CN109055832A - 一种高锌铝合金铸棒及其熔炼和铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高锌铝合金铸棒，包括以下质量百分比的组分：包括以下质量百分比的组分：Zn：10.95～11.55％、Mg：2.1～2.3％、Mn：0.5～0.7％、Cu：1.5～2.5％、Ti：0.014～0.016％、B：0.014～0.016％、Be：0.003～0.004％、Zr：0.07～0.09％，余量为Al，铝合金铸棒缺陷少，材料性能得到提升，满足航空领域、船舶领域对铝合金的机械性能和耐腐蚀性的要求；本发明还公开了一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法，能够提高铝合金中各组成成分之间的均匀程度，提高生产出来的铝棒的稳定性和致密性，除去多余的杂质；在冶炼的过程中添加锆盐，能提高成品表面的耐腐蚀性能；本发明还公开了一种高锌铝合金铸棒的铸造方法，能够提高铸造效率、降低能耗、减少废水的产生。

Description

一种高锌铝合金铸棒及其熔炼和铸造方法
【技术领域】
本发明涉及一种高锌铝合金铸棒，本发明还涉及一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法和铸造方法。
【背景技术】
Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是可热处理强化的高强度变形超硬铝合金，以其低密度、高强度、高韧性及耐腐蚀性好等优点被广泛应用于航空航天、军工、海洋等领域。
但是Al-Zn-Mg-Cu系铝合金在熔炼和铸造的过程中，倘若方法选用不当，会使铸棒产生诸多不必要的缺陷，主要体现在成品的机械性能不稳定、晶粒粗化等方面，因此发明一种适宜的铸造方法来减少铸棒的缺陷对于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的冶炼领域是非常有必要的。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明的一种高锌铝合金铸棒，其特征在于包括以下质量百分比的组分：Zn：10.95～11.55％、Mg：2.1～2.3％、Mn：0.5～0.7％、Cu：1.5～2.5％、Ti：0.014～0.016％、B：0.014～0.016％、Be：0.003～0.004％、Zr：0.07～0.09％，余量为Al。
本发明还提供了一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法，包括如下步骤：
A、配料：计算铝合金原料用量并按照配比准备原料；
B、加热铝料：将铝料加入熔炼炉中，并加热至760～780℃；
C、加入铝锰中间合金：保持坩埚炉内温度在750～760℃，加入铝锰合金，并搅拌2～3min；
D、加入铝铜中间合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，加入铝铜中间合金，并搅拌3min～5min；
E、加入铝锆中间合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，加入铝锆中间合金，并搅拌3min～5min；
F、加入锌锭和铝铍合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，将锌锭分2～3次加入坩埚炉内，并将铝铍中间合金配料的一半加入到坩埚炉内，每加一次料搅拌3～5min；
G、测温及控温：控制坩埚炉内温度在710～720℃；
H、加入镁锭：保持坩埚炉内温度710～720℃，使用压镁钟罩加入镁锭，并撒入覆盖剂，搅拌4min～5min；
I、第一次加精炼剂：维持温度710～720℃，加入精炼剂后搅拌2～3min，扒渣后，取样检测合金化学成分；
J、真空处理：保持真空度1100～1300Pa,温度710～720℃，维持25～35min；
K、加入铝铍中间合金：保持坩埚炉内温度在710～720℃，将铝铍中间合金配料中剩余的一半加入到坩埚炉内，搅拌4min～5min；
L、加入铝钛硼：保持熔炼炉内温度710～720℃，加入铝钛硼后搅拌4min～5min；
M、第二次加精炼剂：保持熔炼炉内温度710～720℃，加入精炼剂后搅拌2～3min；
N、静置：保持坩埚炉内温度温度720～730℃，保持9～11min。
如上所述的一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法，其特征在于步骤B中铝料采用普铝和精铝，其中普铝和精铝的质量比为1∶4。
本发明还提供了一种高锌铝合金铸棒的铸造方法，包括如下步骤：将上述高锌铝合金铸棒的熔炼方法中步骤N中静置之后的铝合金液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为695～715℃，铸造速度为27～31mm/min，水压为0.01～0.03Mpa，水温小于或等于25℃。
本发明具有如下优点：
1、本发明的一种高锌铝合金铸棒，铝合金铸棒缺陷少，材料性能得到提升，满足航空领域、船舶领域对铝合金的机械性能和耐腐蚀性的要求。
2、本发明的一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法，能够提高铝合金中各组成成分之间的均匀程度，提高生产出来的铝棒的稳定性和致密性，除去多余的杂质。
3、本发明的一种高锌铝合金铸棒的铸造方法，能够提高铸造效率、降低能耗、减少废水的产生。
【具体实施方式】
下面对本发明的实施方式作详细说明。
本实施例的一种高锌铝合金铸棒，其包括以下质量百分比的组分：Zn：10.95～11.55％、Mg：2.1～2.3％、Mn：0.5～0.7％、Cu：1.5～2.5％、Ti：0.014～0.016％、B：0.014～0.016％、Be：0.003～0.004％、Zr：0.07～0.09％，余量为Al。
以下是申请人在生产过程中的一个配比：Zn：11％、Mg：2.2％、Mn：0.6％、Cu：2％、Ti：0.015％、B：0.015％、Be：0.004％、Zr：0.08％，余量为Al。
在铸造铝合金铸棒的过程中，对铝合金的熔炼是及其重要的步骤，本实施例中，高锌铝合金铸棒的熔炼方法，包括如下步骤：
A、配料：计算铝合金原料用量并按照配比准备原料；
B、加热铝料：将铝料加入熔炼炉中，并加热至780℃；
C、加入铝锰中间合金：保持坩埚炉内温度在760℃，加入铝锰合金，并搅拌3min；
D、加入铝铜中间合金：保持坩埚炉内温度在740℃，加入铝铜中间合金，并搅拌5min；
E、加入铝锆中间合金：保持坩埚炉内温度在740℃，加入铝锆中间合金，并搅拌5min；
F、加入锌锭和铝铍合金：保持坩埚炉内温度在740℃，将锌锭分3次加入坩埚炉内，并将铝铍中间合金配料的一半加入到坩埚炉内，每加一次料搅拌5min；
G、测温及控温：控制坩埚炉内温度在720℃；
H、加入镁锭：保持坩埚炉内温度720℃，使用压镁钟罩加入镁锭，并撒入覆盖剂，搅拌5min；
I、第一次加精炼剂：保持坩埚炉内温度710℃，加入精炼剂后搅拌3min，扒渣后，取样检测合金化学成分；
J、真空处理：保持真空度1300Pa,温度720℃，维持35min；
K、加入铝铍中间合金：保持坩埚炉内温度在720℃，将铝铍中间合金配料中剩余的一半加入到坩埚炉内，搅拌5min；
L、加入铝钛硼：保持熔炼炉内温度720℃，加入铝钛硼后搅拌5min；
M、第二次加精炼剂：保持熔炼炉内温度710℃，加入精炼剂后搅拌3min；
N、静置：保持坩埚炉内温度温度730℃，保持11min。
为了降低原料成本，在步骤B中铝料采用普铝和精铝，其中普铝和精铝的质量比为1∶4。
高锌铝合金铸棒的铸造方法，铸造采用半连续铸造法对步骤N中静置之后的铝合金液进行铸造，主要的铸造参数为：铸造温度为700℃，铸造速度为28mm/min，水压为0.02Mpa，水温小于或等于25℃。起头速度30mm/min，铸到50mm时减速至28mm/min。铸造完毕之后进行回火处理。
铸造的前期准备有：
1、准备工装：在铸造机的前槽、流管、漏斗、打渣板刷好涂料，并且在500℃以上烘干不少于2h，将铸造机的立柱刷好润滑油，前槽过滤片使用4片。
2、结晶器贴膜：将结晶器清理干净。将裁剪好的陶瓷纤维毡粘贴于结晶器表面。共贴3层，贴膜高度50～60mm，每层贴膜贴好后使用工具压紧，干燥时间30分钟，每铸造一次应更换一次贴膜。
3、铸造前检查结晶器喷水孔有无堵塞。

Claims (4)

1.一种高锌铝合金铸棒，其特征在于包括以下质量百分比的组分：Zn：10.95～11.55％、Mg：2.1～2.3％、Mn：0.5～0.7％、Cu：1.5～2.5％、Ti：0.014～0.016％、B：0.014～0.016％、Be：0.003～0.004％、Zr：0.07～0.09％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种权利要求1中所述的高锌铝合金铸棒的熔炼方法，其特征在于包括如下步骤：
A、配料：计算铝合金原料用量并按照配比准备原料；
B、加热铝料：将铝料加入熔炼炉中，并加热至760～780℃；
C、加入铝锰中间合金：保持坩埚炉内温度在750～760℃，加入铝锰合金，并搅拌2～3min；
D、加入铝铜中间合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，加入铝铜中间合金，并搅拌3min～5min；
E、加入铝锆中间合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，加入铝锆中间合金，并搅拌3min～5min；
F、加入锌锭和铝铍合金：保持坩埚炉内温度在730～740℃，将锌锭分2～3次加入坩埚炉内，并将铝铍中间合金配料的一半加入到坩埚炉内，每加一次料搅拌3～5min；
G、测温及控温：控制坩埚炉内温度在710～720℃；
H、加入镁锭：保持坩埚炉内温度710～720℃，使用压镁钟罩加入镁锭，并撒入覆盖剂，搅拌4min～5min；
I、第一次加精炼剂：维持温度710～720℃，加入精炼剂后搅拌2～3min，扒渣后，取样检测合金化学成分；
J、真空处理：保持真空度1100～1300Pa,温度710～720℃，维持25～35min；
K、加入铝铍中间合金：保持坩埚炉内温度在710～720℃，将铝铍中间合金配料中剩余的一半加入到坩埚炉内，搅拌4min～5min；
L、加入铝钛硼：保持熔炼炉内温度710～720℃，加入铝钛硼后搅拌4min～5min；
M、第二次加精炼剂：保持熔炼炉内温度710～720℃，加入精炼剂后搅拌2～3min；
N、静置：保持坩埚炉内温度温度720～730℃，保持9～11min。
3.根据权利要求2所述的一种高锌铝合金铸棒的熔炼方法，其特征在于步骤B中铝料采用普铝和精铝，其中普铝和精铝的质量比为1∶4。
4.一种高锌铝合金铸棒的铸造方法，包括如下步骤：将上述高锌铝合金铸棒的熔炼方法中步骤N中静置之后的铝合金液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为695～715℃，铸造速度为27～31mm/min，水压为0.01～0.03Mpa，水温小于或等于25℃。
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