CN103614581B

CN103614581B - 一种1系铝合金铸锭的生产工艺

Info

Publication number: CN103614581B
Application number: CN201310711286.XA
Authority: CN
Inventors: 廖知坚; 陈瑜; 杨荣东; 牟大强; 孙自鹏; 夏友龙; 代福生
Original assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Current assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103614581A

Abstract

本发明提供了一种1系铝合金铸锭的生产工艺，包括以下步骤：A）将铝锭与纯铝废料在熔炼炉中合金化，所述熔炼炉中钛元素的含量为0.005wt%～0.01wt%；B）将步骤A）得到的合金熔液导入保温炉中进行保温处理，在导炉的过程中添加Al-5Ti-B块；所述保温炉中的钛含量为0.01wt%～0.018wt%；C）将步骤B）得到的合金熔液进行铸造，在所述铸造过程中在除气装置前加入Al-5Ti-B丝，得到1系铝合金铸锭，所述1系铝合金铸锭的钛含量为0.015wt%～0.025wt%。本申请通过使铝合金铸锭中钛元素的含量保持在一个合理范围，为晶粒细化提供了基础，从而使制备的铝合金铸锭的晶粒度为1级。

Description

一种1系铝合金铸锭的生产工艺

技术领域

本发明涉及铝合金的生产工艺技术领域，尤其涉及一种1系铝合金铸锭的生产工艺。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶以及化学工艺中已大量应用。根据铝合金中铝的含量与添加元素的区别，铝合金分为1系铝合金、2系铝合金、3系铝合金、4系铝合金、5系铝合金、6系铝合金、7系铝合金、8系铝合金与9系铝合金，其中1系铝合金属于含铝量最多的一个系列，纯度达到99.00wt%以上。

在制备纯铝系列即1系铝合金铸锭的过程中，往往对其晶粒以及组织的变化要求比较严格。现有技术中，生产铝合金铸锭的工艺为：首先将原料在熔炼炉中熔炼，然后将熔炼后的合金熔液在保温炉中静置、除气、除渣以及最后将合金熔液进行铸造，即得到铝合金铸锭。由于1系铝合金对其晶粒度要求较高，现行纯铝系列铝合金铸锭晶粒细化工艺具体为：将熔炼炉熔体出炉转入保温炉时，在出炉槽上添加0～0.6kg/tAl的Al-5Ti-B块晶粒细化剂，之后在铸造过程中在除气装置前的在线流槽上添加1.0～1.2Kg/tAl的Al-5Ti-B丝晶粒细化剂。

1系铝合金铸锭采用上述晶粒细化工艺，没有考虑到熔体到达保温炉后及过完除气装置后熔体中的实际Ti含量，如果炉料中未使用废料，该工艺熔体Ti主要来自Al-5Ti-B块和Al-5Ti-B丝，到达保温炉的熔体Ti含量一般仅为0.002～0.004%，由于经过除气装置后Ti有一定的损耗，虽然在除气装置前添加1.0～1.2Kg/tAl的Al-5Ti-B丝，但是最终浇铸前熔体Ti一般仅为0.006～0.008%。根据实际检测结果得知，0.006～0.008%的Ti含量不能满足纯铝系列铝合金铸锭一级晶粒度要求，往往铸锭晶粒度为2～5级，并且晶粒尺寸不均匀，出现局部晶粒粗大和羽毛状晶的现象较多，严重影响到后序加工质量要求，尤其是不能满足CTP板和“双零”箔等所用的纯铝系列铝合金铸锭的一级晶粒度要求。由此，本申请提供了一种1系铝合金铸锭的制备工艺。

发明内容

本发明解决的技术问题提供一种具有一级晶粒度的1系铝合金铸锭的生产工艺。

有鉴于此，本申请提供了一种1系铝合金铸锭的生产工艺，包括以下步骤：

A）将铝锭与纯铝废料在熔炼炉中合金化，所述熔炼炉中钛元素的含量为0.005wt%～0.01wt%；

B）将步骤A）得到的合金熔液导入保温炉中进行保温处理，在导炉的过程中添加Al-5Ti-B块，所述保温炉中的钛含量为0.01wt%～0.018wt%；

C）将步骤B）得到的合金熔液进行铸造，在所述铸造过程中在除气装置前加入Al-5Ti-B丝，得到1系铝合金铸锭，所述1系铝合金铸锭的钛含量为0.015wt%～0.025wt%。

优选的，在步骤A）之前还包括配料的过程，所述配料的过程具体为：

将纯铝废料进行检测，计算纯铝废料中的钛元素含量，根据所述计算结果确定是否添加Al-Ti中间合金。

优选的，步骤A）具体为：

将纯铝废料在熔炼炉中合金化，检测熔炼炉中合金熔液的钛元素含量，若所述钛元素含量为0.005wt%～0.01wt%，则不添加Al-Ti中间合金；若所述钛元素含量低于0.005wt%～0.01wt%，则添加Al-Ti中间合金，使合金熔体中钛元素的含量为0.005wt%～0.01wt%。

优选的，步骤B）具体为：

将步骤A）得到的合金熔液由熔炼炉转入保温炉进行保温处理，在导炉的过程中添加1.0～1.5kg/tAl的Al-5Ti-B块，检测保温处理后的合金熔液中钛元素的含量，若所述钛元素的含量低于0.01%，则再次添加Al-5Ti-B块，使合金熔体中钛元素的含量达到0.01%～0.018%；若所述钛元素的含量为0.01%～0.018%，则不添加Al-5Ti-B块。

优选的，步骤C）中所述Al-5Ti-B丝的加入量为1.4～1.8kg/tAl。

优选的，所述1系铝合金铸锭的晶粒度为1级。

与现有技术相比，本申请提供了一种1系铝合金铸锭的生产工艺。在生产1系铝合金的过程中，本申请通过控制熔炼炉中钛含量为0.005wt%～0.01wt%，在保温炉中控制熔体中钛含量为0.01wt%～0.018wt%，最终通过在除气装置前添加Al-5Ti-B丝，使铸锭的钛含量为0.015wt%～0.025wt%；本申请通过控制每个阶段合金熔液中钛元素的含量，使最终铸锭中钛元素含量在一个较低的水平，防止化合物增多和聚集，同时使在除气装置损耗的钛及时得到补充，保证了铸锭中钛元素的含量，为铸锭的晶粒细化提供了条件，使制备的铸锭的晶粒度为1级。另外，本申请在生产铝合金铸锭的过程中，合理搭配细化剂Al-Ti中间合金、Al-5Ti-B块与Al-5Ti-B丝的用量，减少了Al-5Ti-B丝细化剂的用量，从而降低了生产成本。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明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，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种1系铝合金铸锭的生产工艺，包括以下步骤：

按照本发明，在进行1系铝合金铸锭生产之前，按照1系铝合金铸锭对铝元素含量的要求进行配料，即使1系铝合金铸锭中铝元素的含量大于等于99.00wt%。为了节约成本，本申请选择Al99.7铝锭和纯铝废料作为1系铝合金铸锭制备的原料，所述纯铝废料为工业生产中废弃的纯铝，可以为纯铝铸锭或纯铝板材等废料。为了保证1系铝合金铸锭制备过程中细化剂钛元素的含量，本申请优选对配料后的纯铝废料进行检测，计算出所述纯铝废料中钛元素的含量，然后根据计算结果确定在配料中是否添加Al-Ti中间合金。由于在铝合金制备过程中，不添加细化剂的铝合金铸锭的晶粒粗大、柱状晶发达，深冲性能差，因此，本发明加入含有Ti元素的细化剂使铝合金铸锭细化，提高铝合金铸锭的力学性能，改善铝合金铸锭的表面质量，提高产品的成品率。

在纯铝废料配料之后，则将纯铝废料在熔炼炉中进行熔炼，使纯铝废料合金化，得到合金熔液，所述合金熔液中钛元素的含量为0.005wt%～0.01wt%。所述合金化的温度优选为740℃～770℃。在此过程中，本申请优选检测了熔炼炉中钛元素的含量，若钛元素的含量低于0.005%，则在所述合金熔液中补添Al-Ti中间合金，使合金熔液中钛元素的含量为0.005%～0.01%。所述Al-Ti中间合金优选为Al-4Ti中间合金。

本发明然后将熔炼炉中的合金熔体由熔炼炉转入保温炉，在导炉的过程中添加Al-5Ti-B块，转入保温炉的合金熔液进行保温、静置；进入保温炉的合金熔体中钛元素的含量控制为0.01%～0.018%。按照本发明，若所述保温炉中合金熔体中钛元素的含量低于0.01%，则再次添加细化剂，若所述合金熔体中钛元素的含量为0.01%～0.018%，则优选不添加细化剂。所述细化剂优选为Al-5Ti-B块。所述导炉过程中Al-5Ti-B块的加入量优选为1.0～1.5kg/tAl。

按照本发明，熔炼后的合金熔体经过保温炉的保温处理后，进行铸造。由于铸造过程的在线除气过程中细化剂钛元素的损耗较大，因此在线除气过程中需要加入细化剂，以保证浇铸后铸锭中钛元素的含量为0.015%～0.025%，使铸锭中钛元素能够具有较好的细化作用。所述细化剂优选为Al-5Ti-B丝。根据铸造过程中合金熔体中钛元素的含量，所述Al-5Ti-B丝的加入量优选为1.4～1.8kg/tAl。本申请所述铸造优选为半连续铸造，所述半连续铸造的温度优选为710～730℃，更优选为720℃～730℃；所述半连续铸造的速度优选为40～60mm/min，更优选为45～50mm/min。所述半连续铸造中冷却水量优选为150m³/t～300m³/t，更优选为180m³/t～260m³/t，更优选为190m³/t～240m³/t。

本申请在制备1系铝合金铸锭的过程中，根据炉料中废料的使用量及废料中的钛含量精确的计算配料工序需要的Al-Ti中间合金的用量，确保熔炼炉中合金熔体的钛含量为0.005%～0.01%，将熔炼炉中的合金熔体转入保温炉后合金熔体中钛元素的含量控制为0.01%～0.018%，最终通过在在线除气过程中添加Al-5Ti-B丝细化剂，控制铸锭中钛元素的含量为0.015%～0.025%。本申请在1系铝合金铸锭生产的过程中精确控制每个阶段中钛元素的含量，通过添加细化剂，使Ti、B的含量在一个较低的水平，防止化合物增多和集聚，同时也能使细化剂钛能够充分发挥作用，为铸锭的晶粒细化提供了条件。另外，在保证铸锭晶粒细化的基础上，通过合理搭配Al-Ti中间合金、Al-5Ti-B块、Al-5Ti-B丝的用量，较大幅度的减少了Al-5Ti-B丝的用量，降低了生产成本。实验结果证明，本申请生产的1系铝合金铸锭的晶粒度为1级。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的1系铝合金铸锭的生产方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将15吨Al99.7铝锭和15吨纯铝废弃板材于熔炼炉中直接合金化，得到合金熔液，检测合金熔液中钛元素的含量为0.006wt%，将熔炼炉中的合金熔体转入保温炉中，导炉过程添加1.0kgAl-5Ti-B块，然后在保温炉进行精炼、除气、除渣、搅拌、扒渣后静置，检测静置后的合金熔体中钛元素的含量为0.009wt%，在静置后的合金熔体中添加0.8kg/tAl的Al-5Ti-B块，使保温炉的合金熔体中钛元素的含量为0.010～0.018wt%；将处理后的合金熔液进行浇铸，浇铸过程中在在线除气装置前加入1.5kg/tAlKBM公司提供的Al-5Ti-B丝，使浇铸后铸锭的钛含量为0.020wt%，合金熔体浇铸后即得到1系铝合金铸锭。实验结果证明，本实施例制备的1系铝合金铸锭的晶粒度为1级，铝元素的含量为99.60wt%。

实施例2

将20吨Al99.7铝锭和10吨纯铝废弃板材于熔炼炉中直接合金化，得到合金熔液，检测合金熔液中钛元素的含量为0.004wt%，在熔炼炉中加入1.0kg/tAl的Al-Ti中间合金，使熔炼炉中钛元素的含量为0.008wt%，再次进行熔炼；将熔炼炉中的合金熔体转入保温炉中，导炉过程添加1.0kgAl-5Ti-B块，然后在保温炉进行精炼、除气、除渣、搅拌、扒渣后静置，检测静置后的合金熔体中钛元素的含量为0.010wt%；将保温炉中的合金熔液进行浇铸，浇铸过程中在在线除气装置前加入KBM公司提供的1.4kg/tAl的Al-5Ti-B丝，使浇铸后铸锭的钛含量为0.015wt%，合金熔体浇铸后即得到1系铝合金铸锭。实验结果证明，本实施例制备的1系铝合金铸锭的晶粒度为1级，铝元素的含量为99.6wt%。

实施例3

将10吨Al99.7铝锭和20吨纯铝板材于熔炼炉中直接合金化，得到合金熔液，检测合金熔液中钛元素的含量为0.010wt%；将熔炼炉中的合金熔体转入保温炉中，导炉过程添加1.4kgAl-5Ti-B块，然后在保温炉进行精炼、除气、除渣、搅拌与扒渣后静置，检测静置后的合金熔体中钛元素的含量为0.015wt%，在静置后的合金熔体中添加0.8kg/tAl的Al-5Ti-B块，使保温炉中钛元素含量为0.018%；将处理后的合金熔液进行浇铸，浇铸过程中在在线除气装置前加入KBM公司提供的1.8kg/tAl的Al-5Ti-B丝，使浇铸后铸锭的钛含量为0.025wt%，合金熔体浇铸后即得到1系铝合金铸锭。实验结果证明，本实施例制备的1系铝合金铸锭的晶粒度为1级，铝元素的含量为99.6wt%。

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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种1系铝合金铸锭的生产工艺，包括以下步骤：

A)将铝锭与纯铝废料在熔炼炉中合金化，所述熔炼炉中钛元素的含量为0.005wt％～0.01wt％；

B)将步骤A)得到的合金熔液导入保温炉中进行保温处理，在导炉的过程中添加Al-5Ti-B块；所述保温炉中的钛含量为0.01wt％～0.018wt％；

C)将步骤B)得到的合金熔液进行铸造，在所述铸造过程中在除气装置前加入Al-5Ti-B丝，得到1系铝合金铸锭，所述1系铝合金铸锭的钛含量为0.015wt％～0.025wt％。

2.根据权利要求1所述的1系铝合金铸锭的生产工艺，其特征在于，在步骤A)之前还包括配料的过程，所述配料的过程具体为：

将铝锭和纯铝废料进行检测，计算其中的钛元素含量，根据所述计算结果确定是否添加Al-Ti中间合金。

3.根据权利要求1或2所述的1系铝合金铸锭的生产工艺，其特征在于，步骤A)具体为：

将纯铝废料和铝锭在熔炼炉中合金化，检测熔炼炉中合金熔液的钛元素含量，若所述钛元素含量为0.005wt％～0.01wt％，则不添加Al-Ti中间合金；若所述钛元素含量低于0.005wt％，则添加Al-Ti中间合金，使合金熔体中钛元素的含量为0.005wt％～0.01wt％。

4.根据权利要求1或2所述的1系铝合金铸锭的生产工艺，其特征在于，步骤B)具体为：

将步骤A)得到的合金熔液由熔炼炉转入保温炉中进行保温处理，在导炉的过程中添加1.0～1.5kg/tAl的Al-5Ti-B块，检测保温处理后的合金熔液中钛元素的含量，若所述钛元素的含量低于0.01％，则再次添加Al-5Ti-B块，使合金熔体中钛元素的含量达到0.01％～0.018％；若所述钛元素的含量为0.01％～0.018％，则不添加Al-5Ti-B块。

5.根据权利要求1所述的1系铝合金铸锭的生产工艺，其特征在于，步骤C)中所述Al-5Ti-B丝的加入量为1.4～1.8kg/tAl。

6.根据权利要求1所述的1系铝合金铸锭的生产工艺，其特征在于，所述1系铝合金铸锭的晶粒度为1级。