CN105401027A - 一种7050铝合金铸锭的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种铝合金铸锭的制备工艺，其包括以下步骤：按照7050铝合金铸锭的组分进行配料后熔化，将得到的铝液导入静置炉中进行连续精炼；再将得到的铝液加入Al-3Ti-0.2C丝进行在线细化；然后将得到的铝液采用SNIF除气设备进行在线除气；然后将得到的铝液进行双级过滤；最后将得到的铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。本申请通过对7050铝合金铸锭铸造工装的改进，铸造工艺的优化，提高了7050合金扁锭的冶金质量，降低7050合金的生产成本。

Description

一种7050铝合金铸锭的制备工艺
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种7050铝合金铸锭的制备工艺。
背景技术
7075铝合金是一种冷处理锻压合金，其结构紧密，耐腐蚀效果强，对于航空、船用板材最佳。随着航空航天业的快速发展，7050合金的需求量越来越大，但7050高强高韧铝合金存在铸造成型难，内部冶金差的问题，按传统工艺生产的产品达不到技术要求。传统生产工艺的具体过程为：
(1)配料：以质量百分比计，按照Si≤0.12％、Fe≤0.15％、Cu为2.0％～2.6％、Mn≤0.10％、Mg为1.9％～2.6％、Cr≤0.04％、Zn为5.7％～6.7％、Ti≤0.06％、Zr为0.09％～0.14％，其余Al，进行配料；
(2)熔化：将Cu、Mg、Zn、Zr、Al99.95铝锭装入熔炼炉熔化，熔化温度≤800℃；
(3)静置：将熔化的铝液导入静置炉，采用人工精炼管精炼，精炼工艺：温度720～760℃、气体压力0.4～0.6Mpa、精炼时间30min；
(4)在线细化：在线加入Al-5Ti-1B丝细化，加入量2～3kg/t；
(5)在线除气：普通除气设备；
(6)过滤：单级过滤，过滤精度为40～50ppi；
(7)铸造工艺：采用纯铝铺底，铸锭规格400×1320mm，铸造速度为38～46mm/min，水流量为23～30m3/h，铸造温度为680～710℃。
上述传统工艺存在以下缺点：(1)采用人工精炼，不能连续精炼，精炼结束后，熔体的渣气含量会逐步升高，影响熔体质量，直接影响探伤合格率；(2)在线采用Al-5Ti-1B丝细化剂，由于7050合金含有Zr元素，会毒害细化剂，降低细化效果，同时B元素会在表面聚集，造成铸锭开裂；(3)采用单级过滤，由于7050合金造渣严重，单级过滤不能完全去除熔体中的杂质；(4)采用纯铝铺底，增加了铸造工艺，降低了生产效率。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种铝合金铸锭的制备工艺，本申请提供的制备工艺可提高7050铝合金铸锭的冶金质量。
有鉴于此，本申请提供了一种7050铝合金铸锭的制备工艺，包括以下步骤：
A)，将以下原料按照质量百分比配料后熔化：Si≤0.12％、Fe≤0.15％、Cu为2.0％～2.6％、Mn≤0.10％、Mg为1.9％～2.6％、Cr≤0.04％、Zn为5.7％～6.7％、Ti≤0.06％、Zr为0.09％～0.14％和余量的铝；
B)，将步骤A)得到的铝液导入静置炉中进行连续精炼；
C)，在步骤B)得到的铝液中加入Al-3Ti-0.2C丝进行在线细化；
D)，将步骤C)得到的铝液采用SNIF除气设备进行在线除气；
E)，将步骤D)得到的铝液进行双级过滤；
F)，将步骤E)得到的铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。
优选的，步骤A)中所述熔化的温度≤800℃。
优选的，步骤B)中所述精炼的温度为720℃～760℃，气体压力为0.4～0.6MPa，气体流量为400～600L/h×4。
优选的，步骤C)中所述Al-3Ti-0.2C丝的加入量为5～7kg/t。
优选的，步骤E)中所述双级过滤中第一级过滤为30ppi～50ppi，第二级过滤为50ppi～70ppi。
优选的，步骤E)中所述双级过滤中第一级过滤为40ppi，第二级过滤为60ppi。
优选的，所述铸造的速度为38～46mm/min，水流量为23～30m3/h，温度为680～710℃。
优选的，所述铺底工艺具体为：
在20s时，结晶器内铝液的高度为20mm；
在35s时，结晶器内铝液的高度为35mm；
在45s时，结晶器内铝液的高度为40mm；
在50s时，结晶器内铝液的高度为50mm；
在55s时，结晶器内铝液的高度为60mm。
本申请提供了一种铝合金铸锭的制备工艺，其包括以下步骤：按照7050铝合金铸锭的组分进行配料后熔化，再将得到的铝液导入静置炉中进行连续精炼；再将得到的铝液加入Al-3Ti-0.2C丝进行在线细化；然后将得到的铝液采用SNIF除气设备进行在线除气；然后将得到的铝液进行双级过滤；最后将得到的铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。在上述制备铝合金铸锭的过程中，本申请通过静置炉内的连续除气，可以有效降低熔体的渣气含量；在线采用Al-3Ti-0.2C丝细化剂能有效避免中毒现象，同时不存在积聚产生裂纹情况；通过铺底工艺的调整，减少纯铝铺底的环节，降低了生产成本；采用双极过滤，熔体更清洁。由此，本申请制备的铝合金铸锭的冶金质量较高，实验结果表明：本申请制备的7050铝合金铸锭的成品率可达99.5％，探伤合格率达99.2％。
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7050铝合金铸锭的制备工艺，包括以下步骤：
A)，将以下原料按照质量百分比配料后熔化：Si≤0.12％、Fe≤0.15％、Cu为2.0％～2.6％、Mn≤0.10％、Mg为1.9％～2.6％、Cr≤0.04％、Zn为5.7％～6.7％、Ti≤0.06％、Zr为0.09％～0.14％和余量的铝；
B)，将步骤A)得到的铝液导入静置炉中进行连续精炼；
C)，在步骤B)得到的铝液中加入Al-3Ti-0.2C丝进行在线细化；
D)，将步骤C)得到的铝液采用SNIF除气设备进行在线除气；
E)，将步骤D)得到的铝液进行双级过滤；
F)，将步骤E)得到的铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。
本申请通过对7050铝合金铸锭的制备工艺进行调整，使铝合金铸锭显著降低铸锭中疏松、粗大化合物等冶金缺陷，产品质量满足航空航天要求，同时成品率、探伤合格率大幅度提高，生产成本显著降低。
在制备铝合金铸锭的过程中，本申请首先按照7050铝合金中的成分进行配料，然后将配料后的组分进行熔化，所述熔化的温度≤800℃。
本申请然后将熔化的铝液进行静置，所述静置的过程具体为：将铝液导入静置炉内，采用炉内透气砖连续精炼，精炼的工艺为：所述精炼的温度优选为720～760℃，所述精炼的气体压力优选为0.4～0.6MPa，所述精炼的气体流量优选为400～600L/h×4。
按照本发明，然后将静置后的铝液进行在线细化，在在线细化的过程中，本申请在线加入Al-3Ti-0.2C细化剂，加入量优选为5～7kg/t。在在线细化的过程中，加入Al-3Ti-0.2C细化剂能有效避免中毒现象，同时不存在积聚产生裂纹情况。
本申请然后将经过在线细化的铝液在SNIF除气设备中进行在线除气，可有效降低熔体的渣气含量。随后将经过在线除气的铝液进行双级过滤。所述双级过滤的第一级过滤优选为30ppi～50ppi，更优选为40ppi，第二级过滤优选为50ppi～70ppi，更优选为60ppi。所述双级过滤，能够使铝液更加清洁。
本申请最后将铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。所述铸造的速度优选为38～46mm/min，水流量优选为23～30m3/h，温度优选为680～710℃。所述铺底工艺具体为：在20s时，结晶器内铝液的高度为20mm；在35s时，结晶器内铝液的高度为35mm；在45s时，结晶器内铝液的高度为40mm；在50s时，结晶器内铝液的高度为50mm；在55s时，结晶器内铝液的高度为60mm。
本申请在制备铝合金铸锭的过程中，所述静置过程、在线细化、在线除气、过滤与铸造均为本领域技术人员熟知的过程，本申请对上述过程进行了控制。
本申请通过对7050铝合金铸锭铸造工装的改进，铸造工艺的优化，提高了7050合金扁锭的冶金质量，降低7050合金的生产成本。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铝合金铸锭的制备工艺进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
配料：以下原料按照重量百分比进行配料：Si＝0.06wt％、Fe＝0.11wt％、Cu＝2.1wt％、Mn＝0.01wt％、Mg＝2.4wt％、Cr＝0.01wt％、Zn＝6.5wt％、Ti＝0.03wt％、Zr＝0.12wt％，其余Al99.95铝锭；
熔化：将上述原料装入熔炼炉中熔化，熔化温度为700℃，得到铝液；
静止连续精炼工艺：将得到的铝液导入静置炉，采用炉内透气砖连续精炼，精炼的温度为740℃、气体压力为0.55Mpa、气体流量为450L/h×4；
在线细化工艺：在精炼后的铝液中加入6kg/tAl-3Ti-0.2C丝，加入温度为745℃；
过滤工艺：将在线细化后的铝液依次在第一级40ppi，第二级60ppi下进行双级过滤；
铸造工艺：将过滤后的铝液铸造成规格400×1320mm的铸锭，铸造速度为42mm/min，水流量为28m3/h，铸造温度为705℃；铸造过程中不用纯铝铺底，采用如表1所示的铺底工艺控制铺底过程；
表1本实施例铺底工艺的控制数据表
经过近三年的统计，7050合金成品率达99.5％，探伤合格率99.2％。
实施例2
配料：以下原料按照重量百分比进行配料：Si＝0.10wt％、Fe＝0.12wt％、Cu＝2.0wt％、Mn＝0.05wt％、Mg＝1.9wt％、Cr＝0.04wt％、Zn＝5.7wt％、Ti＝0.05wt％、Zr＝0.09wt％，其余Al99.95铝锭；
熔化：将上述原料装入熔炼炉中熔化，熔化温度为750℃，得到铝液；
静止连续精炼工艺：将得到的铝液导入静置炉，采用炉内透气砖连续精炼，精炼的温度为720℃、气体压力为0.40Mpa、气体流量为400L/h×4；
在线细化工艺：在精炼后的铝液中加入5kg/tAl-3Ti-0.2C丝，加入温度为745℃；
过滤工艺：将在线细化后的铝液依次在第一级30ppi，第二级50ppi下进行双级过滤；
铸造工艺：将过滤后的铝液铸造成规格400×1320mm的铸锭，铸造速度为38mm/min，水流量为23m3/h，铸造温度为680℃；铸造过程中不用纯铝铺底，采用如表1所示的铺底工艺控制铺底过程.
经过近三年的统计，7050合金成品率达99.6％，探伤合格率99.5％。
实施例3
配料：以下原料按照重量百分比进行配料：Si＝0.10wt％、Fe＝0.15wt％、Cu＝2.6wt％、Mn＝0.08wt％、Mg＝2.6wt％、Cr＝0.02wt％、Zn＝6.7wt％、Ti＝0.06wt％、Zr＝0.14wt％，其余Al99.95铝锭；
熔化：将上述原料装入熔炼炉中熔化，熔化温度为700℃，得到铝液；
静止连续精炼工艺：将得到的铝液导入静置炉，采用炉内透气砖连续精炼，精炼的温度为760℃、气体压力为0.60Mpa、气体流量为600L/h×4；
在线细化工艺：在精炼后的铝液中加入7kg/tAl-3Ti-0.2C丝，加入温度为745℃；
过滤工艺：将在线细化后的铝液依次在第一级40ppi，第二级60ppi下进行双级过滤；
铸造工艺：将过滤后的铝液铸造成规格400×1320mm的铸锭，铸造速度为46mm/min，水流量为30m3/h，铸造温度为710℃；铸造过程中不用纯铝铺底，采用如表1所示的铺底工艺控制铺底过程。
经过近三年的统计，7050合金成品率达99.8％，探伤合格率99.4％。
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 (8)

1.一种7050铝合金铸锭的制备工艺，包括以下步骤：
A)，将以下原料按照质量百分比配料后熔化：Si≤0.12％、Fe≤0.15％、Cu为2.0％～2.6％、Mn≤0.10％、Mg为1.9％～2.6％、Cr≤0.04％、Zn为5.7％～6.7％、Ti≤0.06％、Zr为0.09％～0.14％和余量的铝；
B)，将步骤A)得到的铝液导入静置炉中进行连续精炼；
C)，在步骤B)得到的铝液中加入Al-3Ti-0.2C丝进行在线细化；
D)，将步骤C)得到的铝液采用SNIF除气设备进行在线除气；
E)，将步骤D)得到的铝液进行双级过滤；
F)，将步骤E)得到的铝液进行铸造，在铸造过程中通过控制结晶器内铝液的高度来控制铺底工艺。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤A)中所述熔化的温度≤800℃。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤B)中所述精炼的温度为720℃～760℃，气体压力为0.4～0.6MPa，气体流量为400～600L/h×4。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤C)中所述Al-3Ti-0.2C丝的加入量为5～7kg/t。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤E)中所述双级过滤中第一级过滤为30ppi～50ppi，第二级过滤为50ppi～70ppi。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，步骤E)中所述双级过滤中第一级过滤为40ppi，第二级过滤为60ppi。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述铸造的速度为38～46mm/min，水流量为23～30m3/h，温度为680～710℃。
8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述铺底工艺具体为：
在20s时，结晶器内铝液的高度为20mm；
在35s时，结晶器内铝液的高度为35mm；
在45s时，结晶器内铝液的高度为40mm；
在50s时，结晶器内铝液的高度为50mm；
在55s时，结晶器内铝液的高度为60mm。
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