CN104264015B - 一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法 - Google Patents

一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法 Download PDF

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一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，本发明涉及铝合金扁锭的制造方法。本发明要解决现有复合材料的芯子主要为3003合金，而3003合金因合金化程度低，强度不高，其很难满足现在市场对高性能复合材料的要求的问题。方法：一、熔炼；二、成型，即得到高强防锈铝合金扁锭。本发明用于高强防锈铝合金扁锭的制造。

Description

一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金扁锭的制造方法。
背景技术
由于复合材料具有较强的强度、良好的散热性以及轻质防锈的特点，在机械设备制造尤其是在特殊装备中广发的应用，而且使用的范围越来越广泛。一直以来复合材料的芯子主要为3003合金，随着市场的发展，对复合材料的性能要求越来越高，而3003合金因合金化程度低，强度不高，因此，其很难满足现在市场对高性能复合材料的要求。
发明内容
本发明要解决现有复合材料的芯子主要为3003合金，而3003合金因合金化程度低，强度不高，其很难满足现在市场对高性能复合材料的要求的问题，而提供一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法。
一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、熔炼：按质量分数0.65％～1.0％Si、1.4％～1.8％Mn、1.3％～1.7％Zn、0.05％～0.2％Zr、0.02％～0.04％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金，在温度为720℃～760℃的天燃气炉中熔炼至纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金完全熔化，然后在温度为720℃～760℃及搅拌速度为10r/min～15r/min的条件下搅拌熔体5min～10min，即得到铝合金熔液；
二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为710℃～730℃及氩气保护下精炼10min～20min，再在温度为710℃～730℃及氩气保护下静置20min～30min，得到铸造熔体，然后将铸造熔体转注至结晶器，并在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为50mm/min～60mm/min，冷却水温度为15℃～25℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成高强防锈铝合金扁锭；
所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h～65m3/h，至铸造长度为100mm～150mm后，冷却水流量调至65m3/h～80m3/h。
本发明的有益效果是：一、本法明采用天然气熔化，提高了铝合金扁锭生产的效率；
二本发明在成型过程中采用黄铜质的结晶器，提高了成型过程中的热量扩散程度；
三、本发明选用在黄铜质的结晶器上部糊制具有隔热作用的3mm厚度的硅酸铝毡，且硅酸铝毡上涂有润滑石墨粉，降低合金成型过程中的结晶区域，减少生产过程中铸锭与结晶器的摩擦，保证铸锭的表面质量；
四，本发明在铸造熔体转注至结晶器是通过漏斗供流，保证液面平稳；
五，本发明通过漏斗供流将铸造熔体转注至结晶器，保证了结晶器中的合金上面部分为液态，降低了铝液中杂质凝入铸锭，保证了铸锭的内部质量；
六、本发明制备的高强防锈铝合金扁锭在保证具备3003合金优良延展(伸长率可达28.8％以上)、防锈以及焊接性能的同时，通过提高合金化程度而使得强度(抗拉强度可达134MPa以上，屈服强度可达77.2MPa以上)大大提高，用这种合金代替传统的3003合金做复合材料的芯子，可大大提高复合材料的性能，以满足新的市场条件下对复合材料的要求。通过本发明生产本年铸锭成品量除以本年铸锭投料量得到成品率，最终成品率达到了92.8％。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式所述的一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、熔炼：按质量分数0.65％～1.0％Si、1.4％～1.8％Mn、1.3％～1.7％Zn、0.05％～0.2％Zr、0.02％～0.04％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金，在温度为720℃～760℃的天燃气炉中熔炼至纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金完全熔化，然后在温度为720℃～760℃及搅拌速度为10r/min～15r/min的条件下搅拌熔体5min～10min，即得到铝合金熔液；
二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为710℃～730℃及氩气保护下精炼10min～20min，再在温度为710℃～730℃及氩气保护下静置20min～30min，得到铸造熔体，然后将铸造熔体转注至结晶器，并在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为50mm/min～60mm/min，冷却水温度为15℃～25℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成高强防锈铝合金扁锭；
所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h～65m3/h，至铸造长度为100mm～150mm后，冷却水流量调至65m3/h～80m3/h。
本具体实施方式在保证原来防锈铝合金性能的同时，通过加入Si、Zn、Zr等元素，提高其合金化程度，优化晶粒组织，大大提高其强度。
本实施方式的有益效果是：一、本实施方式采用天然气熔化，提高了铝合金扁锭生产的效率；
二本实施方式在成型过程中采用黄铜质的结晶器，提高了成型过程中的热量扩散程度；
三、本实施方式选用在黄铜质的结晶器上部糊制具有隔热作用的3mm厚度的硅酸铝毡，且硅酸铝毡上涂有润滑石墨粉，降低合金成型过程中的结晶区域，减少生产过程中铸锭与结晶器的摩擦，保证铸锭的表面质量；
四，本实施方式在铸造熔体转注至结晶器是通过漏斗供流，保证液面平稳；
五，本实施方式通过漏斗供流将铸造熔体转注至结晶器，保证了结晶器中的合金上面部分为液态，降低了铝液中杂质凝入铸锭，保证了铸锭的内部质量；
六、本实施方式制备的高强防锈铝合金扁锭在保证具备3003合金优良延展(伸长率可达28.8％以上)、防锈以及焊接性能的同时，通过提高合金化程度而使得强度(抗拉强度可达134MPa以上，屈服强度可达77.2MPa以上)大大提高，用这种合金代替传统的3003合金做复合材料的芯子，可大大提高复合材料的性能，以满足新的市场条件下对复合材料的要求。通过本实施方式生产本年铸锭成品量除以本年铸锭投料量得到成品率，最终成品率达到了92.8％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为±5℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤二中所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h，至铸造长度为100～150mm后，冷却水流量调至80m3/h。其它与具体实施方式一或二相同。
本实施方式在铸造生产过程中，开始采用低水流量，待铸锭生产至100mm-150mm时将水流量提高，缓减铸锭开始时收缩大的倾向，保证铸锭形状。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述的结晶器为黄铜质的结晶器。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述的结晶器上部糊制具有隔热作用的3mm厚度的硅酸铝毡。其它与具体实施方式一至四相同。
本具体实施方式选用在黄铜质的结晶器上部糊制具有隔热作用的3mm厚度的硅酸铝毡，且硅酸铝毡上涂有润滑石墨粉，降低合金的结晶区，提高铸锭的表面质量。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的硅酸铝毡上涂有润滑石墨粉。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中将铸造熔体转注至结晶器是通过漏斗供流。其它与具体实施方式一至六相同。
本具体实施方式在铸造熔体转注至结晶器是通过漏斗供流，保证液面平稳，结晶器内上部金属为液态，防止铸锭夹渣，确保铸锭内部质量。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中按质量分数0.8％Si、1.5％Mn、1.4％Zn、0.08％Zr、0.025％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金。其它与具体实施方式一至七相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
本实施例所述的一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、熔炼：按质量分数0.8％Si、1.5％Mn、1.4％Zn、0.08％Zr、0.025％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金，在温度为740℃的天燃气炉中熔炼至纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金完全熔化，然后在温度为740℃及搅拌速度为10r/min的条件下搅拌熔体8min，即得到铝合金熔液；
二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为720℃及氩气保护下精炼10min，再在温度为720℃及氩气保护下静置20min，得到铸造熔体，然后将铸造熔体转注至结晶器，并在铸造温度为725℃、铸造速度为50mm/min，冷却水温度为20℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成高强防锈铝合金扁锭；
所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h，至铸造长度为120mm后，冷却水流量调至80m3/h。
表1为本发明制备的高强防锈铝合金扁锭与同规格3003合金力学性能对比，由表1可以看出，本发明制备的高强防锈铝合金扁锭的伸长率较3003稍微降低一些，但基本保持了3003合金的伸长率，基本具备了3003合金的延展性。在抗拉强度及屈服强度对比上本发明制备的高强防锈铝合金扁锭远优于3003合金。且本发明在焊合时表现出与3003合金一样优异焊接性能。从以上方面可以看出，本发明可以完全替代3003合金作为芯子板生产性能要求高的复合材料，满足不断扩大的复合材料市场。
表1：本发明制备的高强防锈铝合金扁锭与同规格3003合金力学性能对比

Claims (4)

1.一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，其特征在于一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法是按以下步骤完成的：
一、熔炼：按质量分数0.65％～1.0％Si、1.4％～1.8％Mn、1.3％～1.7％Zn、0.05％～0.2％Zr、0.02％～0.04％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金，在温度为720℃～760℃的天燃气炉中熔炼至纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金完全熔化，然后在温度为720℃～760℃及搅拌速度为10r/min～15r/min的条件下搅拌熔体5min～10min，即得到铝合金熔液；
二、成型：将步骤一制备的铝合金熔液导入静置炉中，在温度为710℃～730℃及氩气保护下精炼10min～20min，再在温度为710℃～730℃及氩气保护下静置20min～30min，得到铸造熔体，然后将铸造熔体转注至结晶器，并在铸造温度为710℃～730℃、铸造速度为50mm/min～60mm/min，冷却水温度为15℃～25℃的条件下采用半连续铸造法将铸造熔体制成高强防锈铝合金扁锭；
所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h～65m3/h，至铸造长度为100mm～150mm后，冷却水流量调至65m3/h～80m3/h；
步骤二中所述的结晶器为黄铜质的结晶器；
步骤二中所述的结晶器上部糊制具有隔热作用的3mm厚度的硅酸铝毡；所述的硅酸铝毡上涂有润滑石墨粉；
步骤二中将铸造熔体转注至结晶器是通过漏斗供流。
2.根据权利要求1所述的一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，其特征在于步骤二中采用自动控温系统控制半连续铸造的温度，自动控温系统的温度控制精度为±5℃。
3.根据权利要求1所述的一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，其特征在于步骤二中所述的半连续铸造法中冷却水流量先控制为50m3/h，至铸造长度为100～150mm后，冷却水流量调至80m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种高强防锈铝合金扁锭的制造方法，其特征在于步骤一中按质量分数0.8％Si、1.5％Mn、1.4％Zn、0.08％Zr、0.025％Ti和余量为Al的配比称取纯铝锭、Al-Si中间合金、Mn添加剂、纯Zn锭、Al-Ti丝和Al-Zr中间合金。
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