CN112605352A - 一种铝合金铸棒的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金铸棒的铸造方法，通过优化铝合金铸棒的化学组成元素以及结晶器的结构，使得铸造铝合金铸棒时，通过控制器能实现对温度调节装置、搅拌速度以及搅拌时间进行更精准的控制，在保证铝合金熔体成型性的同时，还能保证铝合金熔体内部温度的均匀性，有效降低铝合金枝晶臂断裂成枝晶碎片，增加形核位置，使更多的非均匀形核发生，显著产生细化晶粒的效果，进而降低铸棒产生裂纹的倾向，提高铸造的冶炼质量以及成品率。有效解决铸造大尺寸直径铝合金铸棒时较高的铸造温度使得铝合金熔体温度不均匀，导致铸棒各部位冷却速度、冷却程度不同而存在裂纹倾向，铸棒内部产生裂纹的问题。

Description

一种铝合金铸棒的铸造方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种铝合金铸棒的铸造方法。
背景技术
在铸造大尺寸直径或一些特殊铝合金的铸棒时，由于工艺上要求设定较慢的铸造速度以及较高的铸造温度，铝液通常会在流槽、模盘内滞留较长的时间，这就易造成结晶器内铝合金熔体温度不均，导致铸棒各部位冷却速度、冷却程度不同而存在裂纹倾向，甚至最终在铸棒内部产生裂纹。而且铝液滞留过久后也会导致晶粒长大，造成晶粒粗大等组织缺陷，进而影响后续产品的综合性能。现有技术中常见的方法是根据不同铝合金以及铝合金铸棒的棒径进行一些工艺参数，如铸造速度、铸造温度以及冷却水压等工艺参数进行改进，并通过在铸造前向流槽内熔体添加细化剂，抑制晶粒粗大，从而降低裂纹的产生，但是这种方法的稳定性差，且铝液滞留也会导致细化剂的作用效果变差，因此，需要进一步对铝合金铸棒的铸造工艺进行改进。
综上，在铝合金铸造领域，仍然存在亟待解决的上述问题。
发明内容
基于此，为了解决铸造大尺寸直径铝合金铸棒时较高的铸造温度使得铝合金熔体温度不均匀，导致铸棒各部位冷却速度、冷却程度不同而存在裂纹倾向，铸棒内部产生裂纹的问题，本发明提供了一种铝合金铸棒的铸造方法，具体技术方案如下：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至750℃-800℃，加入中间合金材料，电磁搅拌15min-45min后，第一次精炼10min-25min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，第二次精炼25min-45min，继续升温至750℃-840℃，得到铝合金熔体；
将铝合金熔体导入流槽，经过在线除气、双级过滤后引入结晶器中进行铸造，得到铝合金铸棒；
其中，所述结晶器包括容纳槽、搅拌装置、温度调节装置、温度传感器以及控制器，所述搅拌装置、所述温度调节装置、所述温度传感器分别与所述控制器连接；当所述铝合金熔体引入所述容纳槽后，所述温度传感器获取所述铝合金熔体的温度信息，并将铝合金熔体的温度信息发送至所述控制器，当所述控制器获取铝合金熔体的温度信息后与设置的阈值比较，发出温度控制指令、搅拌速度控制指令以及搅拌时间控制指令。
优选地，所述中间合金材料为锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金。
优选地，按照质量百分比计，所述铝合金铸棒含有如下元素成分：Zn0.3％-0.8％、Mn 1.3％-1.9％、Fe 0.1％-0.5％、Mg 1.8％-2.4％、Zr 1.0％-1.8％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
优选地，所述第一次精炼和第二次精炼采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1kg/t-2kg/t的Al，所述的补料精炼采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.05kg/t-0.09kg/t的Al。
优选地，所述在线除气为通入氮气进行除气20min-40min。
优选地，所述铸造过程中通入冷却水流量为60t/h-200t/h，当铸锭脱离石墨环后，调整冷却水流量为25t/h-35t/h，并保持15min-25min。
优选地，所述铸造的速度为25mm/min-45mm/min。
优选地，所述搅拌装置包括升降支架、搅拌轴、搅拌桨、固定环以及驱动装置，所述升降支架与所述容纳槽的上部连接，所述搅拌轴的一端与所述驱动装置连接，所述搅拌轴的另一端向所述容纳槽延伸；所述固定环用于固定所述搅拌轴与所述升降支架。
优选地，所述阈值为350℃。
优选地，当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度条件装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为40r/min-80r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为15s-30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为20r/min-60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s-30s。
上述方案中，通过优化结晶器的结构，使得铸造铝合金铸棒时，通过控制器能实现对温度调节装置、搅拌速度以及搅拌时间进行更精准的控制，在保证铝合金熔体成型性的同时，还能保证铝合金熔体内部温度的均匀性，有效降低铝合金枝晶臂断裂成枝晶碎片，增加形核位置，使更多的非均匀形核发生，显著产生细化晶粒的效果，进而降低铸棒产生裂纹的倾向，提高铸造的冶炼质量以及成品率。
附图说明
图1是本发明一实施例中结晶器的使用示意图；
图2是本发明实施例3的容纳槽中的铝合金熔体的热成像图片示意图；
图3是本发明对比例1的容纳槽中的铝合金熔体的热成像图片示意图。
附图标记说明：
10-固定环；11-升降支架；12-搅拌桨；13-搅拌轴；20-铝合金熔体；30-石墨环；40-供水通道；50-容纳槽；60-铝合金熔穴；70-铝合金铸棒。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至750℃-800℃，加入中间合金材料，电磁搅拌15min-45min后，第一次精炼10min-25min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，第二次精炼25min-45min，继续升温至750℃-840℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体导入流槽，经过在线除气、双级过滤后引入结晶器中进行铸造，得到铝合金铸棒；
其中，所述结晶器包括容纳槽50、搅拌装置、温度调节装置、温度传感器以及控制器，所述搅拌装置、所述温度调节装置、所述温度传感器分别与所述控制器连接；当所述铝合金熔体20引入所述容纳槽50后，所述温度传感器获取所述铝合金熔体20的温度信息，并将铝合金熔体20的温度信息发送至所述控制器，当所述控制器获取铝合金熔体20的温度信息后与设置的阈值比较，发出温度控制指令、搅拌速度控制指令以及搅拌时间控制指令。
方案中通过优化结晶器的结构，使得铸造铝合金铸棒70时，通过控制器能实现对温度调节装置、搅拌速度以及搅拌时间进行更精准的控制，在保证铝合金熔体成型性的同时，还能保证铝合金熔体内部温度的均匀性，有效降低铝合金枝晶臂断裂成枝晶碎片，增加形核位置，使更多的非均匀形核发生，显著产生细化晶粒的效果，进而降低铸棒产生裂纹的倾向，提高铸造的冶炼质量以及成品率。
在其中一个实施例中，所述中间合金材料为锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金。待铝锭和铜锭熔化后，再将锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金以中间合金的形式加入，有助于铝合金铸棒中铜元素径向分布的均匀性，降低出现晶粒偏析的概率。
在其中一个实施例中，按照质量百分比计，所述铝合金铸棒含有如下元素成分：Zn0.3％-0.8％、Mn 1.3％-1.9％、Fe 0.1％-0.5％、Mg 1.8％-2.4％、Zr 1.0％-1.8％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。通过优化铝合金铸棒的成分，能有效提高铸棒的机械性能，消除铸造应力。
在其中一个实施例中，所述第一次精炼和第二次精炼采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1kg/t-2kg/t的Al，所述的补料精炼采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.05kg/t-0.09kg/t的Al。
在其中一个实施例中，所述在线除气为通入氮气进行除气20min-40min。
在其中一个实施例中，所述容纳槽50的两侧分别设置有供水通道40。
在其中一个实施例中，所述容纳槽50的两侧内壁上分别设置有石墨环30。
在其中一个实施例中，所述温度传感器设置在所述容纳槽50的一侧，用于检测所述铝合金熔体的温度。
在其中一个实施例中，所述温度调节装置设置在所述容纳槽50的底部。
在其中一个实施例中，所述容纳槽50的底部设置有铝合金铸棒的出口。
在其中一个实施例中，所述铸造方法中通入冷却水流量为60t/h-200t/h，当铸锭脱离石墨环后，调整冷却水流量为25t/h-35t/h，并保持15min-25min。
在其中一个实施例中，所述铸造的速度为25mm/min-45mm/min。
在其中一个实施例中，所述搅拌装置包括升降支架11、搅拌轴13、搅拌桨12、固定环10以及驱动装置，所述升降支架11与所述容纳槽50的上部连接，所述搅拌轴13的一端与所述驱动装置连接，所述搅拌轴13的另一端向所述容纳槽50延伸；所述固定环10用于固定所述搅拌轴13与所述升降支架11。
在其中一个实施例中，所述升降支架11包括多根竖直设置的丝杆，分别与多根所述丝杆垂直连接的横杠，所述固定环设置在所述横杠上。
在其中一个实施例中，所述丝杆的一端与所述容纳槽50连接。
在其中一个实施例中，所述搅拌轴13以及所述搅拌桨12采用高熔点且与铝金属相容性低的材料。
在其中一个实施例中，所述阈值为350℃。
在其中一个实施例中，当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度条件装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为40r/min-80r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为15s-30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为20r/min-60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s-30s。
如图1所示，将制备得到的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为40r/min-80r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为15s-30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为20r/min-60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s-30s，并随着铸造推进，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入冷却水，即获得铝合金铸棒70。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn 0.8％、Mn 1.3％、Fe0.1％、Mg 1.8％、Zr 1.0％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比＜0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至750℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌15min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1kg/t的Al进行第一次精炼10min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.05kg/t的Al进行第二次精炼25min，继续升温至750℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气20min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为40r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s，并随着25mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为60t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为25t/h，并保持25min，即获得铝合金铸棒70。
实施例2：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn 0.8％、Mn 1.9％、Fe0.5％、Mg 2.4％、Zr 1.8％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比＜0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至800℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌15min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量2kg/t的Al进行第一次精炼25min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.09kg/t的Al进行第二次精炼25min-45min，继续升温至840℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气40min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为80r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为30s，并随着45mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为200t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为35t/h，并保持25min，即获得铝合金铸棒70。
实施例3:
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn0.5％、Mn1.5％、Fe0.3％、Mg 2.0％、Zr1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至780℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌25min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1.5kg/t的Al进行第一次精炼20min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.08kg/t的Al进行第二次精炼30min，继续升温至810℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气30min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为55r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为40r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为25s，并随着30mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为120t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为30t/h，并保持20min，即获得铝合金铸棒70。
实施例4：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn0.7％、Mn1.8％、Fe0.4％、Mg 2.2％、Zr 1.7％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至760℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌42min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1.2kg/t的Al进行第一次精炼12min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.07kg/t的Al进行第二次精炼22min，继续升温至820℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气35min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为45r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为23s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为43r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为22s，并随着28mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为110t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为32t/h，并保持20min，即获得铝合金铸棒70。
对比例1：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn0.5％、Mn1.5％、Fe0.3％、Mg 2.0％、Zr1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭、铜锭、锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金置于反射炉内，熔化升温至780℃，电磁搅拌25min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1.5kg/t的Al进行第一次精炼20min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.08kg/t的Al进行第二次精炼30min，继续升温至810℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气30min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。采用常规的铸造工艺，随着30mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为120t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为30t/h，并保持20min，即获得铝合金铸棒70。
对比例2：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn0.5％、Mn1.5％、Fe0.3％、Mg 2.0％、Zr1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至780℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌25min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1.5kg/t的Al进行第一次精炼20min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.08kg/t的Al进行第二次精炼30min，继续升温至810℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气30min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。因此，所述控制器接收到温度传感器获取的所述铝合金熔体20的温度信息，与提前设置的阈值比较，当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度调节装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为150r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为50s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为180r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为60s，并随着30mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为120t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为30t/h，并保持20min，即获得铝合金铸棒70。
对比例3：
一种铝合金铸棒的铸造方法，包括以下步骤：
按照一下铝合金铸棒元素成分的质量百分比计进行配料：Zn0.5％、Mn1.5％、Fe0.3％、Mg 2.0％、Zr1.5％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至780℃，加入锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金的中间合金材料，电磁搅拌25min后，采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1.5kg/t的Al进行第一次精炼20min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.08kg/t的Al进行第二次精炼30min，继续升温至810℃，得到铝合金熔体20；
将铝合金熔体20导入流槽，通入氮气进行除气30min，并双级过滤；
将双级过滤后的铝合金熔体20引入结晶器的容纳槽50中，随着铸造时间的延长，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50底部形成铝合金熔穴60，所述铝合金熔体20在所述容纳槽50中的出现温度不均匀性。所述控制器控制所述搅拌装置的搅拌速度为55r/min，并以此速度进行搅拌至铸造结束。随着30mm/min的铸造速度，铝合金铸棒70不断从容纳槽50底部的出口拉伸出，并且在铸造的过程中通过供水通道40通入冷却水流量为120t/h，在铝合金铸棒脱离石墨环30时，通过供水通道40通入调整冷却水流量为30t/h，并保持20min，即获得铝合金铸棒70。
对比例4：
与实施例3的区别仅在于，制备铝合金铸棒的元素成分的质量百分比如下：Zn1.5％、Mn 0.2％、Fe0.1％、Mg 0.9％、Zr0.4％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
试验例一：化学成分均匀性
取实施例1-4以及对比例1-4制备的铝合金铸棒的3mm后切片，表面抛光后进行光谱分析，从边部往中心每隔20mm激发一次，检验结果如下表1所示。
表1：
Figure BDA0002746099020000151
Figure BDA0002746099020000161
从表1中可看出，实施例1-4中制备的了铝合金铸棒内部组织的均匀性优于对比例1-4制备的铝合金铸棒内部组织的均匀性。
试验例二：铸棒硬度
使用便携式里氏硬度计检验铝合金铸棒端面硬度，检验结果如下表2。
表2：
Figure BDA0002746099020000162
从表2中数据分析可知，实施例1-4制备的铝合金铸棒的硬度相比实对比例1-4中制备的铝合金铸棒的硬度低，说明实施例制备的铝合金的铸造应力消除更充分，更容易加工成铝合金铸件。
试验例三：变形抗力
由实施例3与对比例1中制备得到的铝合金铸棒中分别选取4个样品作为测试样品，即在实施例3中选择铝合金铸棒不同部位的4个样品，分别标记为样品1-4，在对比例1中选择铝合金铸棒不同部位的4个样品，分别标记为对比样品1-4，变形抗力采用挤压过程中金属流通过模孔的突破压力来衡量其他工艺条件相同的情况下，通过在90MN挤压机上生产直径150mm实心棒材来检验，测试结果如下表3所示。
表3：
Figure BDA0002746099020000171
从表3中的数据分析可知，实施例3中制备的铝合金铸棒与对比例1相比，具有较低的变性抗力。
试验例四：受热均匀性
采用红外热成像装置对实施例3中容纳槽中的铝合金熔体进行热成像检测，如图2所示。
采用红外热成像装置对对比例1中容纳槽中的铝合金熔体进行热成像检测，如图3所示。
分析图2以及图3中的热成像图片可知，实施例3中的铝合金熔体的发热均匀，但是对比例1中的铝合金熔体发热不均匀，表现出铝合金熔体四周温度较铝合金熔体中间的温度低。说明了本申请的技术方案中能解决铸造大尺寸直径铝合金铸棒时较高的铸造温度使得铝合金熔体温度不均匀，导致铸棒各部位冷却速度、冷却程度不同而存在裂纹倾向，铸棒内部产生裂纹的问题，并获得铸造性能优异的铝合金铸棒。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铝锭以及铜锭置于反射炉内，熔化升温至750℃-800℃，加入中间合金材料，电磁搅拌15min-45min后，第一次精炼10min-25min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料和补料精炼，第二次精炼25min-45min，继续升温至750℃-840℃，得到铝合金熔体；
将所述铝合金熔体导入流槽，经过在线除气、双级过滤后引入结晶器中进行铸造，得到所述铝合金铸棒；
其中，所述结晶器包括容纳槽、搅拌装置、温度调节装置、温度传感器以及控制器，所述搅拌装置、所述温度调节装置、所述温度传感器分别与所述控制器连接；当所述铝合金熔体引入所述容纳槽后，所述温度传感器获取所述铝合金熔体的温度信息，并将铝合金熔体的温度信息发送至所述控制器，当所述控制器获取铝合金熔体的温度信息后与设置的阈值比较，发出温度控制指令、搅拌速度控制指令以及搅拌时间控制指令。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述中间合金材料为锌锭、铝锰合金、铝铁合金、铝镁合金以及铝锆合金。
3.根据权利要求2所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金铸棒含有如下元素成分：Zn 0.3％-0.8％、Mn1.3％-1.9％、Fe 0.1％-0.5％、Mg1.8％-2.4％、Zr 1.0％-1.8％，余量为Al和不可避免的杂质，且不可避免的杂质的总的质量百分比小于0.15％，单个不可避免的杂质的质量百分比小于0.05％。
4.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述第一次精炼和第二次精炼采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂为用量1kg/t-2kg/t的Al，所述的补料精炼采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl4，精炼剂用量为0.05kg/t-0.09kg/t的Al。
5.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述在线除气为通入氮气进行除气20min-40min。
6.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法中通入冷却水流量为60t/h-200t/h，当铸锭脱离石墨环后，调整冷却水流量为25t/h-35t/h，并保持15min-25min。
7.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述铸造的速度为25mm/min-45mm/min。
8.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述搅拌装置包括升降支架、搅拌轴、搅拌桨、固定环以及驱动装置，所述升降支架与所述容纳槽的上部连接，所述搅拌轴的一端与所述驱动装置连接，所述搅拌轴的另一端向所述容纳槽延伸；所述固定环用于固定所述搅拌轴与所述升降支架。
9.根据权利要求1所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，所述阈值为350℃。
10.根据权利要求9所述的铝合金铸棒的铸造方法，其特征在于，当所述铝合金熔体的温度信息小于350℃时，所述控制器发出温度控制指令控制所述温度条件装置加热至350℃，发出搅拌控制指令控制所述搅拌装置的搅拌速度为40r/min-80r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为15s-30s；当所述铝合金熔体的温度信息大于或等于350℃时，所述控制器发出搅拌控制指令控制所述搅拌速度为20r/min-60r/min，发出时间控制指令控制搅拌时间为20s-30s。
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