CN104451211B

CN104451211B - 一种2系铝合金铸锭的制备方法

Info

Publication number: CN104451211B
Application number: CN201410768630.3A
Authority: CN
Inventors: 廖知坚; 林红; 陈瑜; 孙自鹏
Original assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Current assignee: Southwest Aluminum Group Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-12-12
Also published as: CN104451211A

Abstract

本申请提供了一种2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：A)将2系铝合金铸锭的原料进行熔炼；B)将熔炼后的熔体导入保温炉，并采用混合气体进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体；C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；D)将步骤C)得到的熔体进行铸造，所述铸造的铸造速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭。本申请在制备2系铝合金铸锭的过程中，依次进行了熔炼、精炼、在线除气、在线过滤与铸造的工序，通过将铸造温度、铸造冷却水流与铸造速度进行调配，得到了最佳的配比，从而使2系铝合金铸锭的成品率得到了较大的提高。

Description

一种2系铝合金铸锭的制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种2系铝合金铸锭的制备方法。

背景技术

2系铝合金属于Al-Cu系可热处理强化变形铝合金，包括Al-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Si与Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金等。典型的2系铝合金牌号有2024、2A12与2A14等，其具有密度小、强度高、加工性能好等优点，同时其具有良好的耐热性，因此广泛应用于航空航天、国防工业以及民用工具领域，例如用于制造切削零件、气缸塞、螺旋桨、飞机机轮轮毂、压缩机的叶轮与配件、火箭的焊接件等。

由于2系铝合金铸造过程内应力非常大，则若采用现有方法制备2系铝合金铸锭，在铸造过程中由于铸造温度、铸造冷却水流、铸造速度难以达到良好的匹配，且结晶器自身的光滑度较差，在铸造过程中润滑性能差，从而导致铸锭底部与转角容易开裂，进而影响2系铝合金铸锭的成品率。实验结果表明，按照现有制备2系铝合金铸锭的方法，铸锭的成型率仅为60％左右，成品率不到50％，2系铝合金铸锭成品率低严重限制了其广泛应用，因此，研究新型2系铝合金铸锭的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种2系铝合金铸锭的制备方法，通过本发明提供的制备方法能够提高2系铝合金铸锭的成品率。

本申请提供了一种2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

A)按照2系铝合金的成分进行配料，将配料后的原料进行熔炼；

B)将熔炼后的熔体导入保温炉，并采用混合气体进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体；

C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；

D)将步骤C)得到的熔体进行铸造，所述铸造的铸造速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭。

优选的，所述铸造之前还包括：

打磨结晶器，并将纯铝熔体导入结晶器内进行铺底。

优选的，所述纯铝熔体的温度为710℃～740℃。

优选的，所述铸造的过程中采用自动润滑系统。

优选的，所述自动润滑系统中润滑油量为2～4g/min·根。

优选的，所述熔炼的温度为730℃～770℃。

优选的，所述精炼的温度为715℃～730℃。

优选的，所述铸造在铸造结晶器中进行。

优选的，步骤C)得到的熔体依次经过流盘与下注管进入铸造结晶器。

优选的，所述流盘内熔体的温度为685℃～705℃。

本申请提供了一种2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：A)将2系铝合金铸锭的原料进行熔炼；B)将熔炼后的熔体导入保温炉，并采用混合气体进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体；C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；D)将步骤C)得到的熔体进行铸造，所述铸造的铸造速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭。本申请在制备2系铝合金铸锭的过程中，依次进行了熔炼、精炼、在线除气、在线过滤与铸造的工序，在铸造的过程中，通过将铸造温度、铸造冷却水流与铸造速度进行调配，得到了最佳的配比，从而使2系铝合金铸锭的成品率得到了较大的提高。另外，本申请在铸造的过程中引入自润滑系统对铸造结晶器进行自动润滑，可以使结晶器获得更均匀更充分的润滑效果，有效减少铝合金铸锭表面拉裂，尤其是铸锭转角拉裂，最终有利于提高铸锭的成型率。

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2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

A)将2系铝合金铸锭的原料进行熔炼；

C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；

D)将步骤C)得到的熔体进行铸造，所述铸造的速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭。

本申请提供了一种2系铝合金铸锭的制备方法，在制备过程中，将2系铝合金的原料依次进行了熔炼、精炼、在线除气、在线过滤与铸造，从而得到了铝合金铸锭。

按照本发明，首先将2系铝合金铸锭的原料进行熔炼，所述2系铝合金为本领域技术人员熟知的，可以为2025铝合金、2A09铝合金，还可以为2024铝合金、2A12铝合金与2A14铝合金，本申请不作特别的限制。所述熔炼的温度优选为730℃～770℃，更优选为750℃～760℃。所述熔炼为本领域技术人员熟知的，本申请不作特别的限制。

将熔炼后的熔体转入保温炉中在混合气体中进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体。在上述混合气体中进行精炼能够降低熔体中的氢含量与渣含量。所述精炼的温度优选为715℃～730℃。在进行精炼之后，本申请将精炼后的熔体进行在线除气与在线过滤，以进一步降低氢含量与渣含量，从而有利于铝合金铸锭成品率的提高。所述在线除气的压力优选为0.15MPa～0.35MPa，所述在线除气的气体流量优选为2000～3000L/h/根转子。

本申请最后将熔体进行铸造，所述铸造的速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃。在某实施例中，所述铸造的速度优选为50～53mm/min。在某实施例中，所述铸造的水流量优选为30～34m³/h·根。在某实施例中，所述铸造的温度优选为720～723℃。本申请通过调节铸造过程中的铸造速度、水流量与铸造温度，使上述三个参数达到最优配比，从而提高铸锭的成品率。本申请所述铸造优选在铸造结晶器中进行。在将熔体转入铸造结晶器之前，将纯铝熔体倒入结晶器内进行铺底，由于纯铝金属较合金具有更好的塑性，因此通过该方法可以有效减小铸锭底部的内应力，防止底部开裂。上述铺底纯铝熔体的温度优选为710℃～740℃。在进行铸造之前，优选将铸造结晶器进行打磨，以提高结晶器表面光滑度的基础。作为优选方案，本申请在铸造的过程中，采用自动润滑系统，以获得更均匀更充分的润滑效果，有效减少铸锭表面，尤其是铸锭转角拉裂，最终有效防止铸锭转角开裂。所述自动润滑系统的润滑油量优选为2～4g/min·根。本申请优选依次通过流盘与下注管将熔体转移至铸造结晶器，流盘熔体的温度优选为685℃～705℃。本申请所述铸造为本领域技术人员熟知的方式，本申请不作其它特别的限制。

本申请提供了一种2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：A)将2系铝合金铸锭的原料进行熔炼；B)将熔炼后的熔体导入保温炉，并采用混合气体进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体；C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；D)将步骤C)得到的熔体进行铸造，所述铸造的铸造速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭。本申请在制备2系铝合金铸锭的过程中，依次进行了熔炼、精炼、在线除气、在线过滤与铸造的工序，在铸造的过程中，通过将铸造温度、铸造冷却水流与铸造速度进行调配，得到了最佳的配比，从而使2系铝合金铸锭的成品率得到了较大的提高。另外，本申请在铸造的过程中引入自润滑系统对铸造结晶器进行自动润滑，可以使结晶器获得更均匀更充分的润滑效果，有效减少铝合金铸锭表面拉裂，尤其是铸锭转角拉裂，最终有利于提高铸锭的成型率。试验结果表明，采用本申请的制备方法，2系铝合金铸锭的成型率90％以上，铸锭成品率80％以上。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的2系铝合金铸锭的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

配料：原料包括：0.5wt％的Si、0.5wt％的Fe、4.9wt％的Cu、0.9wt％的Mn、1.2wt％的Mg、0.1wt％的Cr、0.25wt％的Zn与余量的铝；

熔炼：将上述原料在熔炼炉中进行熔炼，熔炼的温度为770℃，化平、化塌及取样分析；

静置炉内处理：将熔炼里中的熔体转入静置炉中进行精炼，在静置炉内采用“T”型精炼器，采用N₂-Cl₂(N₂：88wt％，Cl₂12％)混合气精炼，N₂要求H₂O≤15ppm，O₂≤15ppm，Cl₂要求H₂O≤500ppm，精炼时间15～20分钟，精炼温度为715℃；

在线处理：将精炼后的熔体依次进行在线除气和在线过滤。在线除气采用旋转喷头法除气，使用Ar气，气体流量为2500L/h/根转子，气体压力为0.35MPa，通过静置炉内精炼和在线除气，控制液态氢含量在0.15ml/100gAl以下；

铸造：将铸造结晶器进行打磨，将210℃的纯铝熔体倒入铸造结晶器内进行铺底，通过流盘与下注管将在线处理后的熔体转注入铸造结晶器进行铸造，铸造的温度为715℃，速度为55mm/min，水流量为35m³/h·根。铸造结束后将铸锭进行冷却，吊出铸锭并检查铸锭表面质量。

按照上述方法，制备100根铝合金铸锭，经检测铸锭的成型率为92％，成品率为81％。

实施例2

配料：原料包括：1.2wt％的Si、1.0wt％的Fe、5.0wt％的Cu、1.2wt％的Mn、0.05wt％的Mg、0.1wt％的Cr、0.25wt％的Zn与余量的铝；

熔炼：将上述原料在熔炼炉中进行熔炼，熔炼的温度为730℃，化平、化塌及取样分析；

铸造：将铸造结晶器进行打磨，将710℃的纯铝熔体倒入铸造结晶器内进行铺底，通过流盘与下注管将在线处理后的熔体转注入铸造结晶器进行铸造，铸造过程中增加自动润滑系统，润滑油量为2g/min·根，铸造的温度为725℃，速度为48mm/min，水流量为28m³/h·根。铸造结束后将铸锭进行冷却，吊出铸锭并检查铸锭表面质量。

按照上述方法，制备100根铝合金铸锭，经检测铸锭的成型率为90％，成品率为80％。

实施例3

配料：原料包括：0.2wt％的Si、0.3wt％的Fe、6.8wt％的Cu、0.4wt％的Mn、0.02wt％的Mg、0.1wt％的Cr、0.25wt％的Zn、1.7wt％的Ni与余量的铝；

熔炼：将上述原料在熔炼炉中进行熔炼，熔炼的温度为750℃，化平、化塌及取样分析；

静置炉内处理：将熔炼里中的熔体转入静置炉中进行精炼，在静置炉内采用“T”型精炼器，采用N₂-Cl₂(N₂：88wt％，Cl₂12％)混合气精炼，N₂要求H₂O≤15ppm，O₂≤15ppm，Cl₂要求H₂O≤500ppm，精炼时间15～20分钟，精炼温度为730℃；

铸造：将铸造结晶器进行打磨，将740℃的纯铝熔体倒入铸造结晶器内进行铺底，通过流盘与下注管将在线处理后的熔体转注入铸造结晶器进行铸造，铸造的温度为720℃，速度为50mm/min，水流量为32m³/h·根。铸造结束后将铸锭进行冷却，吊出铸锭并检查铸锭表面质量。

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2系铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

A)按照2系铝合金的成分进行配料，将配料后的原料进行熔炼，所述熔炼的温度为730℃～770℃；

B)将熔炼后的熔体导入保温炉，并采用混合气体进行精炼，所述混合气体为氮气与氯气的混合气体，所述精炼的温度为715℃～730℃；

C)将步骤B)得到的熔体依次进行在线除气与在线过滤；所述在线除气的压力为0.15MPa～0.35MPa，所述在线除气的气体流量为2000～3000L/h/根转子；

D)打磨结晶器，并将纯铝熔体导入结晶器内进行铺底，将步骤C)得到的熔体在结晶器内进行铸造，所述铸造的铸造速度为48～55mm/min，水流量为28～35m³/h·根，铸造温度为715℃～725℃，得到2系铝合金铸锭；所述纯铝熔体的温度为710℃～740℃，所述铸造的过程中采用自动润滑系统，所述自动润滑系统中润滑油量为2～4g/min·根。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)得到的熔体依次经过流盘与下注管进入铸造结晶器。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述流盘内熔体的温度为685℃～705℃。