CN104805319A - 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法 - Google Patents

一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104805319A
CN104805319A CN201510219393.XA CN201510219393A CN104805319A CN 104805319 A CN104805319 A CN 104805319A CN 201510219393 A CN201510219393 A CN 201510219393A CN 104805319 A CN104805319 A CN 104805319A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium
refining
alloy
billet
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510219393.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104805319B (zh
Inventor
乐永康
姚祥
唐露华
何克准
蓝东华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GAUNGXI NANNAN ALUMINUM PROCESSING CO Ltd
Original Assignee
GAUNGXI NANNAN ALUMINUM PROCESSING CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GAUNGXI NANNAN ALUMINUM PROCESSING CO Ltd filed Critical GAUNGXI NANNAN ALUMINUM PROCESSING CO Ltd
Priority to CN201510219393.XA priority Critical patent/CN104805319B/zh
Publication of CN104805319A publication Critical patent/CN104805319A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104805319B publication Critical patent/CN104805319B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,涉及铝合金加工技术领域。该方法包括备料、熔炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步骤。本发明从熔炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造等多方面进行改进,提供一种改善铸锭质量、提高生产效率的方法,使铸锭组织细小、成分均匀、无其他冶金缺陷,规格达到Φ900~Φ1340mm,晶粒度可达一级、氢含量≤0.10ml/100gAl,成品率达到90%以上。

Description

一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铝合金加工技术领域,尤其是一种2ΧΧΧ系超大规格铝合金圆锭的制 造方法。
背景技术
[0002] 2219铝合金属于铝铜锰系中高强铝合金,其具有良好的高低温力学性能、焊接性、 断裂韧性、耐腐蚀性能及易于加工成形等特点,属于典型的可热处理强化锻造铝合金。产品 以不同形式和热处理状态用于航空、航天等领域。大规格圆锭主要用于制作锻环,其工艺路 线为:锻造开坯-冲孔-热环轧-淬火-冷轧-人工时效等。而随着国内熔炼、除气、铸造 等技术的进步及客户对产品的规格、性能的不断提高,对2219合金圆锭的规格要求越来越 大,传统的中等规格已不能满足需要,迫切需要超大规格的圆锭。而超大规格圆锭锻坯的生 产关键在于铸造成型和内部冶金质量的控制,但是随着铸锭规格的增大,其铸造时容易产 生偏析、粗大晶粒、疏松、裂纹、粗大金属化合物、光亮晶、羽毛晶等冶金缺陷,铸造成型及冶 金质量都难以保证。因此迫切需要研宄超大规格2219圆锭的制备方法以满足市场需要。
[0003] 有鉴于此,本发明要解决的技术问题就是克服目前熔炼铸造技术的不足,从原材 料选用、熔炼、炉内除气、在线除气、在线过滤、铸造等多方面进行改进,提供一种改善铸锭 质量、提高生产效率的方法,从而能够稳定生产超大规格2219圆锭。
发明内容
[0004] 本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种2ΧΧΧ系超大规格铝合 金圆锭的制造方法,本发明从熔炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化 热处理等多方面进行改进,提供一种改善铸锭质量、提高生产效率的方法,使铸锭组织细 小、成分均匀、无其他组织缺陷,规格达到Φ900~Φ 1340mm,晶粒度可达一级、氢含量 < 10ml/100gAl,成品率达到90%以上。
[0005] 本发明采用的技术方案如下:
[0006] -种2XXX系超大规格铝合金圆锭的制造方法,包括备料、熔炼、炉内精炼、在线精 炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步骤,具体步骤如下:
[0007] (1)备料:按照铝合金圆锭的配方成份进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、 铝铜中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金 作为原料;
[0008] (2)熔炼:将步骤⑴中的原料除铝钛中间合金、铝铍中间合金外,投入熔炼炉内 熔炼,采用高温快速熔化,熔炼温度控制在750~800°C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加 速熔化,炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要 求,如有必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合 金、铝铍中间合金进行成分微调得到铝熔体;
[0009] (3)炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼;
[0010] (4)在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体 氩气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;铝熔体除气精炼后通过30~ 50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除澄,清除尺寸在15 μ m以上的杂质;错恪体在保温 炉内停留的总时间不超过6h ;
[0011] (5)在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 Φ9. 5mm规格的Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为 160cm/min ~220cm/min ;
[0012] (6)半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽 注入结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所 述引锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 02~0. 08MPa,冷却水流量55~80m3/ h ;铸造长度小于800mm时,铸造速度为13~20mm/min ;铸造长度大于800mm后,铸造速度 为 10 ~15mm/min ;
[0013] (7)均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在520~540°C条件下均热30~60h,然后 在冷却室内用强风或喷水冷至室温;
[0014] (8)机械加工和超声探伤:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格 后进行机械加工至成品规格,最后进行超声探伤,合格后包装入库或发货。
[0015] 所述备料依据的铝合金圆锭的配方为:按照重量百分比计,Cu彡6.8%, Mn ^ 0. 40 %, Si ^ 0. 20 %, Fe ^ 0. 30 %, V 0. 05-0. 15 %, Zr 0. 10-0. 16 %, Ti 0· 02-0. 10%,Be 0· 0002-0. 0010%,Zn 彡 0· 1%,Mg 彡 0· 02%,,余量为 Al 和不可避免的 杂质元素,其中每种不可避免的杂质元素含量小于等于0.05%且总量小于等于0. 15%。
[0016] 2xxx系铝合金中的主要合金元素为Cu,形成了合金的主要强化相Al2Cu相。但Cu 含量超过其在合金中最大固溶极限后所形成的过剩相,对材料的塑性及断裂韧性有不利的 影响,Cu含量不能过低,否则降低固溶强化效果。
[0017] Mn是提高合金耐热性的主要元素,它可降低溶质原子的扩散系数和固溶体的分解 速度,同时析出的T相(Al2tlCu 2Mn3)在高温时较稳定,可延迟和减弱合金的人工时效过程,抑 制再结晶,提高合金的耐热性和强度。在发明中Mn的含量优选为Mn < 0. 4%,若是Mn含量 过低,则强化效果有限;若Mn含量过高,则形成粗大的T (Al2tlCu2Mn3)相,造成材料性能的下 降。
[0018] Zr在合金中所起的作用与Mn类似,但Zr的强化效果要更高。Zr的含量不宜低于 0. 10%,否则大部分Zr固溶在组织中,难以在均匀化退火过程中形成二次Al3Zr相,对材料 性能不利;同时Zr的含量不宜高于0. 16%,否则容易在铸造过程中形成一次粗大Al3Zr相, 降低材料的铸造性能、加工性能以及断裂韧性。
[0019] V加入铝合金中生成Al11V高熔点的化合物,在铸造过程中可细化晶粒。与加入Zr 的作用类似,其可通过提高再结晶温度,阻碍再结晶,细化最终产品的晶粒组织,提高合金 强度。
[0020] Ti是起微合金化作用的元素,可以控制加工和热处理时的晶粒结构。Ti在合金中 以不超过0. 10%为宜。若是Ti含量过高,则容易在组织中形成粗大的含Ti相,降低材料的 断裂韧性。Zn, Fe和Si元素为材料中的杂质元素,需分别控制在0. 1%,0. 30%和0. 20%以 下。
[0021] 本发明通过合理调整2xxx系铝合金中Cu的含量,以控制组织中过剩相的含量, 并保证主要强化相Al 2Cu的含量,从而使材料具有较好的强度和塑性;同时优化微量元素含 量,细化晶粒结构,进一步提尚材料的强度。
[0022] 本发明还从熔炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造等多方面进行改进, 从而达到生产质量合格的超大规格铝合金圆锭的目的。
[0023] 首先,采用高温快速熔化原料的方式,控制熔炼温度在750~800°C,优选控制熔 炼温度在760~790°C,采用高温快速熔化可以减少铝液氧化,减少渣的产生,同时提高生 产效率。
[0024] 其次,本发明通过炉内精炼、在线除气精炼和泡沫陶瓷过滤板在线过滤除渣,加强 熔体净化处理。铝合金在熔炼过程中,熔体中存在气体,在铸锭拉应力区形成气孔、夹渣等, 易引起应力集中的缺陷,会使铸锭产生裂纹。因此浇注前对熔体进行除气除渣处理,可以减 少裂纹产生的机会。
[0025] 在炉内精炼过程中,熔体温度控制在720~750 °C,优选控制熔体温度在720~ 740°C,控制氯气流量为0. 025~I. 5m3/h,氩气流量0. 5~15m3/h,精炼时间15~30min, 静置时间20~30min。
[0026] 在步骤(4)的在线除气过程中,旋转喷头的转速为200~500rpm,氯气流量 0· 01~0· 5m3/h,氩气流量0· 5~6m3/h,除气时铝液温度为720~750°C。
[0027] 为了增加熔体净化效果,所述铝合金熔体至少经过两级在线精炼除气处理后再进 行在线过滤操作。采取30-50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除渣后,可清除掉大部分 尺寸在15 μ m以上的杂质。
[0028] 通过上述熔体净化后,可以将2xxx系铝合金大规格铸锭中的H含量控制在 0.1 OmVlOOgAl以下,碱金属Na含量控制在2ppm以下,除气和除钠均达到较好的效果,确保 了铝合金的高纯洁度,能够满足未来航空航天用铝合金质量要求。
[0029] 再次,本发明通过晶粒细化处理,提高合金强度和韧性,减少铸锭热裂倾向。由于 在含Zr的铝合金中,Zr原子团会在Al-Ti-B丝内起晶粒细化作用的TiB 2S子表面形成一 层2池2或Zr的包覆层,从而抑制了 TiB 2粒子的细化晶粒特性。此外Zr还会与TiAl 3粒子 反应,改变其晶格常数和形核特性,使晶粒粗化。本发明针对因 Zr元素引起的晶粒细化剂 "中毒"现象,在使用TiB2、TiAl3颗粒尺寸符合要求的Al-5Ti-lB晶粒细化剂的基础上,将 Φ9. 5mm规格的Al_5Ti_lB丝的喂丝速度增加至160cm/min-220cm/min,加大晶粒细化剂投 放量,保证晶粒细化效果。
[0030] 再次,本发明在半连续铸造的过程中,还在引锭头上覆盖有垫片,降低了铸锭底部 的冷却强度,达到防止底部开裂的目的。
[0031] 最后,本发明研宄确定了圆锭均匀化处理的温度为520~540°C,保温时间为30~ 60h,可以使初生相充分回溶,二次析出相更均匀、细小。
[0032] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
[0033] 1、本发明通过以上方案可以克服大规格2xxx系铝合金圆铸锭容易出现的内部冶 金质量问题,实现制造规格更大的2 XXX系铝合金圆锭的目的,本发明制备的圆锭规格可达 Φ900~Φ 1340mm,铸锭车皮后经超声探伤检测无明显内部缺陷,晶粒细小均匀,无其他冶 金缺陷,表面平整,可以减少车皮量,提高成品率。
[0034] 2、本发明制备的超大规格2XXX系圆锭具有较好的综合力学性能,可以用于制造 航空航天和国防工程需要的高性能锻造产品,更好地满足航空业的使用要求,应用前景非 常看好。
附图说明
[0035] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
[0036] 图1是实施例1中®915mm规格圆锭的低倍组织照片。
具体实施方式
[0037] 以下通过具体实施例对本发明作进一步详述。
[0038] 实施例1
[0039] 铸造规格为Φ915_Χ6000_的大规格铝合金圆锭,其生产过程包括备料、熔炼、 炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步骤, 具体如下:
[0040] (1)备料:按照铝合金圆锭中各化学成份的质量百分比为:Cu 6. 8%,Mn 0. 4%, V 0. 10%, Zr 0. 15%, Ti 0. 08%, Be 0. 0005%, Zn ^ 0. 1%, Mg ^ 0. 01%, Si ^ 0. 10%, Fe < 0. 20%,余量为Al和不可避免的杂质进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、铝铜中 间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金作为原 料;
[0041] ⑵熔炼:将步骤⑴中的原料除铝钛中间合金、铝铍中间合金外,投入熔炼炉内 熔炼,采用高温快速熔化,熔炼温度控制在750°C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加速熔化, 炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要求,如有 必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合金、铝铍中 间合金进行成分微调得到铝熔体;
[0042] (3)炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼;熔 体温度控制在720°C,控制氯气流量0. 025m3/h,氩气流量10m3/h,精炼时间15min,静置时间 20min〇
[0043] (4)在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体 氩气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;旋转喷头的转速为200rpm, 氯气流量〇. 5m3/h,氩气流量4m3/h,除气时铝液温度为720~750°C ;铝熔体除气精炼后通 过30ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除澄,清除尺寸在15 μ m以上的杂质。
[0044] 铝熔体在保温炉内停留的总时间不超过6h,使用ABB公司的Alscan在线测氢仪测 定铝熔体中的液态氢含量,其结果如表1所示。
[0045] (5)在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为160cm/min ;
[0046] (6)半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽 注入结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所 述引锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 〇2MPa,冷却水流量55m3/h ;铸造速度为 15mm/min ;
[0047] (7)均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在520°C条件下均热30h,然后在冷却室内 用强风或喷水冷至室温;
[0048] (8)机械加工和超声探伤:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格 后进行机械加工至成品规格,最后进行超声探伤,合格后包装入库或发货。本实施例中的检 测结果如表1所示,低倍检测结果如图1所示。
[0049] 实施例2
[0050] 铸造规格为〇1220mmX 6000mm的超大规格铝合金圆锭,其生产过程包括备料、熔 炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步 骤,具体如下:
[0051] (1)备料:按照铝合金圆锭中各化学成份的质量百分比为:按照铝合金圆锭中各 化学成份的质量百分比为:Cu 6.1%,Mn 0.25%,V 0.06%,Zr 0.16%,Ti 0.09%,Be 0· 0006%,Zn 彡 0· 1%,Mg 彡 0· 02%,Si 彡 0· 10%,Fe 彡 0· 20%,余量为 Al 和不可避免 的杂质进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、铝铜中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合 金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金作为原料;
[0052] (2)熔炼:将步骤(1)中的原料除铝钛中间合金、铝铍中间合金外,投入熔炼炉内 熔炼,采用高温快速熔化,熔炼温度控制在760°C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加速熔化, 炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要求,如有 必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合金、铝铍中 间合金进行成分微调得到铝熔体;
[0053] (3)炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼;熔 体温度控制在740°C,控制氯气流量为0. 8m3/h,氩气流量0. 5m3/h,精炼时间30min,静置时 间 30min。
[0054] (4)在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体 氩气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;旋转喷头的转速为500rpm, 氯气流量〇. 〇lm3/h,氩气流量0. 5m3/h,除气时铝液温度为740°C ;对铝合金熔体做两级在 线精炼除气处理,铝熔体除气精炼后通过50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除渣,清 除尺寸在15 μ m以上的杂质。铝熔体在保温炉内停留的总时间不超过6h,使用ABB公司的 Alscan在线测氢仪测定铝熔体中的液态氢含量,其结果如表1所示。
[0055] (5)在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为180cm/min ;
[0056] (6)半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽 注入结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所 述引锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 〇8MPa,冷却水流量80m3/h ;铸造速度为 10mm/mi η ;
[0057] (7)均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在540°C条件下均热60h,然后在冷却室内 用强风或喷水冷至室温;
[0058] (8)机械加工:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格后进行机械 加工至成品规格,最后进行超声探伤,合格后包装入库或发货。本实施例中的检测结果如表 1所示。
[0059] 实施例3
[0060] 铸造规格为®1050mmX 6500mm的超大规格铝合金圆锭,其生产过程包括备料、熔 炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步 骤,具体如下:
[0061] (1)备料:按照铝合金圆锭中各化学成份的质量百分比为Cu 5. 9%,Mn 0. 35%, V 0. 15%, Zr 0. 15%, Ti 0. 08%, Be 0. 0010%, Zn ^ 0. 1 %, Mg ^ 0. 01 %, Si ^ 0. 20%, Fe < 0. 30%,余量为Al和不可避免的杂质进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、铝铜中 间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金作为原 料;
[0062] (2)熔炼:将步骤(1)中的原料除铝钛中间合金、铝铍中间合金外,投入熔炼炉内 熔炼,采用高温快速熔化,熔炼温度控制在800°C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加速熔化, 炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要求,如有 必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合金、铝铍中 间合金进行成分微调得到铝熔体;
[0063] (3)炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼;熔 体温度控制在750°C,控制氯气流量为I. 5m3/h,氩气流量15m3/h,精炼时间30min,静置时间 30min〇
[0064] (4)在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体 氩气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;旋转喷头的转速为300rpm, 氯气流量〇. 〇12m3/h,氩气流量6m3/h,除气时铝液温度为750°C ;铝熔体除气精炼后通过 40ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除澄,清除尺寸在15 μ m以上的杂质。
[0065] 铝熔体在保温炉内停留的总时间不超过6h,使用ABB公司的Alscan在线测氢仪测 定铝熔体中的液态氢含量,其结果如表1所示。
[0066] (5)在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为220cm/min ;
[0067] (6)半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽 注入结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所 述引锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 〇6MPa,冷却水流量60m3/h ;铸造速度为 15mm/min ;
[0068] (7)均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在530°C条件下均热50h,然后在冷却室内 用强风或喷水冷至室温;
[0069] (8)机械加工和超声探伤:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格 后进行机械加工至成品规格,最后进行超声探伤,检测有无内部裂纹,合格后包装入库或发 货。本实施例中的检测结果如表1所示。
[0070] 实施例4
[0071] 铸造规格为〇1320mmX 6500mm的超大规格铝合金圆锭,其生产过程包括备料、熔 炼、炉内精炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步 骤,具体如下:
[0072] (1)备料:按照铝合金圆锭中各化学成份的质量百分比为:Cu 6. 3%,Mn 0. 3%, Zn ^ 0.1 %, Mg ^ 0. 01%, V 0.07%, Zr 0.13%, Ti 0.08%, Si 0.04%, Fe 0.08%, Be0.00 09%,余量为Al进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、铝铜中间合金、铝钛中间 合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金作为原料;
[0073] (2)熔炼:将步骤⑴中的原料除铝钛中间合金、铝铍中间合金外,投入熔炼炉内 熔炼,采用高温快速熔化,熔炼温度控制在790°C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加速熔化, 炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要求,如有 必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合金、铝铍中 间合金进行成分微调得到铝熔体;
[0074] (3)炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼;熔 体温度控制在730°C,控制氯气流量为0. 5m3/h,氩气流量8m3/h,精炼时间25min,静置时间 25min〇
[0075] (4)在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体 氩气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;旋转喷头的转速为400rpm, 氯气流量〇. 〇8m3/h,氩气流量lm3/h,除气时铝液温度为730°C ;铝熔体除气精炼后通过 50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除澄,清除尺寸在15 μ m以上的杂质。
[0076] 铝熔体在保温炉内停留的总时间不超过6h,使用ABB公司的Alscan在线测氢仪测 定铝熔体中的液态氢含量,其结果如表1所示。
[0077] (5)在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为200cm/min ;
[0078] (6)半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽 注入结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所 述引锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 〇5MPa,冷却水流量70m3/h ;铸造速度为 12mm/mi η ;
[0079] (7)均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在525°C条件下均热50h,然后在冷却室内 用强风或喷水冷至室温;
[0080] (8)机械加工和超声探伤:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格 后进行机械加工至成品规格,最后进行超声探伤,检测有无内部裂纹,合格后包装入库或发 货。本实施例中的检测结果如表1所示。
[0081] 表1实施例1-4中圆锭的质量检测结果
[0082]
Figure CN104805319AD00111
[0083] 注:本表中晶粒度检测依据为国家标准GB/T 3246. 2 (铝及铝合金制品组织检验 方法第2部分:低倍组织检验方法)。
[0084] 本发明制备的圆锭典型低倍组织如图1所示,其规格可达Φ900~Φ 1340mm,组织 细小均匀,晶粒度可达一级,氢含量< 〇. 10ml/100gAl,无其他冶金缺陷和裂纹存在,成品率 达到90%以上。开坯锻造和环轧后成功制备出外径达8700mm的锻环,锻环经热处理后(T6 态)力学性能:抗拉强度彡450MPa,屈服强度彡330MPa,延伸率彡4%,完全满足航空航天 和国防工程所需的高性能锻造产品的需要。
[0085] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1. 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在于包括备料、熔炼、炉内精 炼、在线精炼、在线过滤、半连续铸造、均匀化热处理、机械加工和超声探伤的步骤,具体步 骤如下: (1)备料:按照铝合金圆锭的配方成份进行配料,分别称取重熔用铝锭、阴极铜、铝铜 中间合金、铝钛中间合金、铝锰中间合金、铝锆中间合金、铝钒中间合金、铝铍中间合金作为 原料; ⑵熔炼:将步骤⑴中的原料除铝钛中间合金、错铍中间合金外,投入熔炼炉内熔炼, 采用高温快速熔化,熔炼温度控制在750~800 °C,炉料部分融化后开启电磁搅拌加速熔 化,炉料全部熔化并搅拌均匀后进行扒渣,然后取样分析成分,看是否满足成分控制要求, 如有必要进行成分调整,成分合格后将熔体转入保温炉,在保温炉内加入铝钛中间合金、铝 铍中间合金进行成分微调得到铝熔体; (3) 炉内精炼:在保温炉内用氯气和氩气的混合气体对所述铝熔体进行精炼; (4) 在线精炼和过滤:炉内精炼完成后,通过除气箱内旋转喷头吹出的精炼气体氩 气和氯气的混合物,除去铝熔体中游离氢和其他有害物质;铝熔体除气精炼后通过30~ 50ppi的泡沫陶瓷过滤板进行在线过滤除澄,清除尺寸在15 ym以上的杂质;错恪体在保温 炉内停留的总时间不超过6h ; (5) 在线晶粒细化:通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续添加 (69. 5mm规格的Al-5Ti-lB丝晶粒细化剂进行晶粒细化处理,Al-5Ti-lB丝的喂丝速度为 160cm/min ~220cm/min ; (6) 半连续铸造:经在线除气精炼、在线过滤和晶粒细化后的铝熔体经铝液流槽注入 结晶器与引锭头构成的半封闭腔体里进行半连续直冷铸造,得到所需规格的圆锭;所述引 锭头上覆盖有垫片;半连续铸造冷却水压为〇. 02~0. 08MPa,冷却水流量55~80m3/h ; 铸造长度小于800mm时,铸造速度为13~20mm/min ;铸造长度大于800mm后,铸造速度为 10 ~15mm/min ; (7) 均匀化热处理:将圆锭在均热炉内在520~540°C条件下均热30~60h,然后在冷 却室内用强风或喷水冷至室温; (8) 机械加工和超声探伤:切取圆锭样片检测晶粒度级别和冶金质量,检测合格后进 行机械加工至成品规格,最后进行超声探伤,合格后包装入库或发货。
2. 根据权利要求1所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在 于:所述备料依据的铝合金圆锭的配方为:按照重量百分比计,Cu彡6. 8%,Mn彡0. 40%, Si ^ 0. 20 %, Fe ^ 0. 30 %, V 0. 05-0. 15 %, Zr 0. 10-0. 16 %, Ti 0. 02-0. 10 %, Be 0. 0002-0. 0010%,Zn彡0. 1%,Mg彡0. 02%,,余量为Al和不可避免的杂质元素,其中每 种不可避免的杂质元素含量小于等于0. 05%且总量小于等于0. 15%。
3. 根据权利要求1或2所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在 于:在所述步骤(2)熔炼过程中,熔炼温度控制在760~790°C。
4. 根据权利要求3所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在于: 在所述步骤(3)精炼过程中,熔体温度控制在720~750°C。
5. 根据权利要求3所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在于: 在所述步骤(3)精炼过程中,熔体温度控制在720~740°C,氯气流量0. 025~I. 5m3/h,氩 气流量o. 5~15m3/h,精炼时间15~30min,静置时间20~30min。
6. 根据权利要求5所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在于: 在步骤(4)的在线除气过程中,旋转喷头的转速为200~500rpm,氯气流量0. 01~0. 5m3/ h,氩气流量0. 5~6m3/h,除气时铝液温度为720~750°C。
7. 根据权利要求5所述的一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法,其特征在于: 为了增加熔体净化效果,所述铝合金熔体至少经过两级在线精炼除气处理后再进行在线过 滤操作。
CN201510219393.XA 2015-04-30 2015-04-30 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法 Active CN104805319B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510219393.XA CN104805319B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510219393.XA CN104805319B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104805319A true CN104805319A (zh) 2015-07-29
CN104805319B CN104805319B (zh) 2017-01-18

Family

ID=53690513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510219393.XA Active CN104805319B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104805319B (zh)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200286A (zh) * 2015-11-07 2015-12-30 李白 小型风力发电机
CN105349850A (zh) * 2015-11-07 2016-02-24 李白 风力发电机叶片
CN105695779A (zh) * 2016-04-29 2016-06-22 永城金联星铝合金有限公司 一种高精度和高洁净度合金铝棒的制备方法
CN106086489A (zh) * 2016-08-18 2016-11-09 广西南南铝加工有限公司 一种用宽度可调倒角结晶器铸造大宽厚比铝合金扁锭的方法
CN106636809A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 广西大学 7150铝合金扁锭熔铸工艺
CN107058772A (zh) * 2017-04-13 2017-08-18 广西大学 6101铝合金圆锭的制造方法
CN107354350A (zh) * 2017-06-26 2017-11-17 中山市富智铝业有限公司 一种铝合金材料及其加工方法
CN107868894A (zh) * 2017-11-02 2018-04-03 南南铝业股份有限公司 高抗压强度拉手用5005铝合金及制备方法
CN108085546A (zh) * 2018-01-30 2018-05-29 营口忠旺铝业有限公司 一种2024铝合金熔炼铸造方法
CN108624787A (zh) * 2018-04-28 2018-10-09 东莞市润华铝业有限公司 一种散热器用铝合金及其制备方法
CN108707791A (zh) * 2018-05-11 2018-10-26 广西南南铝加工有限公司 一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法
CN109596711A (zh) * 2019-01-10 2019-04-09 无锡透平叶片有限公司 一种检测大规格铸造铝合金冶金缺陷的方法
CN109957691A (zh) * 2019-03-22 2019-07-02 广西南南铝加工有限公司 一种宽幅包铝板用超大扁锭的制备方法
CN110438378A (zh) * 2019-09-16 2019-11-12 营口忠旺铝业有限公司 一种2系铝合金熔炼铸造方法
CN110952010A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 东北轻合金有限责任公司 一种火箭槽体用耐高温铝合金板材的制造方法
CN111004939A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 西南铝业(集团)有限责任公司 2014铝合金航空精密轮毂模锻件铸锭用铝液除渣方法
CN111187931A (zh) * 2020-03-10 2020-05-22 西南铝业(集团)有限责任公司 民机起落架轮毂用高强2014铝合金铸锭成分精控方法
CN111676403A (zh) * 2020-04-02 2020-09-18 山东南山铝业股份有限公司 一种民机用大规格2系铝合金铸锭及其制备方法
CN111690887A (zh) * 2020-06-28 2020-09-22 山东南山铝业股份有限公司 一种制备2系铝合金退火细晶薄板的制备方法
CN112974742A (zh) * 2021-04-21 2021-06-18 中国航发北京航空材料研究院 一种减少大规格2000系铝合金铸锭底部开裂的方法
CN112974747A (zh) * 2021-04-21 2021-06-18 中国航发北京航空材料研究院 一种改善大规格2000系铝合金铸锭冶金质量的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104232968A (zh) * 2014-09-08 2014-12-24 广西南南铝加工有限公司 2xxx系铝合金大规格铸锭除气精炼的方法
CN104388773A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 广西南南铝加工有限公司 一种工模具和工装用铝合金精密铸造板的铸造方法
CN104451296A (zh) * 2014-12-15 2015-03-25 西南铝业(集团)有限责任公司 一种2系铝合金的制备方法
CN104451297A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 辽宁忠旺集团有限公司 铝铜系铝合金圆铸锭铸造工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104232968A (zh) * 2014-09-08 2014-12-24 广西南南铝加工有限公司 2xxx系铝合金大规格铸锭除气精炼的方法
CN104388773A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 广西南南铝加工有限公司 一种工模具和工装用铝合金精密铸造板的铸造方法
CN104451296A (zh) * 2014-12-15 2015-03-25 西南铝业(集团)有限责任公司 一种2系铝合金的制备方法
CN104451297A (zh) * 2014-12-30 2015-03-25 辽宁忠旺集团有限公司 铝铜系铝合金圆铸锭铸造工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAFAEL NUNES ET AL.: "《ASM HANDBOOK》", 31 December 1992 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105349850A (zh) * 2015-11-07 2016-02-24 李白 风力发电机叶片
CN105200286B (zh) * 2015-11-07 2017-03-22 江苏晨日环保科技有限公司 小型风力发电机
CN105200286A (zh) * 2015-11-07 2015-12-30 李白 小型风力发电机
CN105695779A (zh) * 2016-04-29 2016-06-22 永城金联星铝合金有限公司 一种高精度和高洁净度合金铝棒的制备方法
CN106086489A (zh) * 2016-08-18 2016-11-09 广西南南铝加工有限公司 一种用宽度可调倒角结晶器铸造大宽厚比铝合金扁锭的方法
CN106636809A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 广西大学 7150铝合金扁锭熔铸工艺
CN107058772A (zh) * 2017-04-13 2017-08-18 广西大学 6101铝合金圆锭的制造方法
CN107354350A (zh) * 2017-06-26 2017-11-17 中山市富智铝业有限公司 一种铝合金材料及其加工方法
CN107868894A (zh) * 2017-11-02 2018-04-03 南南铝业股份有限公司 高抗压强度拉手用5005铝合金及制备方法
CN108085546A (zh) * 2018-01-30 2018-05-29 营口忠旺铝业有限公司 一种2024铝合金熔炼铸造方法
CN108624787A (zh) * 2018-04-28 2018-10-09 东莞市润华铝业有限公司 一种散热器用铝合金及其制备方法
CN108707791B (zh) * 2018-05-11 2020-03-13 广西南南铝加工有限公司 一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法
CN108707791A (zh) * 2018-05-11 2018-10-26 广西南南铝加工有限公司 一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法
CN109596711A (zh) * 2019-01-10 2019-04-09 无锡透平叶片有限公司 一种检测大规格铸造铝合金冶金缺陷的方法
CN109957691A (zh) * 2019-03-22 2019-07-02 广西南南铝加工有限公司 一种宽幅包铝板用超大扁锭的制备方法
CN110438378A (zh) * 2019-09-16 2019-11-12 营口忠旺铝业有限公司 一种2系铝合金熔炼铸造方法
CN110952010A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 东北轻合金有限责任公司 一种火箭槽体用耐高温铝合金板材的制造方法
CN111004939A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 西南铝业(集团)有限责任公司 2014铝合金航空精密轮毂模锻件铸锭用铝液除渣方法
CN111187931A (zh) * 2020-03-10 2020-05-22 西南铝业(集团)有限责任公司 民机起落架轮毂用高强2014铝合金铸锭成分精控方法
CN111676403A (zh) * 2020-04-02 2020-09-18 山东南山铝业股份有限公司 一种民机用大规格2系铝合金铸锭及其制备方法
CN111690887A (zh) * 2020-06-28 2020-09-22 山东南山铝业股份有限公司 一种制备2系铝合金退火细晶薄板的制备方法
CN112974742A (zh) * 2021-04-21 2021-06-18 中国航发北京航空材料研究院 一种减少大规格2000系铝合金铸锭底部开裂的方法
CN112974747A (zh) * 2021-04-21 2021-06-18 中国航发北京航空材料研究院 一种改善大规格2000系铝合金铸锭冶金质量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104805319B (zh) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104805319A (zh) 一种2xxx系超大规格铝合金圆锭的制造方法
CN102816959B (zh) 一种超大规格铝合金圆棒及其铸造方法
CN104480359A (zh) 一种超大规格高镁含量铝合金扁锭及其制造方法
CN104109784A (zh) 一种超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金大规格扁铸锭及其制造方法
CN104561704A (zh) 大尺寸7055铝合金圆铸锭生产工艺
CN102943193B (zh) 硬质铝合金铸锭的精粒细化加工工艺
CN104959393A (zh) 一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法
CN104328316A (zh) 一种大直径6063铝合金圆铸锭坯的生产方法
CN104722945A (zh) 一种超细晶铝合金焊丝及其制备方法
CN104357721A (zh) 一种7050铝合金
CN107034397B (zh) 一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法
CN103273214A (zh) 一种高强铝锌镁钪合金用焊丝及其制备方法
CN109957688B (zh) 一种Al-Zn-Mg大规格扁铸锭的制备方法
CN110592506B (zh) 一种gh4780合金坯料和锻件及其制备方法
CN108913964A (zh) 一种大规格高强超硬空心圆锭及其制造方法
CN107779704A (zh) 一种2系铝合金及其熔炼铸造方法
CN104178670A (zh) 超高强铝合金材料及其制备方法
CN108425050B (zh) 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法
CN109957691A (zh) 一种宽幅包铝板用超大扁锭的制备方法
CN103305736A (zh) 一种镁-锂-铝-锶-钇合金及其制备方法
CN104404415B (zh) 一种航空用铝合金铸锭的制备工艺及铝合金铸锭
CN103966486A (zh) 低密度高比强度铝合金结构材料及其制备方法
CN109468496A (zh) 一种耐热压铸铝合金及其制备方法
CN104451292A (zh) 一种7a85铝合金
CN105369090B (zh) 一种Zl205A合金铸锭的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model