CN104878259B - 一种中强度铝合金杆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：将铝锭、铝‑硅合金、铝‑铁合金、镁锭、铝‑稀土合金在720‑750℃熔炼形成合金液，再在730‑740℃进行除气精炼，然后在720‑730℃下保温静置30‑50min，浇铸得到铸锭；在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30‑0.50％，镁0.30‑0.50％，稀土0.10‑0.15％，余量为铝；将得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；将得到的热轧铝合金杆进行人工时效，人工时效温度为150‑160℃，人工时效时间为3.5‑4h，从而获得中强度铝合金杆。本发明还公开了采用上述中强度铝合金杆的制备方法得到的中强度铝合金杆。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种中强度铝合金杆及其制备方法。
背景技术
目前，随着导体合金化的发展，以铝合金材料作为导体材料和加强材料的输电导线在国内外应用也日趋广泛，其代表种类包括全铝合金绞线和铝合金芯铝绞线。全铝合金绞线由同一材料构成，制造工艺非常简便，且在工程应用上具有诸多优点。现有技术中，由于产品性能要求不断升高，在制备中强度铝合金杆的过程中，现有的制备工艺得到的中强度铝合金无法获得理想的性能，同时，目前厂家设备的升级改造，为中强度铝合金的制备工艺控制提供了良好的设备基础。因此，探索一种中强度铝合金杆的制备工艺，从而获得性能更加优良的铝合金杆，已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种中强度铝合金杆及其制备方法，其工艺合理，步骤简单，中强度铝合金杆的机械性能和抗腐蚀性能优异。
本发明提出了一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭、铝-硅合金、铝-铁合金、镁锭、铝-稀土合金在720-750℃熔炼形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭；在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；
S2：轧制：将S1得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：时效：将S2得到的热轧铝合金杆进行人工时效，人工时效温度为150-160℃，人工时效时间为3.5-4h，从而获得中强度铝合金杆。
其中，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在720-750℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液；
优选地，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在730-740℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液；
优选地，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在735℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液。
其中，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3-0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10～0.12ml/100g；
优选地，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.32-0.38％，精炼后合金液中氢含量为0.11～0.12ml/100g；
优选地，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.35％，精炼后合金液中氢含量为0.11ml/100g。
其中，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.17-0.23％；
优选地，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.18-0.22％；
优选地，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.2％。
其中，在S2中，对铸锭进行水冷时，采用水温为30-40℃的冷却水进行水冷，冷却水的水压≥3pa。
其中，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为460-480℃，终轧温度≥360℃；
优选地，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为465-478℃，终轧温度为360-380℃；
优选地，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为470℃，终轧温度为368℃。
其中，在S2中，热轧后冷却至铸锭温度小于100℃获得热轧铝合金杆。
其中，在S2中，热轧过程中，采用乳化液进行润滑，其中，乳化液温度≥60℃。
其中，在S3中，人工时效温度为152-158℃，人工时效时间为3.6-4h；
优选地，在S3中，人工时效温度为155℃，人工时效时间为3.8h。
本发明还提出了一种中强度铝合金杆，采用上述中强度铝合金杆的制备方法制成。
在本发明中，对现有的中强度铝合金杆制备工艺进行了改进，探索形成新的中强度铝合金杆制备工艺制度，从而制备获得性能良好的中强度铝合金杆；在上述工艺制度中，优化了铝合金的合金成分和合金化工艺，调控了铝、镁、硅三种元素的配比，获得Mg2Si和Mg2Al3两种强化相成分基础，为最终获得性能良好的中强度铝合金杆奠定基础；通过将浇铸-水冷-热轧-冷却进行综合考虑和工艺协同，形成连铸连轧，并对工艺参数进行合理设定，使得中强度铝合金杆成形过程中，形变合理，并在热轧过程中同步完成合金元素的固溶处理，并进一步控制热轧后铝合金温度，铝合金杆温度小于100℃，防止合金元素自然时效造成强度损失，为后续的人工时效获得良好强化效果做准备；通过制定良好的人工时效参数，充分发挥合金元素的强化作用，形成分布良好的强化相，从而使得最终得到的中强度铝合金杆具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
本发明还公开了采用上述中强度铝合金杆的制备方法得到的中强度铝合金杆，得到的中强度铝合金杆，机械性能和抗腐蚀性能优异。
附图说明
图1为本发明提出的一种中强度铝合金杆的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出了一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭、铝-硅合金、铝-铁合金、镁锭、铝-稀土合金在720-750℃熔炼形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭；在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.30-0.50％，镁0.30-0.50％，稀土0.10-0.15％，余量为铝；
S2：轧制：将S1得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：时效：将S2得到的热轧铝合金杆进行人工时效，人工时效温度为150-160℃，人工时效时间为3.5-4h，从而获得中强度铝合金杆。
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提出的一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在740℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液，在735℃加入精炼剂进行除气精炼，在725℃进行保温静置40min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按重量分数包括：铁0.20％，硅0.40％，镁0.40％，稀土0.12％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.35％，精炼后合金液中氢含量为0.11ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为35℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为470℃，终轧温度大于360℃，热轧水冷后铝合金杆温度小于100℃；
S3：时效：将S2中得到的热轧铝合金杆进行人工时效，获得中强度铝合金杆，其中，人工时效温度为155℃，人工时效时间为220min。
实施例2
本实施例提出的一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在750℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液，在740℃加入精炼剂进行除气精炼，在730℃进行保温静置30min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁0.23％，硅0.30％，镁0.50％，稀土0.10％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为40℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为460℃，终轧温度大于360℃，热轧水冷后，铝合金杆温度小于100℃；
S3：时效：将S2中得到的热轧铝合金杆进行人工时效，获得中强度铝合金杆，其中，人工时效温度为158℃，人工时效时间为210min。
实施例3
本实施例提出的一种中强度铝合金杆的制备方法，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭加入熔化炉中，在720℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液，在730℃加入精炼剂进行除气精炼，在720℃进行保温静置50min，浇铸得到铸锭；
其中，在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁0.17％，硅0.50％，镁0.30％，稀土0.15％，余量为铝；
除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3％，精炼后合金液中氢含量为0.12ml/100g；
S2：轧制：将S1中得到的铸锭采用水温为30℃的冷却水对浇铸形成的铸锭进行水冷，水冷后进行热轧后冷却，获得热轧铝合金杆，其中，铸锭水冷过程中冷却水的水压不小于3pa，热轧过程中，采用温度不低于60℃的乳化液进行润滑，铸锭进轧温度为480℃，终轧温度大于360℃，热轧水冷后，铝合金杆温度小于100℃；
S3：时效：将S2中得到的热轧铝合金杆进行人工时效，获得中强度铝合金杆，其中，人工时效温度为152℃，人工时效时间为240min。
本发明还提出了一种采用实施例1-3所述中强度铝合金杆的制备方法制备而成的铝合金杆。
在本发明中，对现有的中强度铝合金杆制备工艺进行了改进，探索形成新的中强度铝合金杆制备工艺制度，从而制备获得性能良好的中强度铝合金杆；在上述工艺制度中，优化了铝合金的合金成分和合金化工艺，调控了铝、镁、硅三种元素的配比，获得Mg2Si和Mg2Al3两种强化相成分基础，为最终获得性能良好的中强度铝合金杆奠定基础；通过将浇铸-水冷-热轧-冷却进行综合考虑和工艺协同，形成连铸连轧，并对工艺参数进行合理设定，使得中强度铝合金杆成形过程中，形变合理，并在热轧过程中同步完成合金元素的固溶处理，并进一步控制热轧后铝合金杆温度，防止合金元素自然时效造成强度损失，为后续的人工时效获得良好强化效果做准备；通过制定良好的人工时效参数，充分发挥合金元素的强化作用，形成分布良好的强化相，从而使得最终得到的中强度铝合金杆具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：熔炼：将铝锭、铝-硅合金、铝-铁合金、镁锭、铝-稀土合金在720-750℃熔炼形成合金液，再在730-740℃进行除气精炼，然后在720-730℃下保温静置30-50min，浇铸得到铸锭；在浇铸前进行合金液成分调控，调控后合金液的成分按质量分数包括：铁≤0.30％，硅0.40-0.50％，镁0.30-0.40％，稀土0.10-0.12％，余量为铝；
S2：轧制：将S1得到的铸锭进行水冷，然后进行热轧，在冷却后获得热轧铝合金杆；
S3：时效：将S2得到的热轧铝合金杆进行人工时效，人工时效温度为150-160℃，人工时效时间为3.5-3.8h，从而获得中强度铝合金杆；
S1除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.3-0.4％，精炼后合金液中氢含量为0.10～0.12ml/100g；
S2中采用水温为30-40℃的冷却水进行水冷，冷却水的水压≥3pa；热轧过程中，铸锭进轧温度为460-478℃，终轧温度≥360℃；热轧后冷却至铸锭温度小于100℃获得热轧铝合金杆。
2.根据权利要求1所述中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在720-750℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液。
3.根据权利要求1所述中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在730-740℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液。
4.根据权利要求1所述中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，将铝锭加入熔化炉中，在735℃下，铝锭熔化为液态后，加入铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金，待铝-硅合金、铝-铁合金、铝-稀土合金熔化后，加入镁锭，形成合金液。
5.根据权利要求1-4中任一项所述中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.32-0.38％，精炼后合金液中氢含量为0.11～0.12ml/100g。
6.根据权利要求1-4中任一项所述中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，除气精炼过程中，精炼剂加入量为炉料重量的0.35％，精炼后合金液中氢含量为0.11ml/100g。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.17-0.23％。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.18-0.22％。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S1中，调控后合金液成分中铁含量为0.2％。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为465-478℃，终轧温度为360-380℃。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S2中，热轧过程中，铸锭进轧温度为470℃，终轧温度为368℃。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S2中，热轧过程中，采用乳化液进行润滑，其中，乳化液温度≥60℃。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S3中，人工时效温度为152-158℃，人工时效时间为3.6-3.8h。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的中强度铝合金杆的制备方法，其特征在于，在S3中，人工时效温度为155℃，人工时效时间为3.8h。
15.一种中强度铝合金杆，其特征在于，采用如权利要求1-14任一项中所述中强度铝合金杆的制备方法制成。
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