CN112359253A - 一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法 - Google Patents

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周陆平
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Abstract

一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，所述5383铝合金按质量百分比计含有：Si≤0.05％、Fe≤0.10，Cu 0.05％～0.15％，Mg 4.0％～5.0％，Mn 0.8％～1.0％，Zn 0.26％～0.35％，Ti≤0.08％，Cr≤0.08％，Zr 0.08％～0.15％，余量的Al；5383铝合金圆铸锭的生产方法是将物料熔炼，并经三次精炼后进行熔体在线处理，在进行在线晶粒细化处理后，再经真空在线除气及双极过滤后得到5383铝合金溶液，将5383铝合金溶液注入结晶器，经过惰性气体油气润滑得到5383铝合金圆铸锭。本发明可以生产得到高品质船舶用5383铝合金圆铸锭。

Description

一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法
技术领域
本发明涉及铝合金生产方法技术领域，具体涉及一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法。
背景技术
随着船舶制造技术的发展及对轻量化要求的不断提升，铝合金材料作为船舶的船体及上层建筑材料被越来越广泛地应用于船舶制造。当前船舶制造行业主要选用5083、6082和5383等铝合金。5083铝合金虽然具有较好的耐腐蚀性能，但是其塑性加工不太理想，对于断面较为复杂的产品尺寸精度无法保证。而6082铝合金的抗腐蚀能力不强，长期浸泡在海水中可能出现晶间腐蚀，因此主要适用于船体上部结构如甲板等部件中，应用范围有限。5383铝合金相比5083、6082铝合金具有强度高、抗腐蚀能力强、制造工艺简便、铝合金锭断面适用性强等优点，在使用过程无任何晶间腐蚀倾向，达到高强高腐蚀抗力的船用铝合金材料应用要求，已被广泛应用于船用龙骨等零部件的制造。
随着船舶制造技术的进步和对产品性能要求的不断提高，对5383铝合金铸锭的尺寸、表观质量、内部质量的要求也越来越高。由于5383铝合金属于高镁含量的铝合金，为了提升5383合金的强化能力和腐蚀抗力等性能指标，需要添加Sc、Er、Mn、Cu、Zr等微量元素。因此在5383铝合金铸锭的生产过程成分不易控制，极易出现成分偏析，裂纹，拉裂等质量缺陷，影响5383铝合金后续加工及使用性能。因此，探寻高品质5383铝合金圆铸锭的生产方法是市场的迫切需要。
发明内容
本发明的目的是为了满足市场需求，提供一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，以生产得到高品质船舶用5383铝合金圆铸锭。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，所述5383铝合金按质量百分比计含有：Si≤0.05％、Fe≤0.10，Cu 0.05％～0.15％，Mg 4.0％～5.0％，Mn 0.8％～1.0％，Zn0.26％～0.35％，Ti≤0.08％，Cr≤0.08％，Zr 0.08％～0.15％，余量的Al；5383铝合金圆铸锭的生产方法如下：
A.熔炼：先在熔炼炉加入冷料，然后将电解铝液引入熔炼炉一起加热熔炼，加热至740℃～780℃时进行第一次扒渣；之后按照确定的各化学成分控制值进行配料，首先添加中间合金Mn、Cu、Zn、Zr，添加温度为760℃～790℃，然后添加700℃～730℃的Al-Mg合金液，添加温度为740℃～760℃，得到初炼合金液；所述冷料为5383铝合金圆铸锭生产过程产生的边角料；所述中间合金Mn、Cu、Zn、Zr为720℃～740℃的液态中间合金；
B.精炼:
一次精炼：向步骤A得到的初炼合金液中加入除碱精炼剂进行一次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行二次扒渣，得到一次精炼液；
二次精炼：向一次精炼液中加入除碱精炼剂进行二次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行三次扒渣，得到二次精炼液；然后保持温度750℃～760℃，静置20min～25min后转炉至静置炉；
三次精炼：在静置炉中向二次精炼液中加入除碱精炼剂进行三次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间15min～20min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行四次扒渣，得到三次精炼液；然后保持温度740℃～750℃，静置20min～25min；
C.熔体在线处理：在静置炉出液口的溜槽内向三次精炼液中喂入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，然后通过真空在线除气及双极过滤后完成熔体在线处理，得到5383铝合金溶液；
D.铸造：将5383铝合金溶液注入结晶器，经过惰性气体油气润滑得到5383铝合金圆铸锭；所述惰性气体为氩气。
进一步地，上述步骤A中，所述冷料在炉料中的占比为10％～30％。
进一步地，在三次精炼前向二次精炼液中喂入Al-Ti-B合金丝进行熔体晶粒细化。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明针对5383铝合金中各微量元素的特点，首先配制高温中间合金液，可大幅度减少金属镁的烧损，有效提高合金元素实收率及5383铝合金熔炼效率，实现了短流程高效生产5383铝合金铸锭；
(2)本发明采用高纯氩多级喷粉精炼，并集成真空在线除气和多级过滤，有效净化了5383铝合金熔体，保障了产品质量；
(3)本发明采用高纯氩油气润滑铸造方法制备铸锭，有效避免了5383铝合金中的镁氧化造渣，避免了表面及内部夹杂的形成，有效提高5383铝合金圆铸锭的产品质量和成品率，减少了废料的回炉量，从而节约能耗，减少废气污染物的排放，节能减排效果好。
具体实施方式
一种船舶用5383铝合金圆铸锭生产方法，所述5383铝合金按质量百分比计含有：Si≤0.05％、Fe≤0.10，Cu 0.05％～0.15％，Mg 4.0％～5.0％，Mn 0.8％～1.0％，Zn0.26％～0.35％，Ti≤0.08％，Cr≤0.08％，Zr 0.08％～0.15％，余量的Al。所述5383铝合金圆铸锭的生产方法如下：
A.熔炼：先在熔炼炉加入冷料，然后利用虹吸管将电解铝液引入熔炼炉一起加热熔炼，加热至740℃～780℃时进行第一次扒渣；之后按照确定的各化学成分控制值进行配料，首先添加中间合金Mn、Cu、Zn、Zr，添加温度为760℃～790℃，然后添加温度范围为700℃～730℃的Al-Mg合金液，添加温度为740℃～760℃，通过电磁搅拌完成熔炼工艺，得到初炼合金液。所述熔炼炉采用燃气固定式矩形熔炼炉。所述冷料为5383铝合金圆铸锭生产过程产生的边角料，冷料在炉料中的重量占比为10％～30％。所述中间合金Mn、Cu、Zn、Zr为经过中频炉熔炼搅拌后得到的720℃～740℃的液态中间合金。所述Al-Mg高温合金液为采用中频炉熔炼搅拌后得到的高温液态合金。
B.精炼:
一次精炼：向步骤A得到的初炼合金液中加入除碱精炼剂进行一次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行二次扒渣，得到一次精炼液；
二次精炼：向一次精炼液中加入除碱精炼剂进行二次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行三次扒渣，得到二次精炼液；然后保持温度750℃～760℃，静置20min～25min后转炉至静置炉；
三次精炼：在三次精炼前按照0.4-0.8kg/Al.t的量加入Al-Ti-B合金丝，进行熔体晶粒细化，然后在静置炉中向二次精炼液中加入除碱精炼剂进行三次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间15min～20min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行四次扒渣，得到三次精炼液；然后保持温度740℃～750℃，静置20min～25min。
所述高纯氩蛇形行走喷粉方式为现有技术方法。所述除碱精炼剂可以直接市购，如中外合资中山华钰有色冶金材料有限公司生产的颗粒精炼剂。除碱精炼剂在除气除渣的同时，也可以除铝液中的碱金属。
C.熔体在线处理：在静置炉出液口的溜槽内向三次精炼液中按照0.4-0.8kg/Al.t的量喂入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，然后通过真空在线除气设备进行真空在线除气并通过陶瓷过滤板进行双极过滤后完成熔体在线处理，得到5383铝合金溶液。所述真空在线除气设备和陶瓷过滤板均为限有技术设备。
D.铸造：将5383铝合金溶液注入结晶器，经过惰性气体油气润滑得到表面质量优，内部组织好，无表面夹渣的5383铝合金圆铸锭。所述惰性气体为高纯氩气，可有效避免5383等高镁铝合金在铸造过程熔体产生夹渣缺陷。
本发明生产的5383铝合金圆铸锭直径为φ126mm，φ533mm，无单个深度≥1.0mm的拉痕、冷隔、缩孔、偏析瘤等缺陷，渣含量等级应为Ⅰ级，夹杂物尺寸＜40μm。

Claims (3)

1.一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，其特征在于，所述5383铝合金按质量百分比计含有：Si≤0.05％、Fe≤0.10，Cu 0.05％～0.15％，Mg 4.0％～5.0％，Mn 0.8％～1.0％，Zn 0.26％～0.35％，Ti≤0.08％，Cr≤0.08％，Zr 0.08％～0.15％，余量的Al；5383铝合金圆铸锭的生产方法如下：
A.熔炼：先在熔炼炉加入冷料，然后将电解铝液引入熔炼炉一起加热熔炼，加热至740℃～780℃时进行第一次扒渣；之后按照确定的各化学成分控制值进行配料，首先添加中间合金Mn、Cu、Zn、Zr，添加温度为760℃～790℃，然后添加700℃～730℃的Al-Mg合金液，添加温度为740℃～760℃，得到初炼合金液；所述冷料为5383铝合金圆铸锭生产过程产生的边角料；所述中间合金Mn、Cu、Zn、Zr为720℃～740℃的液态中间合金；
B.精炼:
一次精炼：向步骤A得到的初炼合金液中加入除碱精炼剂进行一次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行二次扒渣，得到一次精炼液；
二次精炼：向一次精炼液中加入除碱精炼剂进行二次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间20min～25min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行三次扒渣，得到二次精炼液；然后保持温度750℃～760℃，静置20min～25min后转炉至静置炉；
三次精炼：在静置炉中向二次精炼液中加入除碱精炼剂进行三次精炼，精炼温度740℃～760℃，精炼时间15min～20min，精炼过程采用高纯氩蛇形行走喷粉方式，精炼完成后进行四次扒渣，得到三次精炼液；然后保持温度740℃～750℃，静置20min～25min；
C.熔体在线处理：在静置炉出液口的溜槽内向三次精炼液中喂入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，然后通过真空在线除气及双极过滤后完成熔体在线处理，得到5383铝合金溶液；
D.铸造：将5383铝合金溶液注入结晶器，经过惰性气体油气润滑得到5383铝合金圆铸锭；所述惰性气体为氩气。
2.根据权利要求1所述的一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，其特征在于，上述步骤A中，所述冷料在炉料中的占比为10％～30％。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶用5383铝合金圆铸锭的生产方法，其特征在于，在三次精炼前向二次精炼液中喂入Al-Ti-B合金丝进行熔体晶粒细化。
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