CN106244832A - 用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，包括以下步骤：将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加若干组分使铝液成分充分均匀；将铝合金液静置，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置，进行炉外精炼，再次除气除渣；将洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯。本发明制造工艺获得的铝合金杆金属组织结构明显好转，提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善强度和韧性。

Description

用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺
技术领域
本发明涉及一种铝硅合金圆杆，尤其涉及一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺。
背景技术
铝及其合金以其密度小、塑性好、比强度高、抗腐蚀性等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车工业中，这也促使铝及铝合金焊接材料的广泛应用。但是由于铝合金线膨胀系数较大，焊接裂纹倾向较大，会造成焊缝接头力学性能的下降，甚至造成失效。
铝硅合金圆杆是加工铝硅合金焊丝的基材，目前国内主要采用半连续铸造或水平牵引铸造—挤压的工艺路线进行生产。该工艺虽然工艺简单、成本低廉，但流程较复杂，产品质量欠佳、性能不够稳定、 生产规模适中等特点，只适合于中小型企业进行专业化生产。
发明内容
本发明提供一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，此制造工艺获得的高强度铝硅合金圆杆金属组织结构明显好转，提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善强度和韧性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.045份、铁1份、铜0.25份、稀土元素0.085份、硼0.018份、钛0.02份、铍0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼，达到铝液除气、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置，进行炉外精炼，再次除气除渣；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素。
2. 上述方案中，所述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
3. 上述方案中，所述步骤四的铝合金液静置时间为5~10分钟。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1. 本发明用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，其采用含有由镧、铈和钪组成的稀土元素在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能，去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5-6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，能够降低电阻率6-10%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6-8级。
2. 本发明用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，通过对熔炼、精炼、铸造、轧制等工艺的控制，制出抗拉强度符合铝硅合金圆杆，此种铝杆经24小时自然冷却后，经过包覆，可直接进入拉丝机，按常规拉丝工艺进行拉拔，由此得到的铝硅合金圆杆其抗拉强度达到180~200 MPa。与传统的铝杆或导体退火处理工艺相比，通过本发明所提供的方法制得的铝硅合金圆杆性能稳定，使用这些铝杆拉拔出来的铝硅合金圆杆同样性能稳定，产品合格率≥90。由于减掉了退火处理工序，省却了热处理工艺带来的能耗和生产时间，因此在完全满足对铝硅合金圆杆使用要求的前提下，大大提高了铝硅合金圆杆的生产效率、降低了生产成本。根据本方案所生产的铝合金杆，制造的铝合金杆将广泛的用于铝硅合金圆杆，将为目前存在的情况进行大幅度改善。将合金元素控制在本方案中的质量百分比，将解决原来出现的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，所述制造工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.045份、铁1份、铜0.25份、稀土元素0.085份、硼0.018份、钛0.02份、铍0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成，且此镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼，达到铝液除气、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置，进行炉外精炼，再次除气除渣；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
上述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
采用上述用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺时，其配方中含有由镧、铈和钪组成的稀土元素在指定范围内铁和稀土的协同作用,可以提高合金杆的延展性、优化铝液体成分，细化晶粒、去渣、增加耐腐蚀性能。去除铝合金中的气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性；其次，所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素与硼协同作用，使得产品在浇铸过程中提高铝的流动性，减小铝中其他元素的不利影响，形成核质点，从而形成非自发形核，起到细化晶粒的作用，宏观晶粒度在可以达到5-6级。添加的硼元素在一定范围内，和上述铝能合理搭配，能够降低电阻率6-10%；再次，钛元素：由于铝基体中存在上述有益元素后，再加入钛元素，可以在金属晶粒组织中起到明显作用，将钛元素控制在本发明的范围内，宏观晶粒度达到6-8级。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括以下步骤：
步骤一、将100份铝锭投入熔铝炉熔炼，控制炉内铝液温度≤760℃；
步骤二、将熔炼好的铝液转注到保温炉，制保温炉铝液温度在740±10℃时，在铝液添加硅0.045份、铁1份、铜0.25份、稀土元素0.085份、硼0.018份、钛0.02份、铍0.02份，搅拌30分钟，使铝液成分充分均匀，所述稀土元素由镧、铈和钪组成；
步骤三、在铝液温度达到750±10℃时用高纯氮气作载体，将高效喷粉精炼剂通入保温炉内熔体中进行精炼，达到铝液除气、除杂等净化处理；
步骤四、将经过步骤三的铝合金液静置5~10分钟，打开保温炉扒渣门将浮在铝合金液表面上的铝渣清理干净；
步骤五、在铝合金液温度达到740±10℃时，出炉，铝合金液从保温炉出来经过流槽进入在线除气装置和过滤装置，进行炉外精炼，再次除气除渣；
步骤六、将经步骤五获得的洁净后铝合金液进行连续浇铸，浇铸温度控制在690~700℃，采用水平浇铸方式进行浇铸获得铸造后铸坯；
步骤七、对步骤六制得的铸造后铸坯进行校直、加热，控制进轧前铸坯温度保持在520-540℃，使铝合金杆终轧温度≤300℃；
步骤八、用水或稀乳化液对轧机出来的铝合金杆进行快速冷却处理，并控制铝杆表面温度≤70℃；
步骤九、在铝杆进入收线框前，用压缩空气将铝杆表面的水吹干，保持铝杆的洁净和干燥后，再自然冷却。
2.根据权利要求1所述的用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，其特征在于：所述镧、铈和钪按照14：6：1重量份比例混合形成所述稀土元素。
3.根据权利要求1或2所述的用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤四的铝合金液静置时间为5~10分钟。
4.根据权利要求1或2所述的用于高强度铝硅合金圆杆的制造工艺，其特征在于：所述步骤五除气除渣后再在铝合金浇铸流槽内的铝熔体中通过喂丝机加入Al-Ti-B丝。
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