CN112322920B - 一种铝合金熔铸生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝合金熔铸生产方法。本发明通过向Al‑Mn合金中添加Zn元素，形成了含Zn元素的三系Al‑Mn合金，这种三系合金不仅具有Al‑Mn系合金的特点，还具有Al‑Zn系合金的特点。Zn元素以固溶体形式而非相的形式存在于合金中，提高合金的强度和后续加工性能，再与其他金属元素及非金属元素具有的性质相结合，使得本发明铸造的合金在低倍试样中所测得的偏析层厚度不大于2mm，铸造合成的合金中氢含量降低至0.13ml/100g‑Al以下，铸锭的领粒度均匀，表观优良，无后续加工的冶炼缺陷，铸锭组织中金属间化物尺寸细小，为30μm，化学成分稳定，完全满足汽车热交换器用材加工要求。

Description

一种铝合金熔铸生产方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，特别是一种铝合金熔铸生产方法。
背景技术
Al-Mn系合金为热处理不可强化的3XXX铝合金，由于其具有中等强度和较高的塑性,良好的焊接性能和耐腐蚀性能等，广泛应用于蒸发器、油冷器、空调器和水箱散热器等汽车热交换器部件的生产。然而，随着汽车制造业的发展和国民对汽车性能要求的增加，传统意义上的A1-Mn合金已经不能满足汽车热交换器材料使用寿命和性能要求，从而改善和提高A1-Mn合金性能以满足汽车热交换器生产的目的成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种铝合金熔铸生产方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铝合金熔铸生产方法，通过向Al-Mn合金中添加Zn元素，形成了含Zn元素的三系Al-Mn合金，这种三系合金不仅具有Al-Mn系合金的特点，还具有Al-Zn系合金的特点。Zn元素以固溶体形式而非相的形式存在于合金中，提高合金的强度和后续加工性能。
铝合金按化学成分质量百分比为0.4<Fe<0.6，0.13<Si<0.2，0.08<Cu<0.1，1.2<Mn<1.4，0.03<Mg<0.05，1.4<Zn<1.7，Cr<0.02，Zr<0.03，0.04<Ti<0.06，余量为Al和不可避免的杂质。
一种铝合金熔铸生产方法，包含以下步骤：
S1：配料，将需要的原料按比例准备好；
S2：装炉，将步骤S1中配好的原料按照要求装入熔炼炉中；
S3：熔炼，装炉完成后，用电磁搅拌装置进行搅拌一段时间，启动燃烧装置进行熔炼，将温度控制在700-800℃之间，使Mn、Fe、Si元素充分从中间合金中溶解出来，所有固体熔化后，将温度降低至420-450℃，加入金属锌，进行熔炼后静置；
S4：转炉，静置后除去表面浮渣，将熔融物转入保温炉中；
S5：精炼，在转炉操作前，提前打开透气砖精炼装置，将惰性气体通入炉内，以惰性气体为载体将铝盐加入熔融物中，利用精炼管在熔融物的不同部位和深度的游弋，将铝盐分布于熔融物中，静置并对熔融物进行覆盖；
S6：铸造，保温炉中温度达到730-750℃时通过溜槽进行放流铸造，放流铸造过程中在溜槽中通过喂丝机逆流添加晶粒细化剂；
S7：成型，按照设计要求将合金塑造成相应形状；
S8：分析，对铸造的合金进行化学及物理分析。
步骤S3中熔炼时间不超过6小时。
步骤S3中静置时间为20-25min。
步骤S4中精炼后静置30-40min，熔融物在保温炉中停留时间不超过2小时。
步骤S5中流放铸造要保证铸造温度在720-730℃，熔融物经过溜槽温度会降低，提前将溜槽加热至360-400℃；对熔融物进行覆盖是为防止熔融物再度吸氢和氧化。
步骤S7中成型的合金偏析厚度不大于2mm。
铸造合成的合金中氢含量降低至0.13ml/100g-Al以下，在精炼时会产生氢化物以及盐等将会被惰性气体带走，不仅达到除气的目的，还达到了除渣和除碱的目的，对合金进行净化，且惰性气体一直对合金熔融物实施搅拌作用，保持熔融物的化学成分及温度，有效避免Mn、Fe、Zn、Si元素的偏析。
本发明具有以下优点：本发明的铸造方法铸造的合金在低倍试样中的偏析厚度小，外观质量优良；基本无夹渣、裂纹、疏松和气孔等影响铸锭后续加工的冶金缺陷，且铸锭的晶粒度比较均匀；化学成分稳定，氢含量低；铸锭组织中金属间化物尺寸细小；合金扁锭的质量完全满足汽车热交换器用材加工要求。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例：
S1：配料，将需要的原料按表1比例准备好，炉料包括电解铝液、99.7％重熔炉锭、3003铝合金一级回炉料、Al-Mn中间合金、Al-Fe中间合金和Al-Si中间合金、金属锌锭和Al-5Ti-1B中间合金丝等；
S2：装炉，将步骤S1中配好的原料按照要求装入熔炼炉中，将重熔铝锭和回炉料装载在最底层，再将各种中间合金放置在固体炉料上方，再将电解铝液注入熔炼炉中，电解铝液的用量占总炉料量的70％，电解铝液加入前先进行预处理，降低非金属间杂质、碱金属和氢含量；
S3：熔炼，装炉完成后，用电磁搅拌装置进行搅拌一段时间，启动燃烧装置进行熔炼，将温度控制在750℃之间，使Mn、Fe、Si元素充分从中间合金中溶解出来，所有固体熔化后，将温度降低至430℃，加入金属锌，进行熔炼后静置20min,熔炼时间不超过6小时，防止产生粗大晶粒和羽毛状晶组织；
S4：转炉，静置后除去表面浮渣，将熔融物通过虹吸装置转入保温炉中；
S5：精炼，在转炉操作前，提前打开透气砖精炼装置，将氩气通入炉内，以氩气为载体将AlF3加入熔融物中，利用精炼管在熔融物的不同部位和深度的游弋，将AlF3分布于熔融物中，氩气将产生的HF、NaF、KF、和LiF等带走，达到除气、除渣和除碱的目的，静置并对熔融物进行覆盖，防止熔融物再吸氢和氧化；
S6：铸造，保温炉中温度达到740℃时通过溜槽进行放流铸造，放流铸造过程中在溜槽中通过喂丝机逆流添加添加晶粒细化剂，具体工艺参数如表2所示；
S7：成型，按照设计要求将合金塑造成相应形状；
S8：分析，对铸造的合金进行化学及物理分析，具体分析结果如表3所示。
表1：化学成分配料比
Figure BDA0002782435450000031
表2：工艺参数表：
Figure BDA0002782435450000032
表3：化学成分分析表
Figure BDA0002782435450000041
:制得的合金在低倍试样中所测得的偏析层厚度不大于2mm，铸造合成的合金中氢含量降低至0.13ml/100g-Al以下，铸锭的领粒度均匀，表观优良，无后续加工的冶炼缺陷，铸锭组织中金属间化物尺寸细小，为30μm，化学成分稳定，完全满足汽车热交换器用材加工要求。

Claims (1)

1.一种铝合金熔铸生产方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：配料，铝合金按化学成分质量百分比为0.4<Fe<0.6，0.13<Si<0.2，0.08<Cu<0.1，1.2<Mn<1.4，0.03<Mg<0.05，1.4<Zn<1.7，Cr<0.02，Zr<0.03，0.04<Ti<0.06，余量为Al和不可避免的杂质；将设计的原料组分按比例准备好；
S2：装炉，将步骤S1中配好的原料按照要求装入熔炼炉中；
S3：熔炼，装炉完成后，用电磁搅拌装置进行搅拌一段时间，启动燃烧装置进行熔炼，将温度控制在700-800℃之间，使Mn、Fe、Si元素充分从中间合金中溶解出来，所有固体熔化后，将温度降低至420-450℃，加入金属锌，进行熔炼后静置；熔炼时间不超过6小时，静置时间为20-25min；
S4：转炉，静置后除去表面浮渣，将熔融物转入保温炉中，熔融物在保温炉中停留时间不超过2小时；
S5：精炼，在转炉操作前，提前打开透气砖精炼装置，将惰性气体通入炉内，以惰性气体为载体将铝盐加入熔融物中，利用精炼管在熔融物的不同部位和深度的游弋，将铝盐分布于熔融物中，静置并对熔融物进行覆盖；
S6：铸造，保温炉中温度达到730-750℃时通过溜槽进行放流铸造，放流铸造过程中在溜槽中通过喂丝机逆流添加晶粒细化剂；放流铸造要保证铸造温度在720-730℃，熔融物经过溜槽温度会降低，提前将溜槽加热至360-400℃；
S7：成型，按照设计要求将合金塑造成相应形状；成型的合金偏析厚度不大于2mm；
S8：分析，对铸造的合金进行化学及物理分析，评价性能，铸造合成的合金中氢含量降低至0.13ml/100g-Al以下。
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