CN102672151A - 铝合金大规格细晶铸锭的制备方法 - Google Patents

铝合金大规格细晶铸锭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，包括如下步骤：准备原料，将原料置人熔炼炉内熔化并升温至750℃以上后开始精炼，在精炼20min～40min后取样分析，继续升温至755℃～770℃得到铝合金熔液，根据取样分析结果补料，同时向熔炼炉加入晶粒细化剂，晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加1kg～1.5kg晶粒细化剂；铝合金熔液加入晶粒细化剂后充分搅拌，再静置15min～20min，然后开始铸造，铝合金熔液从熔炼炉内流出至流槽，然后经在线除气装置除气、经陶瓷过滤板过滤后注入到结晶器中，铸造速度为48mm/min～55mm/min，冷却水压为0.06～0.10MPa；其中，向流槽中的铝合金熔液以2.5m/min～3.0m/min的速度加入晶粒细化剂。本发明方法制备的铝合金大规格铸锭晶粒细小，组织致密，满足高要求工业型材的用料要求。

Description

铝合金大规格细晶铸锭的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金铸锭方法，尤其涉及一种铝合金大规格细晶铸锭的制备方法。 
背景技术
用于生产工业型材的铝合金大规格圆铸锭，往往对其晶粒及组织的要求比较严格。现有技术中，生产铝合金大规格圆铸锭的工艺为：将原料熔化、扒渣、合金化、精炼、扒渣、静置、铸造、锯切、均质，这样的工艺，在生产此种铝合金大规格圆铸锭的过程中，由于铸造时间长，流槽、分流盘面积大，铝溶液的散热速度较快，低温及液面的扰动可以导致结晶组织中出现光亮晶粒，达不到生产使用要求。
由此可见，如何进行工艺改进，使得得到铝合金铸锭晶粒得以细化，组织致密度提高，消除光亮晶粒，是本领域目前需要解决的技术问题。 
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，减小晶粒，提高组织的致密度。 
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是： 
一种铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，包括如下步骤：准备原料，将原料置入熔炼炉内熔化并升温至750℃以上后开始精炼，在精炼20min～40min后取样分析，继续升温至755℃～770℃得到铝合金熔液，根据取样分析结果补料，同时向熔炼炉加入晶粒细化剂，晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加1kg～1.5kg晶粒细化剂；铝合金熔液加入晶粒细化剂后充分搅拌，再静置 15min～20min，然后开始铸造，铝合金熔液从熔炼炉内流出至流槽，然后经在线除气装置除气、经陶瓷过滤板过滤后注入到结晶器中，铸造速度为48mm/min～55mm/min，冷却水压为0.06～0.10Mpa；其中，向流槽中的铝合金熔液以2.5m/min～3.0m/min的速度加入晶粒细化剂。 
优选地，按以下配比准备原料，各金属元素的质量百分数含量为：Al：98.5～98.6、Cu≤0.10、Fe≤0.15、Si：0.43～0.47、Mg：0.47～0.51、Mn：0.07～0.09、Cr：0.07～0.09、Ti≤0.05、Ni≤0.05、Zn≤0.05，其他杂质单个≤0.05，其他杂质总和≤0.1。 
优选地，精炼采用纯氮气吹粉精炼。 
优选地，所述晶粒细化剂为铝钛硼晶粒细化剂或钛硼晶粒细化剂。 
优选地，向流槽中加入晶粒细化剂时，采用自动加料装置。 
优选地，向流槽中的铝合金熔液以2.6m/min～2.8m/min的速度加入晶粒细化剂。 
优选地，铸造速度为50mm/min～54mm/min。 
优选地，冷却水压为0.07～0.09Mpa。 
与现有技术相比，本发明铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，通过控制铸造的温度以及采用两次向铝合金熔液中加入细化剂的方式，使得制备的铝合金大规格圆铸锭晶粒细小，组织致密，满足高要求工业型材的用料要求；采用本发明方法制备得到的铝合金大规格圆铸锭，组织缺陷明显减少，成品率从75％提升至95％，有效地提高生产效率，降低生产成本。 
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。 
实施例一 
本实施例中，铝合金铸锭中要求各合金元素的质量百分数含量为：Al：98.5～98.6、Cu≤0.10、Fe≤0.15、Si：0.43～0.47、Mg：0.47～0.51、Mn：0.07～0.09、Cr：0.07～0.09、Ti≤0.05、Ni≤0.05、Zn≤0.05，其他杂质单个≤0.05，其他杂质总和≤0.1。 
根据以上合金成分，计算出所需的铝锭、铝硅合金、铝锰合金、铝铬合金、镁锭用量，然后按照投料、熔化、精炼、扒渣、合金化、精炼、扒渣、静置、铸造、锯切、均质即得。其中，本实施例中，投料、熔化、精炼、扒渣、合金化这些步骤均同于现有技术中生产普通铸锭的工艺，此处不再赘述，以下就精炼、静置、铸造步骤进行详细说明： 
将铝合金溶液温度升至750℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间20min，取样做炉前化学成分分析，此时，炉内温度有所下降，所以继续升温至755℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼晶粒细化剂(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置15min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在48mm/min，冷却水压0.06Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)3.0m/min。 
实施例二 
本实施例中，与实施例一的不同之处为：精炼、静置、铸造步骤，具体如下： 
将铝合金溶液温度升至755℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间25min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至760℃，根据炉前分析 结果补料，此时向炉内加入钛硼丝并充分搅拌，此处钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.2kg钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置20min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在55mm/min，冷却水压0.10Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)3.0m/min。 
实施例三 
本实施例中，与实施例一的不同之处为精炼、静置、铸造步骤，具体为： 
将铝合金溶液温度升至752℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间25min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至765℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼丝(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.4kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置18min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在50mm/min，冷却水压0.08Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)2.8m/min。 
实施例三 
本实施例中，与实施例一的不同之处为精炼、静置、铸造步骤，具体为： 
将铝合金溶液温度升至754℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间30min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至768℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼丝(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.5kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置19min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线 除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在52mm/min，冷却水压0.07Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)2.9m/min。 
实施例四 
本实施例中，与实施例一的不同之处为精炼、静置、铸造步骤，具体为： 
将铝合金溶液温度升至755℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间35min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至770℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼丝(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.5kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置16min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在54mm/min，冷却水压0.08Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)2.6m/min。 
实施例五 
本实施例中，与实施例一的不同之处为精炼、静置、铸造步骤，具体为： 
将铝合金溶液温度升至756℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间38min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至760℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼丝(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.1kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置17min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在49mm/min，冷却水压0.09Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)2.9m/min。 
实施例六 
本实施例中，与实施例一的不同之处为精炼、静置、铸造步骤，具体为： 
将铝合金溶液温度升至760℃，开始精炼操作，精炼方式为纯氮气吹粉精炼，精炼时间37min，取样做炉前化学成分分析，继续升温至768℃，根据炉前分析结果补料，此时向炉内加入铝钛硼丝(Al5Ti1B)并充分搅拌，此处铝钛硼晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加入1.2kg铝钛硼晶粒细化剂；化学成分合格后静置16min开始铸造；流槽、过滤箱分流盘均要经过充分烘烤。铝液经过在线除气装置、40ppi陶瓷过滤板注入结晶器，铸造速度控制在55mm/min，冷却水压0.1Mpa。其中，还要通过自动喂丝装置(即自动加料装置)向流槽中的铝合金溶液加入铝钛硼晶粒细化剂，喂丝速度(也即加料速度)3.0m/min。 
将现有技术中采用普通工艺得到的铝合金圆铸锭作为对照例，对对照例及本发明前述实施例得到的铝合金圆铸锭进行性能测评，结果如下： 
  序号   组织致密度   晶粒大小   有无光亮结晶
  实施例一   无疏松、缩孔   一级   无
  实施例二   无疏松、缩孔   一级   无
  实施例三   无疏松、缩孔   一级   无
  实施例四   无疏松、缩孔   一级   无
  实施例五   无疏松、缩孔   一级   无
  实施例六   无疏松、缩孔   一级   无
  对照例   出现疏松、缩孔   二级   有
以上对本发明进行了详细介绍，文中应用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 (8)

1.一种铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：准备原料，将原料置入熔炼炉内熔化并升温至750℃以上后开始精炼，在精炼20min～40min后取样分析，继续升温至755℃～770℃得到铝合金熔液，根据取样分析结果补料，同时向熔炼炉加入晶粒细化剂，晶粒细化剂的加入量为：1吨铝合金熔液中加1kg～1.5kg晶粒细化剂；铝合金熔液加入晶粒细化剂后充分搅拌，再静置20min～30min，然后开始铸造，铝合金熔液从熔炼炉内流出至流槽，然后经在线除气装置除气、经陶瓷过滤板过滤后注入到结晶器中，铸造速度为48mm/min～55mm/min，冷却水压为0.06～0.10Mpa；其中，向流槽中的铝合金熔液以2.5m/min～3.0m/min的速度加入晶粒细化剂。
2.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，按以下配比准备原料：各金属元素的质量百分数含量为：Al：98.5～98.6、Cu≤0.10、Fe≤0.15、Si：0.43～0.47、Mg：0.47～0.51、Mn：0.07～0.09、Cr：0.07～0.09、Ti≤0.05、Ni≤0.05、Zn≤0.05，其他杂质单个≤0.05，其他杂质总和≤0.1。
3.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，精炼采用纯氮气吹粉情炼。
4.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，所述晶粒细化剂为铝钛硼晶粒细化剂或钛硼晶粒细化剂。
5.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，向流槽中加入晶粒细化剂时，采用自动加料装置。
6.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，向流槽中的铝合金熔液以2.6m/min～2.8m/min的速度加入晶粒细化剂。
7.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，铸造速度为50mm/min～54mm/min。
8.根据权利要求1所述的铝合金大规格细晶铸锭的制备方法，其特征在于，冷却水压为0.07～0.09Mpa。
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