，使温度更加接近需要的设定值。如果温度合适，铸造其他准备工作也完成，就可开始铸造。

然后将所述铝合金熔体从静置炉通过第一流槽流入在线除气系统，熔体在在线除气系统内，在惰性气氛中进行熔体第二次精炼，达到去除熔体中氢的目的，同时还可去除熔体中部分浮渣。在线除气系统通常采用箱体结构设计，箱体根据生产的合金品种和铸锭规格而对铝熔体有不同的容量，熔体在箱体内停留时间一般约5-10分钟。按照本发明所述惰性气氛优选为氮气气氛、氩气气氛或氖气气氛。

然后将所述第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时，向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝。按照本发明所述晶粒细化剂是通过两台喂丝机或一台具有双工位的喂丝机以相同速度双丝送入所述第二流槽中。使用喂丝机使两条Al-5Ti-1B丝匀速的进入所述第二流槽，计算喂丝机喂料速度时，遵循Al-5Ti-1B加入总量比传统加入方式少20％的原则。更优选的所述喂丝机的进料速度优选为2～100mm/min，加工所述晶粒细化剂在排气系统中之后的流槽内，克服了细化剂质点在除气系统内较长时间停留造成的损耗以及细化剂质点到达结晶器可能超过最佳细化时间的问题，能够将加入Al-5Ti-1B丝后的铝熔体到达结晶器的时间控制在5分钟左右，使细化剂质点始终处于最佳细化时间内，获得均匀、细小的铸锭晶粒，在细化剂使用量下降近20％的情况下细化效果更优异。

而由于将晶粒细化剂的添加位置改为在排气系统后的流槽内，所以细化剂的熔化、溶解、扩散不够充分，而选用较小直径的l-5Ti-1B丝能够更好的在较低的温度下熔融、溶解、分散。

在第二次精炼后的铝合金熔体中加入晶粒细化剂后，进入铸锭操作。具体为：d1)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入过滤系统过滤；

d2)过滤后的铝合金熔体进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

为了保证铸锭操作制备的铝合金铸锭不出现应力缺陷有选对所述添加晶粒细化剂后的铝合金熔体进行过滤操作。进入在线过滤系统，在过滤箱内，熔体中尺寸较大的夹杂物被过滤掉。这时相对干净的熔体通过流槽进入结晶器凝固成型而被铸造成需要的铸锭。

熔体在在线除气系统内经过除气处理后，进入在线过滤系统，在过滤箱内，熔体中尺寸较大的夹杂物被过滤掉。这时相对干净的熔体通过流槽进入结晶器凝固成型而被铸造成需要的铸锭。

本发明将Al-5Ti-1B丝加入位置改为在线除气系统后、过滤系统前的流槽内，克服了细化剂质点在除气系统内较长时间停留造成的损耗以及细化剂质点到达结晶器可能超过最佳细化时间的问题，能够将加入Al-5Ti-1B丝后的铝熔体到达结晶器的时间控制在5分钟左右，使细化剂质点始终处于最佳细化时间内，获得均匀、细小的铸锭晶粒，在细化剂使用量下降近20％的情况下细化效果更优异。

本发明将Al-5Ti-1B丝直径从φ10mm改为φ7mm并双丝加入，解决了Al-5Ti-1B丝加入位置改为在线除气系统后、过滤系统前的流槽内将会遇到铝熔体温度下降而导致的细化剂熔化、溶解、扩散不够充分的问题，促使细化剂接触铝熔体后能快速熔化、溶解、扩散，确保晶粒细化效果稳定、可靠。

实施例1

如图2所示，在熔铸生产过程中，铝合金在熔炼炉S21中熔化成铝液即铝熔体后，按合金牌号要求调整好化学成分，调整熔体温度在750℃恒温，把熔体表面浮渣扒净后，所述铝合金熔体通过出炉流槽S22把进入静置炉S23。所述铝合金熔体沿着箭头方向流动。

铝合金熔体在静置炉S23内，在氮气气氛下，进行炉内第一次精炼约20分钟，然后静置约30分钟，熔体温度同时也得到相应调整，使温度更加接近需要的设定值。如果温度合适，铸造其他准备工作也完成，就可开始铸造。

铸造过程中，铝熔体从静置炉S23通过第一流槽S24流入在线除气系统S25，铝合金熔体在在线除气系统内，再次吹入惰性气氛进行熔体第二次精炼，达到去除熔体中氢的目的，同时还可去除熔体中部分浮渣。在线除气系统通常采用箱体结构设计，箱体根据生产的合金品种和铸锭规格而对铝熔体有不同的容量，熔体在箱体内停留时间一般约5分钟。

然后将所述第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时S27，向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝S26。按照本发明所述晶粒细化剂是通过一台具有双工位的喂丝机S210以相同速度双丝送入所述第二流槽中。使用喂丝机使两条Al-5Ti-1B丝匀速的进入所述第二流槽，计算喂丝机喂料速度时，遵循Al-5Ti-1B加入总量比传统加入方式少20％的原则。更优选的所述喂丝机的进料速度优选为2～100mm/min，

熔体在在线除气系统内经过除气处理后，通过第二流槽进入在线过滤系统S28，在过滤箱内，熔体中尺寸较大的夹杂物被过滤掉。这时相对干净的熔体通过流槽进入结晶器S29凝固成型而被铸造成需要的铸锭。

比较例1

如图2所示，在熔铸生产过程中，铝合金在熔炼炉S11中熔化成铝液即铝熔体后，按合金牌号要求调整好化学成分，调整熔体温度在750℃恒温，把熔体表面浮渣扒净后，所述铝合金熔体通过出炉流槽S12把进入静置炉S13。所述铝合金熔体沿着箭头方向流动。

铝合金熔体在静置炉S13内，在氮气气氛下，进行炉内第一次精炼约20分钟，然后静置约30分钟，熔体温度同时也得到相应调整，使温度更加接近需要的设定值。如果温度合适，铸造其他准备工作也完成，就可开始铸造。

铸造过程中，铝熔体从静置炉S13通过第一流槽S14流入在线除气系统S15，铝合金熔体在在线除气系统内，再次吹入惰性气氛进行熔体第二次精炼，达到去除熔体中氢的目的，同时还可去除熔体中部分浮渣。在线除气系统通常采用箱体结构设计，箱体根据生产的合金品种和铸锭规格而对铝熔体有不同的容量，熔体在箱体内停留时间一般约5分钟。

铸造生产过程中，传统的晶粒细化剂加入位置有如图1中的方法M1和方法M2。方法M1是在熔炼炉出炉流槽S12中加入Al-5Ti-1B块，方法M2是在在铸造过程中，在静置炉后、在线除气系统前的第一流槽S14内使用喂丝机S110单丝直径为φ10mm的Al-5Ti-1B丝S111加入所述铝合金熔体中。

熔体在在线除气系统内经过除气处理后，通过第二流槽S16进入在线过滤系统S17，在过滤箱内，熔体中尺寸较大的夹杂物被过滤掉。这时相对干净的熔体通过流槽进入铸造炉S18中的结晶器S19凝固成型而被铸造成需要的铸锭。

实施例1提供的制备方法制备的晶粒细化铝合金铸锭的全程时间为1小时。比现有技术缩短将近一小时。晶粒细化剂的用量比现有技术减少20％。

以上对本发明提供的一种晶粒细化的铝合金铸锭的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种铝合金铸锭晶粒的细化方法，其特征在于，包括：

a)将铝合金熔体从熔炼炉中进入静置炉中进行第一次精炼；

b)将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统进行第二次精炼；

c)第二次精炼的铝合金熔体通过第二流槽时向所述第二次精炼的铝合金熔体中加入晶粒细化剂；所述晶粒细化剂选用直径为φ7mm的Al-5Ti-1B丝；

d)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

2.根据权利要求1所述的细化方法，其特征在于，步骤c)中的晶粒细化剂是通过两台喂丝机或一台具有双工位的喂丝机以相同速度双丝送入所述第二流槽中。

3.根据权利要求1所述的细化方法，其特征在于，所述喂丝机的进料速度为2～100mm/min。

4.根据权利要求1所述的细化方法，其特征在于，所述步骤a)具体为：

a1)将铝合金在熔炼炉熔化成铝液，按合金牌号要求调整好化学成分，将熔体加热至720-770℃，将熔体表面浮渣扒净后，所述铝合金熔体通过出炉流槽进入静置炉；

a2)所述铝合金熔体在静置炉内在惰性气氛中进行炉内进行第一次精炼。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将第一次精炼的铝合金熔体从静置炉通过第一流槽进入排气系统，在惰性气氛下进行第二次精炼。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二次精炼的温度为720-770℃。

7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气气氛、氩气气气氛或氖气气氛。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)具体为：

d1)加入晶粒细化剂的铝合金熔体通过第二流槽进入过滤系统过滤；

d2)过滤后的铝合金熔体进入铸造机中进行结晶，得到铝合金铸锭。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，整个制备过程持续0.5～1.5h。

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