CN103710590A - 一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，该铝合金型材各元素组成的质量百分比为：Si0.2-0.4、Mg2.6-3.4、Zn1.2-1.8、Mn0.6-1.2、Ni0.4-0.8、Cr0.3-0.6、Cu0.08-0.14、Ti0.25-0.45、Fe0.1-0.2、Nb0.3-0.5、Sn0.2-0.3、Pt0.05-0.1、As0.04-0.07、Sc0.03-0.05、Pm0.02-0.03、Gd0.01-0.02，余量为Al。本发明制得的铝合金型材综合性能优异，强度高，抗疲劳性好，在恶劣环境下耐腐蚀性强，使用寿命长，完全满足化工热交换器性能要求。

Description

一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，属于铝合金材料加工技术领域。
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，因其密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性、抗蚀性等性能，可加工成各种型材，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。化工热交换器接触到的化学介质都具有一定的腐蚀作用，因此，耐腐蚀性是衡量化工热交换器性能好坏的重要标准，是铝合金热交换器降低成本、提高寿命的关键。然而目前铝合金热交换器在综合性能、耐腐蚀性能上已经无法满足化工日益恶劣的工作环境和条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，提高其耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
    一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照元素质量百分数满足下列要求：Si 0.2-0.4、Mg 2.6-3.4、Zn 1.2-1.8、Mn 0.6-1.2、Ni 0.4-0.8、Cr 0.3-0.6、Cu 0.08-0.14、Ti 0.25-0.45、Fe 0.1-0.2、 Nb 0.3-0.5、Sn 0.2-0.3、Pt 0.05-0.1、As 0.04-0.07、Sc 0.03-0.05、Pm 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至745-755℃，待炉料全部熔化，搅拌25-35min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720-740℃，精炼时间为10-15min，精炼完毕后静置20-30min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为690-710℃，铸造速度为14-18mm/min；
    （2）将铸坯进行均匀化处理：先以80-120℃/h升温至180-240℃，保温2-3h，再以70-90℃/h升温至360-390℃，保温4-6h，然后以60-80℃/h降温至220-250℃，保温3-4h，再以100-150℃/h升温至450-480℃，保温4-8h，然后以140-180℃/h降温至160-180℃，保温1-2h，空冷至室温，然后以200-250℃/h升温至490-520℃，保温5-10h，再以120-160℃/h降温至220-250℃，保温3-5h，空冷至室温；
    （3）将均匀化处理后的铸锭预热至425-455℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为410-430℃，挤压速率为2-4mm/s；
    （4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至220-240℃，保温4-6h，然后以60-80℃/h升温至350-380℃，保温2-3h，再以70-90℃/h降温至170-190℃，保温5-10h，然后放入0-5℃冰盐水中降温至50℃以下，取出以80-120℃/h升温至180-220℃，保温5-8h，再以100-150℃/h升温至475-495℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至250-280℃，保温4-6h，再以70-90℃/h升温至370-410℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h降温至160-190℃，保温5-10h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.5-0.8%；
    （5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以90-110℃/h升温至190-210℃，保温5-10h，再以40-60℃/h降温至70-90℃，保温10-15h，再以30-50℃/h升温至140-160℃，保温8-12h，空冷至室温，再以40-60℃/h升温至95-105℃，保温10-15h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
    所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钾15-20、氯化钠10-15、氟钛酸钾4-7、元明粉3-5、玻璃粉6-9、冰晶石粉4-8、橄榄石5-10、重晶石3-6、光卤石2-4、硬脂酸0.5-1、三聚磷酸钠1-2、木质素磺酸钙2-3；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，720-750℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1180-1240℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至810-840℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
本发明的有益效果：
本发明制得的铝合金型材综合性能优异，强度高，抗疲劳性好，在恶劣环境下耐腐蚀性强，使用寿命长，完全满足化工热交换器性能要求。
具体实施方式    
    一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按照元素质量百分数满足下列要求：Si 0.2-0.4、Mg 2.6-3.4、Zn 1.2-1.8、Mn 0.6-1.2、Ni 0.4-0.8、Cr 0.3-0.6、Cu 0.08-0.14、Ti 0.25-0.45、Fe 0.1-0.2、 Nb 0.3-0.5、Sn 0.2-0.3、Pt 0.05-0.1、As 0.04-0.07、Sc 0.03-0.05、Pm 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至750℃，待炉料全部熔化，搅拌30min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为735℃，精炼时间为15min，精炼完毕后静置30min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为705℃，铸造速度为16mm/min；
    （2）将铸坯进行均匀化处理：先以120℃/h升温至220℃，保温2h，再以80℃/h升温至370℃，保温5h，然后以70℃/h降温至250℃，保温3h，再以120℃/h升温至475℃，保温5h，然后以160℃/h降温至170℃，保温1h，空冷至室温，然后以240℃/h升温至510℃，保温8h，再以150℃/h降温至230℃，保温4h，空冷至室温；
    （3）将均匀化处理后的铸锭预热至435℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为410℃，挤压速率为3mm/s；
    （4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至220℃，保温6h，然后以80℃/h升温至370℃，保温2h，再以90℃/h降温至180℃，保温8h，然后放入1℃冰盐水中降温至50℃以下，取出以120℃/h升温至210℃，保温6h，再以150℃/h升温至490℃，保温1h，然后以100℃/h降温至270℃，保温5h，再以80℃/h升温至390℃，保温3h，然后以120℃/h降温至180℃，保温8h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.7%；
    （5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以95℃/h升温至205℃，保温7h，再以50℃/h降温至80℃，保温15h，再以40℃/h升温至155℃，保温10h，空冷至室温，再以50℃/h升温至105℃，保温12h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
    所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量（kg）的原料：氯化钾15、氯化钠15、氟钛酸钾6、元明粉4、玻璃粉8、冰晶石粉6、橄榄石8、重晶石4、光卤石3、硬脂酸0.5、三聚磷酸钠2、木质素磺酸钙2；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，735℃煅烧3h，冷却至室温后放入浓度为20%的盐酸溶液中浸泡1h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1180℃煅烧2h，冷却至室温，粉碎，过150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，2500rpm高速研磨15min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至820℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌25min，喷射造粒，即得精炼剂。
所得的铝合金型材经检验力学性能为：抗拉强度361Mpa，屈服强度为254Mpa，伸长率为16.6%。

Claims (2)

1.一种化工热交换器用铝合金型材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按照元素质量百分数满足下列要求：Si 0.2-0.4、Mg 2.6-3.4、Zn 1.2-1.8、Mn 0.6-1.2、Ni 0.4-0.8、Cr 0.3-0.6、Cu 0.08-0.14、Ti 0.25-0.45、Fe 0.1-0.2、 Nb 0.3-0.5、Sn 0.2-0.3、Pt 0.05-0.1、As 0.04-0.07、Sc 0.03-0.05、Pm 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02，余量为Al进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至745-755℃，待炉料全部熔化，搅拌25-35min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为720-740℃，精炼时间为10-15min，精炼完毕后静置20-30min，扒渣后进行浇铸，铸造温度为690-710℃，铸造速度为14-18mm/min；
（2）将铸坯进行均匀化处理：先以80-120℃/h升温至180-240℃，保温2-3h，再以70-90℃/h升温至360-390℃，保温4-6h，然后以60-80℃/h降温至220-250℃，保温3-4h，再以100-150℃/h升温至450-480℃，保温4-8h，然后以140-180℃/h降温至160-180℃，保温1-2h，空冷至室温，然后以200-250℃/h升温至490-520℃，保温5-10h，再以120-160℃/h降温至220-250℃，保温3-5h，空冷至室温；
（3）将均匀化处理后的铸锭预热至425-455℃，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为410-430℃，挤压速率为2-4mm/s；
（4）上述挤压出来的铝合金型材强风风冷至220-240℃，保温4-6h，然后以60-80℃/h升温至350-380℃，保温2-3h，再以70-90℃/h降温至170-190℃，保温5-10h，然后放入0-5℃冰盐水中降温至50℃以下，取出以80-120℃/h升温至180-220℃，保温5-8h，再以100-150℃/h升温至475-495℃，保温1-2h，然后以80-120℃/h降温至250-280℃，保温4-6h，再以70-90℃/h升温至370-410℃，保温2-3h，然后以100-150℃/h降温至160-190℃，保温5-10h，空冷至室温后进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.5-0.8%；
（5）将上述拉伸矫直后的铝合金型材进行时效处理：先以90-110℃/h升温至190-210℃，保温5-10h，再以40-60℃/h降温至70-90℃，保温10-15h，再以30-50℃/h升温至140-160℃，保温8-12h，空冷至室温，再以40-60℃/h升温至95-105℃，保温10-15h，空冷至室温，经锯切、精整、检查验收、包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的化工热交换器用铝合金型材的制备方法，其特征在于，所述的精炼剂制备方法如下：a.称取以下重量份的原料：氯化钾15-20、氯化钠10-15、氟钛酸钾4-7、元明粉3-5、玻璃粉6-9、冰晶石粉4-8、橄榄石5-10、重晶石3-6、光卤石2-4、硬脂酸0.5-1、三聚磷酸钠1-2、木质素磺酸钙2-3；b.将橄榄石、重晶石、光卤石混合均匀，720-750℃煅烧2-3h，冷却至室温后放入浓度为15-20%的盐酸溶液中浸泡1-2h，取出用蒸馏水洗涤至中性，烘干，1180-1240℃煅烧1-2h，冷却至室温，粉碎，过100-150目筛与氟钛酸钾、元明粉、玻璃粉、冰晶石粉混合均匀，然后加入硬脂酸、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙，2000-3000rpm高速研磨10-15min，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至810-840℃，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，喷射造粒，即得精炼剂。
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