CN112143919A - 一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺。一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，包括：(1)配料；(2)精炼；(3)吹炼：将合金铝液吹炼后，在730‑750℃下静置；(4)在线除气；(5)双过滤；(6)铸造：合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造。本发明所述的一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，以目前国内先进的油气滑铸造生产线为核心，使用99.85％的工业纯铝铝液，采用半连续铸造、炉内均匀化处理、双过滤设备的方法，最终制得可以用来制备阳极氧化6系铝合金棒类产品，其铸棒内部晶粒分布均匀、高倍组织检查铝合金渣含量少，合金棒表面无偏析瘤、冷隔等现象。

Description

一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺。

背景技术

阳极氧化是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。阳极氧化用铝合金是轧制或挤压成箔材的铝基材料表面经过预处理，再经过阳极氧化、封闭、着色(或者使用铝本色，得到亚光的效果)等工序，成为装饰或外壳等材料，广泛的应用于汽车装饰材料、3C电子外壳和家具等领域。目前，国内高端汽车装饰材料主要依靠进口，国内无成熟的生产技术和供应商。

目前，阳极氧化用铝合金最大的生产问题就是缺陷较多。造成缺陷较多的主要原因一是由于熔化配料时铝熔体含渣多、气体含量高，导致后续挤压或轧制过程出现黑线、白线等缺陷。二是需要更为有效的炉内精炼和炉外净化工艺，特别是炉外过滤除渣技术，设备购买和维护的费用偏高，但对尺寸较小的夹杂去除效果有限。三是成品合格率低。由于铸造参数工艺参数及脉冲供油的方式不匹配，铸造时出现各种表面质量问题(偏析和冷隔)及内部化学成分不均匀的现象，导致成品的合格率低。在后续阳极氧化工序，可能出现花斑、色差、条纹和崩膜等现象。

以上总结可以看出，生产高质量阳极氧化用6系合金棒的前提条件是在做好工艺及设备控制的同时，对于气体含量、含渣情况和成分均匀性进行重点把控。

现有技术一种6系铝合金铸棒的生产工艺，生产工艺主要包括熔炼、除渣、精炼、细化、过滤、除气和铸造，其中精炼过程中所采用的精炼剂为CaCO₃和SrCO₃粉末按照质量份数比为1-19∶1的配比均匀混合后研磨成30-40μm粒径的粉末，细化过程中加入了Al-Ti-B丝细化剂进行在线细化，除气过程中采用石墨转子对铝液进行除气，熔融铝液的氢含量基本控制在0.2ml/100g Al以内，为6系铝合金提供了一种很好的精炼剂，解决了现有的精炼剂适用在6系铝合金铸棒制备时存在精炼效果不佳的问题。该技术方案介绍了一种通过合理调配精炼剂及炉外除气工艺，有效降低铝了熔体内氢含量的方法。但该方法未对具体的铸造工艺进行介绍，仅仅对铸造速度进行了强调。由于铸造工艺的铸造速度为20-22mm/min，仅适用于铸造尺寸在200mm以上的大规格合金棒。

现有技术一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，公开了工艺制备的Al5-Cu-Ti2细化剂代替现有的普通Al-Ti-B细化剂，将熔炼后的铝液熔炼精炼，制备出优质的铝合金铸锭，铝合金铸锭中铝合金的晶粒尺寸可以大大的降低，铝合金晶粒可以降低到20-80μm，其他共晶晶粒可以降低到9μm左右，铝合金铸锭内部的组织成分更佳均匀，降低铝锭表面裂纹的现象，提高了铝合金铸锭的机械强度和成品率，成品率能够达到99％。但是，该技术方案的在线设备为单转子在线和泡沫陶瓷过滤板，除气除渣能力有限。

有鉴于此，本发明提出一种新的阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，可以解决6系合金棒表面质量较差问题，也可以解决内部组织均匀性和渣含量较多的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，以目前国内先进的油气滑铸造生产线为核心，使用99.85％的工业纯铝铝液，采用半连续铸造、炉内均匀化处理、双过滤设备的方法，最终制得可以用来制备阳极氧化6系铝合金棒类产品，其铸棒内部晶粒分布均匀、高倍组织检查铝合金渣含量少，合金棒表面无偏析瘤、冷隔等现象。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：按照6系合金棒的成分配置合金，加入到铝纯度为99.85％的电解槽铝液中，搅拌混合后熔炼，熔炼温度为710-750℃，得合金铝液；

(2)精炼：向所述的合金铝液中加入精炼剂进行精炼，精炼剂用量2-4Kg/吨铝，精炼温度为720-740℃，精炼后扒渣，再静置30-60min；

(3)吹炼：将所述的精炼后的合金铝液使用高纯氩气进行大于25min的吹炼后，在730-750℃下静置30-60min；

(4)在线除气：在在线设备进口前50-100cm，往流槽里的所述的吹炼后的合金铝液中添加Al-Ti5-B1细化杆进行在线细化，细化杆的添加量为2-3Kg/吨铝，同时合金铝液中的Ti含量不超过0.03％；

再使用双转子在线除气设备进行除气，在在线出口进行氢含量检测，确保氢含量小于0.10ml/100g；

(5)双过滤：将所述的在线除气后的合金铝液经过40-60目的陶瓷过滤板过滤，再进行管式过滤；

(6)铸造：将所述的双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造，板锭铸造起头部分，采用小水量—慢速的方法进行起机操作，而后逐渐加大水量和速度；铸造冷却水压控制在0.05-0.08Mpa。

进一步地，所述的步骤(1)中，合金铝液中其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％，Mg与Si的比值为1.1-1.7；

所述的步骤(2)中，静置后进行取样检测，若各化学成分不合格，可再次补料后进行精炼，直至各化学成分合格；所述的精炼次数不超过3次；

所述的步骤(3)的吹炼过程中：将一定压力的氩气采用“井”字型的吹炼路线吹入到炉内铝液中，吹炼过程中铝液翻滚高度不得超过20cm。

进一步地，所述的精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。

进一步地，所述的步骤(4)的双转子在线除气设备，选用氮化硅材质的转子，两个在线转子的转速为270-350r/min。

进一步地，所述的步骤(5)中，管式过滤采用日本三井公司生产的RD级的管式过滤设备；所述的双过滤设备内部温度为730-750℃。

再进一步地，所述的双过滤后的合金铝液渣含量低于0.08mm²/kg。

进一步地，所述的步骤(6)中，铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min提升到83L/min，而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。

进一步地，所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油按照脉冲方式供给，循环时间65s，60s停止时间，5s脉冲喷油时间，期间每秒喷一次。

再进一步地，所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油的供油方式为：高纯氩气通过相应通道进入气体槽，在0.3-0.8MPa压力下透过石墨环；铸造油通过相应通道进入油槽，在0.5-1MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀油气膜。

进一步地，所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中热端合金铝液温度为705-715℃，冷端合金铝液温度大于680℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本工艺在不选用特殊精炼剂的前提下，通过调配市面上常见的精炼剂，达到了即减少铝液内渣含量，又减少气体含量的目的。

2、本发明通过合理调配精炼剂成分，双转子旋转除气和双过滤(40目-60目的板式过滤+RD级的管式过滤)除渣方式，降低了铝熔体氢含量和渣数量，使得成品氢含量基本控制在0.10ml/100gAl以下，上流槽的渣数量控制在2格左右，高倍组织检查铝合金渣≤0.08mm²/kg，后续轧制和挤压工序中，有效降低了由于渣含量导致的黑线、亮线等缺陷的发生率。

3、本发明通过合理设置铸造参数及与之相匹配的脉冲供油方式，解决了传统铸棒方式导致的表面质量不佳的问题，实现了直径小于150mm合金棒铸棒可不经铣面而可直接进轧的问题，降低了下游客户的成本，减少了能源的损耗。同时增强了行业范围内的市场竞争力。

4、本发明使用油气滑设备直接生产了内部组织均匀，夹渣含量较少，有效降低了由于渣含量导致的黑线、亮线等缺陷的发生率，生产的6系合金棒表面质量较佳。

5、本发明以普通的电解槽的铝液为基础，加强生产过程控制，以及合理设置铸造工艺参数，既解决了6系合金棒表面质量较差问题，又解决了内部组织均匀性和渣含量较多的问题。

附图说明

图1为脉冲循环供油方式；

图2为合金铝液流向图。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

在详细阐述本发明一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺之前，有必要对本发明中提及的相关材料做进一步说明，以达到更好的效果。

解释相关关键技术；

(1)阳极氧化用6系合金棒铸造工艺的技术路线：以国内成熟的25吨熔炼和静置炉为主，外加国内先进的油气滑铸造机为关键设备进行生产阳极氧化用6系合金棒。生产流程需要经过熔化配料—精炼扒渣、静置—吹练—在线除气—过滤—铸造等六个环节，但就控制产品质量而言，熔化配料、炉内精炼净化处理、炉外除气过滤处理、油气滑铸造工艺参数设置等四个方面，是整个产品的核心技术所在。

(2)阳极氧化用6系合金棒铸造工艺和核心质量及影响因素：6系合金棒产品，保证阳极氧化后，不良率低，关键技术指标分别是：1、在线后6系铝合金熔体液态氢含量小于0.10ml/100g。2、低倍组织晶粒度一级，疏松一级，无羽毛晶、光亮晶粒等缺陷。高倍组织检查铝合金渣≤0.08mm2/kg，炉内铝合金渣数量控制在5格以内，上流槽内铝合金渣数量控制在2格以内；3、铝合金棒快速冷却，保证粗晶层低于30μm。

影响产品质量的主要因素集中在如下几个方面。

A、熔化配料：6系合金棒化学成分范围较宽，可选取铝纯度为99.85％的电解槽铝液为原材料。其中，Mg、Si为主元素，可适当放宽。其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％。同时，炉内配料过程中，为防止外来辅料造成的污染，禁止添加废料。Si在铝合金中随着硅含量的增加流动性也增加，成分偏析现象会加重。因此，在开铸前，合金铝液要加强搅拌，以防偏析。熔炼和精炼环节，镁元素存在持续烧损的现象。为了减少烧损，提升镁锭的实收率，镁锭应放置在钢制的“镁笼”中，强行压入到合金铝液中。

B、炉内精炼净化处理：铝熔体中夹杂物主要一部分直接来自废料，而大部分则是在熔化过程中所形成的，在铸造前的所有夹杂物称为一次氧化夹杂，根据尺寸大小可分为两类：一类是宏观组织中分布不均匀的大块夹杂物，它使合金组织不连续，降低铸件的致密性，成为腐蚀的根源和裂纹源，从而明显降低合金的强度和塑性；另一类是细小的弥散夹杂，这类夹杂物经过精炼也不能完全去除，它使熔体粘度增大，降低凝固时铝液的补缩能力。纯净度行业内常用的炉内净化方法为炉内溶剂精炼+惰性气体吹练。由于铝熔体含气含渣，为衡量精炼铝熔体质量。行业内一般使用西南铝测氢仪计量气体含量，以每百克铝熔体内的氢含量作为衡量气体含量的标准。使用PoDFA法技术来测量炉内的渣含量，以渣点的格点数量作为衡量合金渣数量的标准。

现阶段大多数企业采用铸锭断口杂质含量判定合金熔体纯净度，误差较大，反馈时间长。评判指标为高倍组织检查铝合金渣含量。随着铝加工行业的发展和熔体质量要求的不断提高，渣含量的检测方法取得巨大的发展，有LiMCA法、PoDFA法、LAIS法和EDX法等。其中，PoDFA法在大型铝行业应用得最为广泛。其基本工作原理是为PoDFA取样器加一负压使铝熔体进行过滤，然后通过PoDFA金相分析技术对过滤片上的渣进行分析，从而定量、定性分析出渣含量及渣的类型。近几年，山东南山逐渐在公司范围内推广这种方法。随着PoDFA法技术的不断消化，中铝瑞闽通过渣点占据金相显微镜(100倍)下栅格的数量作为评判产品质量的指标。并逐渐被其他铝加工行业所接受。

阳极氧化用6系合金棒对于内部组织要求比较严格，传统精炼过程使用单一精炼剂精炼，容易造成除渣和除气的不彻底，导致熔融铝液的氢含量在0.3ml/100g以上，炉内铝合金的渣数量在8格以上。

目前，申请人通过一系列的试验，研究出一种炉内加强搅拌，并使用一种NaCl、NaNO₃、NaSO₄、KCl和CaF₂的混合剂进行精炼的方案。可以有效降低6系合金棒铝渣点数量和尺寸。即，炉内铝合金的渣数量可降低到5格左右，熔融铝液的氢含量可控制在0.2ml/100g左右。除气除渣效果优于传统精炼过程。

C、炉外除气过滤处理：铸造过程中的技术指标分别是：1、在线后6系铝合金熔体液态氢含量小于0.10ml/100g。2、低倍组织晶粒度一级，疏松一级，无羽毛晶、光亮晶粒等缺陷。炉内铝合金渣数量控制在5格以内，上流槽内铝合金渣数量控制在2格以内，高倍组织检查铝合金渣≤0.08mm²/kg。影响铝及铝合金氢含量和夹渣的因素有很多，国内外各大厂家及研究机构就如何减少铝液中的氢含量和夹渣的含量投入了大量的资源进行研究，因此市场上出现了许多新的工艺及设备。

目前，市面上的在线除气工艺多采用浮游法，主要是将惰性气体通入铝液后，形成许多细小的气泡。铝液中的气体在惰性气体上升的过程中不断渗透进入气泡，并且将夹杂物被吸附在气泡表面，随着气体一起逸出并停留于熔体表面。使用浮游法时，向铝液通入惰性气体的方式对除气工艺效果影响很大。目前，熔铸厂向铝液通入惰性气体常用的方式有脱气管、透气砖和旋转除气等三种方式，其中，最为简单的方法是用一根精炼管插入到铝液中，然后通入惰性气体，此单孔单管除气方法除气效果差。也有一些熔铸厂在炉底安装透气砖，惰性气体经过透气砖而形成了多路气泡，与单孔吹炼法相比较，多孔吹炼法除气精炼效果稍好；但是在实际使用过程中，透气砖存在容易堵塞、渗漏铝液、维修维护困难、液面翻滚严重和造渣较多等缺点。随着研究的深入，后续又出现了旋转除气法，其基本原理是惰性气体通过旋转的转子喷入到铝液中，形成大量的弥散小泡，从而进行除气精炼处理。为了提高除气效率，应尽可能地使惰性气体气泡数目多，惰性气体气泡直径小，惰性气体气泡在铝液中停留时间长，铝液液面尽量平稳、

目前常用的铝熔体除渣技术主要有深床过滤箱除渣、泡沫陶瓷过滤箱过滤除渣和富多孔管式过滤除渣。

(1)深床过滤箱除渣：深床过滤床体由多层氧化铝球和氧化铝砂砾以特有的方式堆垛而成。氧化铝球和砂砾的尺寸、堆垛方式都会影响过滤效果和过滤床寿命。深床过滤对尺寸20μm以上的夹杂物过滤效率可达到90％以上。但对尺寸较小的夹杂物捕捉效率低下。

(2)泡沫陶瓷过滤箱：泡沫陶瓷过滤箱是由过滤箱箱体和泡沫陶瓷过滤板组成。泡沫陶瓷过滤片规格40-60目，目数越大，空隙越小，厚度越大，熔体的流速越低，对20-30μm的夹杂物去除率可达到75％左右。显而易见过滤箱除渣的手段对于尺寸较小的夹杂物是没有效果的。

(3)多孔管式过滤器。多孔管式过滤器的过滤材料采用Al2O3-B2O3系列，按照一定的比例和入抗熔融铝的粘合剂，做成有空隙的管状物。Al2O3-B2O3结晶形态为针状，相对比表面积大，对夹杂物具有优秀的捕捉作用。当夹杂物尺寸≥20μm时，过滤效果可达到99％，当夹杂物尺寸10-20μm时，过滤效果可达到95％，当夹杂物尺寸＜10μm时，过滤效果降低至80％以下。

在实际应用过程中，传统除气除渣工艺最多可将过滤后铝熔体渣含量降低到5格左右，铝熔体的氢含量控制在0.15ml/100g。铸造后的成品合金棒高倍组织检查铝合金渣控制在0.12mm²/kg。从以上数据可以看出，传统单一的除气和除渣工艺从去除效率、过滤尺寸等方面都存在局限性。

为保证足够低的氢含量、内部组织的均匀性和高倍组织下的足够少的单位渣点数量，申请人研究出一种适用于6系合金棒的双转子旋转除气和双过滤(40-60目的板式过滤+RD级的管式过滤)的方式进行除气除渣。经过除渣后，流槽内的成品铝合金渣数量在2格左右。铸造后的成品合金棒高倍组织检查铝合金渣远远小于0.08mm²/kg。

D、油气滑铸造工艺参数设置：铸造过程中最重要的一项关键要求是表面无外观缺陷(偏析和冷隔等)，保证粗晶层低于30μm。传统的半连续铸造方式在固化过程中，通过结晶器壁排除热量，这导致了厚的、不均匀的粗糙外表面壳。同时，热量的分布不均也会导致表层的偏析溜和冷隔等现象。在后续挤压或轧制过程中，为了保证设备不受损伤及合金棒能够顺利进轧，通常需要使用车床车掉合金棒的表层，即行业内俗称的“铣面”。这种铣面方式，往往会铣掉2-3mm厚的表层，既降低了成品率，又造成了大量的能源浪费。如果6系合金棒表面质量满足要求，就可以免于铣面而直接生产，这样既可以提高下游产品合格率、降低成本、节省能源，又可以提高公司在行业内的竞争力。因此，是否有一种铸造工艺既可以提高表面质量，又可以降低粗晶环厚度呢？

目前，申请人通过试验，研究出一套使用wagstaff油气滑铸造设备及与之相匹配的脉冲供油方式的铸造工艺，可获得满足表面质量要求的铸棒。该工艺可以将提供到油气滑结晶器的油和气，沿着结晶器石墨环里的槽或通道流动。随着油气混合物流动通过渗透性石墨铸造环，它在熔融铝和石墨环之间形成了一个油气绝热膜。这个绝热膜可以显著降低一次冷却，减小凝壳厚度和液穴深度，避免低熔点偏析、冷隔。同时，绝热层使铝液和结晶器不直接接触，起到了良好的润滑作用，并减少了铝液与结晶器内壁摩擦，消除了拉痕，进而获得均匀细小的铸锭组织、较薄的粗晶层(一般小于30μm)和良好的表面质量。该方法铸造的铝合金铸棒可以不经铣面而直接进行挤压或轧制，再经阳极氧化后，可获得黑线、亮线等缺陷非常少的汽车装饰材料。

在了解了本发明中提及的相关方法之后，下面将结合具体的实施例，对本发明一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺做进一步的详细介绍：

本发明的技术方案为：

一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：按照6系合金棒的成分配置合金，加入到铝纯度为99.85％的电解槽铝液中，搅拌混合后熔炼，熔炼温度为710-750℃，得合金铝液。

(2)精炼：向所述的合金铝液中加入精炼剂进行精炼，精炼剂用量2-4Kg/吨铝，精炼温度为720-740℃，精炼管均速移动，精炼不留死角，气泡翻卷不超过20cm。

30min内完成精炼后扒渣，再静置30-60min(静置可以使得小杂质浮到表面)。

(3)吹炼：将所述的精炼后的合金铝液使用高纯氩气进行大于25min的吹炼后，在730-750℃下静置30-60min。

吹炼后静置可以使得小杂质浮到表面。在730-750℃下静置有利于形成易浮在表面的α相氧化铝；且避免温度大于750℃，产生的无法逆转的晶粒粗大的问题。

(4)在线除气：在在线设备进口前50-100cm，往流槽里的所述的吹炼后的合金铝液中添加Al-Ti5-B1细化杆进行在线细化，细化杆的添加量为2-3Kg/吨铝，同时合金铝液中的Ti含量不超过0.03％。若过程中出现堵棒现象，喂丝速度轻微进行调整。

再使用双转子在线除气设备进行除气，在在线出口进行氢含量检测，确保氢含量小于0.10ml/100g。

在在线设备进口前50-100cm添加细化杆，有利于细化杆完全熔化，避免出现小颗粒聚集形成大颗粒，从而导致堵塞现象的发生。

(5)双过滤：将所述的在线除气后的合金铝液经过40-60目的陶瓷过滤板过滤，再进行管式过滤。

陶瓷过滤板过滤，目的是去除尺寸在20μm以上的渣点。再经过一个日本三井公司生产的RD级的管式过滤，进一步降低铝液内部渣点的数量和尺寸，使合金铝液渣含量低于0.08mm²/kg。

(6)铸造：将所述的双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造，板锭铸造起头部分，采用小水量—慢速的方法进行起机操作，而后逐渐加大水量和速度。开铸炉内金属温度控制在730-750℃，铸造冷却水压控制在0.05-0.08Mpa。

板顶铸造的起头部分的操作很关键，在该部分操作恰当，可以避免板顶开裂。板锭铸造起头部分，采用小水量-慢速的方法进行起机操作，可以避免板顶开裂现象的产生。

优选地，所述的步骤(1)中，合金铝液中其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％，Mg与Si的比值为1.1-1.7。镁硅含量的比值大于1.7，极易产生裂边现象。

所述的步骤(2)中，静置后进行取样检测，若各化学成分不合格，可再次补料后进行精炼，直至各化学成分合格；所述的精炼次数不超过3次。

所述的步骤(3)的吹炼过程中：将一定压力的氩气采用“井”字型的吹炼路线吹入到炉内铝液中，吹炼过程中铝液翻滚高度不得超过20cm。

优选地，所述的精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。本发明的精炼剂相较于常规的单一精炼剂，可以有效降低6系合金棒铝渣点数量和尺寸，炉内铝合金的渣数量可降低到5格左右，熔融铝液的氢含量可控制在0.2ml/100g左右，除气除渣效果优于传统精炼过程。

优选地，所述的步骤(4)的双转子在线除气设备，选用氮化硅材质的转子，保护气体为高纯氩气，两个在线转子的转速为270-350r/min。在该转速下，可以保证率和经熔体的成分均匀。转速过快，易逸出；转速过慢，成分不均匀。

优选地，所述的步骤(5)中，管式过滤采用日本三井公司生产的RD级的管式过滤设备；所述的双过滤设备内部温度为730-750℃。

设备温度为730-750℃时，不仅仅有利于熔体去杂，还有利于设备运转。在该温度下，设备活性最大，可以有效延长设备使用寿命。

进一步优选地，所述的双过滤后的合金铝液渣含量低于0.08mm²/kg。

优选地，所述的步骤(6)中，铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min提升到83L/min，而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。

优选地，所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油按照脉冲方式供给，循环时间65s，60s停止时间，5s脉冲喷油时间，期间每秒喷一次(如图1所示)。

进一步优选地，所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油的供油方式为：高纯氩气通过相应通道进入气体槽，在0.3-0.8MPa压力下透过石墨环；铸造油通过相应通道进入油槽，在0.5-1MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀绝热膜。

这个绝热膜可以显著降低一次冷却，减小凝壳厚度和液穴深度，避免低熔点偏析、冷隔。同时，绝热层使铝液和结晶器不直接接触，起到了良好的润滑作用，并减少了铝液与结晶器内壁摩擦，消除了拉痕，进而获得均匀细小的铸锭组织、较薄的粗晶层(一般小于30μm)和良好的表面质量。使得铸造的铝合金铸棒可以不经铣面而直接进行挤压或轧制，再经阳极氧化后，可获得黑线、亮线等缺陷非常少的汽车装饰材料。

优选地，所述的步骤(6)中，图2为油气滑铸造流盘的俯视图，入口处为热端，在F和G之间为冷端。生产铸造前。控制铸盘热端铝液温度为705-715℃，冷端铝液温度大于680℃。热端温度不能过高，避免板锭不成型；冷端温度不能过低，避免熔体在成型前凝固。

合金铝液流向如图2所示。开始铸造时，堵塞出口和堵口M、N、O、P五个位置，让合金铝液首先流向中央流槽，待铝液填充到流槽深度四分之三的时候，打开堵口M、N、O、P四个位置，让合金铝液逐步流向四行铸造口。由于F与G之间为铸造流向末端，因此为冷端。随后按照铸造工艺正常进行。

实施例1.

具体操作步骤如下：

(1)选取铝纯度为99.85％的电解槽铝液为原材料。按照6系合金棒中各元素的质量百分比配备铝合金的各化学成分含量，要求其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％，铝液成分中Mg与Si的比值在1.1-1.7之间。电解槽铝液为液体料。

将各配置好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀搅拌混合后熔炼为液态铝合金。熔炼温度控制在725℃，炉内在熔炼过程中，加强搅拌，延长电磁搅拌时间至40min，得合金铝液。

(2)精炼：向合金铝液中加入精炼剂进行精炼。精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。精炼温度723℃，精炼剂用量2.5Kg/吨铝。精炼车的精炼管均速移动，精炼不留死角，起泡翻卷不超过20cm。

30min内完成精炼，扒渣。静置40min。采用“三角形”的位置进行取样检测，如果各化学成分不合格，可再次补料后进行精炼，精炼要求同第一遍。三遍精炼后，成分合格且均匀。

(3)吹炼：在开始铸造前，炉内使用氩气进行吹炼，吹炼温度720℃，将一定压力的氩气采用“井”字型的吹练路线吹入到炉内铝液中，吹练过程中铝液翻滚高度不超过20cm，吹炼时间28min，在静置炉中静置38min。采用“三角形”的位置方式进行取样检测，化学成分均匀。静置炉内温度升高到749℃后开始生产。

(4)在线除气：在在线入口前68cm处，往流槽中喂Al-Ti5-B1细化杆。添加量2Kg/吨铝。同时保证铝液中的Ti含量不超过0.03％。若过程中出现堵棒现象，喂丝速度轻微进行调整。

设置双转子在线内转子的转速在310r/min，然后在在线后进行氢含量检测，氢含量小于0.089ml/100g。

(5)双过滤：采用双过滤的方式进行除渣，先经过一个40-60目的板式过滤，再经过一个日本三井RD级管式过滤。过滤后铝合金熔体渣含量低于0.08mm²/kg。

(6)铸造：将双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造。本次铸造合金棒的规格为(φ＜150mm)×L(长度)。

铸造过程中，铸造油脉冲时间65秒(60秒停止时间，5秒脉冲喷油时间，期间每秒喷一次)，高纯氩气喷射压力控制在0.6MPa，铸造油在0.5MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀油气膜。

油气滑铸造流盘中的热端温度715℃，冷端温度687℃。

板锭铸造起头部分，采用小水量—慢速的方法进行起机操作，而后逐渐加大水量和速度。特别注意的是，开铸炉内金属温度控制在730-750℃。起机后。其速度和水量如表1所示进行。铸造冷却水压控制在0.06Mpa。本次铸造数量为48根，即4行×12列。

表1

铸造长度(mm)	铸造水流量(L/min)	铸造速度(mm/min)
			0	2500	95
40	3000	102
			60	3500	110
80	4000	140
			100	4000-5500	140-170
1000	4000-5500	140-170
			3000	4000-5500	140-170

合金棒的铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min缓慢提升到83L/min。而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。

第一批合金棒的生产数量为48根，铸造长度3.5米。待生产完毕后，堵住炉眼、清理流槽，将合金棒搬运至指定位置后，烘烤流盘。同时，启动25吨静置炉中内置的搅拌器，搅拌剩余的合金铝液20min。静置30min，而后按照之前的步骤再次生产48根。

生产完毕，6系合金棒起头和收尾各切20cm，即为成品。之后对表面质量、化学成分、渣含量和低倍晶粒组织进行检验，结果显示：低倍组织晶粒度一级，疏松一级，无羽毛晶、光亮晶粒等缺陷。炉内渣数量为5格，上流槽渣数量为2格。高倍组织检查铝合金渣0.06mm²/kg。表面无偏析、冷隔等现象。成品合金棒粗晶层25μm。

实施例2.

具体操作步骤如下：

(1)选取铝纯度为99.85％的电解槽铝液为原材料。按照6系合金棒中各元素的质量百分比配备铝合金的各化学成分含量，要求其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％。电解槽铝液为液体料。

将各配置好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀搅拌混合后熔炼为液态铝合金。熔炼温度控制在719℃，炉内在熔炼过程中，加强搅拌，延长电磁搅拌时间至40min，得合金铝液。

(2)精炼：向合金铝液中加入精炼剂进行精炼。精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。精炼温度730℃，精炼剂用量2Kg/吨铝。精炼车的精炼管均速移动，精炼不留死角，起泡翻卷不超过20cm。

30min内完成精炼，扒渣。静置35min。采用“三角形”的位置进行取样检测，如果各化学成分不合格，可再次补料后进行精炼，精炼要求同第一遍。两遍精炼后，成分合格且均匀。

(3)吹炼：在开始铸造前，炉内使用氩气进行吹炼，吹炼温度720℃，将一定压力的氩气采用“井”字型的吹练路线吹入到炉内铝液中，吹练过程中铝液翻滚高度不超过20cm，吹炼时间30min，在静置炉中静置40min。采用“三角形”的位置方式进行取样检测，化学成分均匀。静置炉内温度升高到739℃后开始生产.

(4)在线除气：在在线入口前65cm处，往流槽中喂Al-Ti5-B1细化杆。添加量2.5Kg/吨铝。同时保证铝液中的Ti含量不超过0.03％。若过程中出现堵棒现象，喂丝速度轻微进行调整。

设置双转子在线内转子的转速在270r/min，然后在在线后进行氢含量检测，氢含量小于0.092ml/100g。

(5)双过滤：采用双过滤的方式进行除渣，先经过一个40-60目的板式过滤，再经过一个日本三井RD级的管式过滤。

(6)铸造：将双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造。

铸造过程中，铸造油脉冲时间65秒(60秒停止时间。5秒脉冲喷油时间，期间每秒喷一次)，高纯氩气喷射压力控制在0.7MPa，铸造油在0.6MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀油气膜。

油气滑铸造流盘中的热端温度710℃，冷端温度690℃。

板锭铸造起头部分，采用小水量—慢速的方法进行起机操作，而后逐渐加大水量和速度。具体的操作为：合金棒的铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min缓慢提升到83L/min。而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。铸造冷却水压控制在0.07Mpa。开铸炉内金属温度控制在730-750℃。起机后。

第一批合金棒的生产数量为48根，铸造长度3.5米。待生产完毕后，堵住炉眼、清理流槽，将合金棒搬运至指定位置后，烘烤流盘。同时，启动25吨静置炉中内置的搅拌器，搅拌剩余的合金铝液25min。静置28min，而后按照之前的步骤再次生产48根。

生产完毕，6系合金棒起头和收尾各切20cm，即为成品。之后对表面质量、化学成分、渣含量和低倍晶粒组织进行检验，结果显示：低倍组织晶粒度一级，疏松一级，无羽毛晶、光亮晶粒等缺陷。炉内渣数量为5格，上流槽渣数量为2格。高倍组织检查铝合金渣0.07mm²/kg。表面无偏析、冷隔等现象。成品合金棒粗晶层27μm。

实施例3.

具体操作步骤如下：

(1)选取铝纯度为99.85％的电解槽铝液为原材料。按照6系合金棒中各元素的质量百分比配备铝合金的各化学成分含量，要求其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％。电解槽铝液为液体料。

将各配置好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀搅拌混合后熔炼为液态铝合金。熔炼温度控制在750℃，炉内在熔炼过程中，加强搅拌，延长电磁搅拌时间至40min，得合金铝液。

(2)精炼：向合金铝液中加入精炼剂进行精炼。精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。精炼温度730℃，精炼剂用量4Kg/吨铝。精炼车的精炼管均速移动，精炼不留死角，起泡翻卷不超过20cm。

30min内完成精炼，扒渣。静置60min。采用“三角形”的位置进行取样检测，各化学成分合格且均匀。

(3)吹炼：在开始铸造前，炉内使用氩气进行吹炼，吹炼温度720℃，将一定压力的氩气采用“井”字型的吹练路线吹入到炉内铝液中，吹练过程中铝液翻滚高度不超过20cm，吹炼时间35min，在静置炉中静置45min。采用“三角形”的位置方式进行取样检测，化学成分均匀。静置炉内温度升高到730℃后开始生产.

(4)在线除气：在在线入口前100cm处，往流槽中喂Al-Ti5-B1细化杆。添加量3Kg/吨铝。同时保证铝液中的Ti含量不超过0.03％。若过程中出现堵棒现象，喂丝速度轻微进行调整。

设置双转子在线内转子的转速在320r/min，然后在在线后进行氢含量检测，氢含量小于0.093ml/100g。

(5)双过滤：采用双过滤的方式进行除渣，先经过一个40-60目的板式过滤，再经过一个日本三井RD级的管式过滤。

(6)铸造：将双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造。

铸造过程中，铸造油脉冲时间65秒(60秒停止时间。5秒脉冲喷油时间，期间每秒喷一次)，高纯氩气喷射压力控制在0.8MPa，铸造油在0.7MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀油气膜。

油气滑铸造流盘中的热端温度705℃，冷端温度690℃。

合金棒的铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min缓慢提升到83L/min。而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。

第一批合金棒的生产数量为48根，铸造长度3.5米。待生产完毕后，堵住炉眼、清理流槽，将合金棒搬运至指定位置后，烘烤流盘。同时，启动25吨静置炉中内置的搅拌器，搅拌剩余的合金铝液20min。静置30min，而后按照之前的步骤再次生产48根。

生产完毕，6系合金棒起头和收尾各切20cm，即为成品。之后对表面质量、化学成分、渣含量和低倍晶粒组织进行检验，结果显示：低倍组织晶粒度一级，疏松一级，无羽毛晶、光亮晶粒等缺陷。炉内渣数量为5格，上流槽渣数量为2格。高倍组织检查铝合金渣0.06mm²/kg。表面无偏析、冷隔等现象。成品合金棒粗晶层26μm。

本发明的技术方案与传统铸造方式相比，其工艺过程中质量检测结果的具体差异见表2所示：

表2传统铸造方式和本发明铸造方式对比

对比	传统铸造方式	本发明铸造方式
			炉内渣数量(格)(100倍下)	8	5
炉内氢含量(ml/100gAl)	≤0.3	≤0.2
			炉外上流槽渣数量(格)(100倍下)	5	2
炉内氢含量(ml/100gAl)	≤0.15	≤0.0
			渣尺寸(mm<sup>2</sup>/kg)	≤0.12	≤0.08

由表2可知，本发明的铸造工艺中各项指标均优于传统的铸造方式。本发明的技术方案实现了对气体含量、含渣情况和成分均匀性等方面更好的把控。

本发明的技术方案以国内成熟的25吨熔炼和静置炉为主，外加国内先进的油气滑铸造机为关键设备生产阳极氧化用6系合金棒工艺。通过使用混合精炼剂加强炉内精炼，双转子在线除气和双过滤除渣系统加强炉外净化处理，并设置与铸造工艺相匹配的脉冲供油的工艺，可以有效的降低阳极氧化用6系合金棒的含气含渣情况，尤其是能够降低后续过滤手段难以去除的微小夹杂物的数量，同时，可有效提高表面质量，减少偏析、冷隔等现象的发生。从而显著提高6系合金棒的合格率。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种阳极氧化用6系合金棒的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配料：按照6系合金棒的成分配置合金，加入到铝纯度为99.85％的电解槽铝液中，搅拌混合后熔炼，熔炼温度为710-750℃，得合金铝液；

(2)精炼：向所述的合金铝液中加入精炼剂进行精炼，精炼剂用量2-4Kg/吨铝，精炼温度为720-740℃，精炼后扒渣，再静置30-60min；

(3)吹炼：将所述的精炼后的合金铝液使用高纯氩气进行大于25min的吹炼后，在730-750℃下静置30-60min；

(4)在线除气：在在线设备进口前50-100cm，往流槽里的所述的吹炼后的合金铝液中添加Al-Ti5-B1细化杆进行在线细化，细化杆的添加量为2-3Kg/吨铝，同时合金铝液中的Ti含量不超过0.03％；

再使用双转子在线除气设备进行除气，在在线出口进行氢含量检测，确保氢含量小于0.10ml/100g；

(5)双过滤：将所述的在线除气后的合金铝液经过40-60目的陶瓷过滤板过滤，再进行管式过滤；

(6)铸造：将所述的双过滤后的合金铝液经过油气滑铸造流盘后，进行冷却水铸造，板锭铸造起头部分，采用小水量—慢速的方法进行起机操作，而后逐渐加大水量和速度；铸造冷却水压控制在0.05-0.08Mpa。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(1)中，合金铝液中其它每种杂质元素含量低于0.02％，杂质含量总量要低于0.15％，Mg与Si的比值为1.1-1.7；

所述的步骤(2)中，静置后进行取样检测，若各化学成分不合格，可再次补料后进行精炼，直至各化学成分合格；所述的精炼次数不超过3次；

所述的步骤(3)的吹炼过程中：将一定压力的氩气采用“井”字型的吹炼路线吹入到炉内铝液中，吹炼过程中铝液翻滚高度不得超过20cm。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的精炼剂由NaCl、NaNO₃、Na₂SO₄、KCl、CaF₂按照9：5：5：4：3的质量比组成。

4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(4)的双转子在线除气设备，选用氮化硅材质的转子，两个在线转子的转速为270-350r/min。

5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(5)中，管式过滤采用日本三井公司生产的RD级的管式过滤设备；所述的双过滤设备内部温度为730-750℃。

6.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于，

所述的双过滤后的合金铝液渣含量低于0.08mm²/kg。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(6)中，铸造速度从起头时的95mm/min提升到140mm/min，单根水流量从52L/min提升到83L/min，而后按照铸造速度140-170mm/min,单根水流量83-114L/min的工艺参数进行铸造。

8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油按照脉冲方式供给，循环时间65s，60s停止时间，5s脉冲喷油时间，期间每秒喷一次。

9.根据权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中铸造油的供油方式为：高纯氩气通过相应通道进入气体槽，在0.3-0.8MPa压力下透过石墨环；铸造油通过相应通道进入油槽，在0.5-1MPa的压力下透过石墨环，氩气和铸造油透过石墨环内壁形成一层均匀油气膜。

10.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，

所述的步骤(6)中，油气滑铸造流盘中热端合金铝液温度为705-715℃，冷端合金铝液温度大于680℃。

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