CN112813295B - 一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法 - Google Patents

一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，包括以下步骤：(1)熔炼：按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，升温融化，得铝合金熔体；(2)将铝合金熔体转注静置炉中静置，然后进行精炼，精炼后扒渣；(3)将精炼后的铝合金熔体转注至除气箱，分别在除气箱入口处和出口处添加晶粒细化剂；(4)经步骤(3)除气处理的铝合金熔体流经过滤器，经过滤器过滤后，在过滤器出口处添加晶粒细化剂，然后转注至模盘浇铸。本发明通过在铸造过程中，分别在除气箱入口处、除气箱出口处、过滤器出口处添加晶粒细化剂，以细化铝合金铸棒晶粒，并使铸棒各处的晶粒大小更均匀。

Description

一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法
技术领域
本发明属于铝合金材料加工技术领域，涉及一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法。
背景技术
铸造铝合金广泛应用于汽车、机械、航空航天等工业领域，对于各种铸造铝合金而言，晶粒细化是提高冶金质量的重要措施。一般而言，铸造铝合金的晶粒越小，铝合金的强度和韧性等性能越好，因此，晶粒细化能有效改善铸造铝合金的综合性能。为了使铸造铝合金的晶粒细化，可有很多种途径，如提高凝固过程中的冷却速率、在凝固过程中施加震动或电磁场之类的搅拌作用及加入晶粒细化剂等，而最简便易行的方式就是加入晶粒细化剂。
研究者不断有对晶粒细化剂成分以及晶粒细化技术进行研究优化，以达到更好的晶粒细化效果。目前铸造铝合金晶粒细化技术主要有两种，一种为炉内细化，其晶粒细化能力有限，不能够获得晶粒尺寸较小的铝合金铸棒；第二种为在线细化，在铸造过程中，在除气箱前加入晶粒细化剂，该种方法较为常用，晶粒细化效果相对较好。但是在连续生产过程中，由于仅在除气箱前加入晶粒细化剂，除气箱和过滤箱中的铝液未补加细化剂而直接流入模盘中进行铸造，造成铸棒头部晶粒大，尾部晶粒小的现象，使得铸棒头尾晶粒尺寸不够均匀。对于这种铸棒，在生产汽车外饰件时，由于晶粒不均匀，往往会造成暗线、条纹、光泽不均匀或不稳定等缺陷。如果选择将棒头部分锯切掉，往往找不准锯切的位置，同时也会造成大量的浪费，因此，这种铝合金铸棒不能够满足汽车外饰件的应用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷和不足，提供一种汽车外饰件用铝合金铸棒晶粒细化剂添加方法，通过在铸造过程中，分别在除气箱入口处、除气箱出口处、过滤器出口处添加晶粒细化剂，以细化铝合金铸棒晶粒，并使铸棒各处的晶粒大小更均匀。
为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，所述方法包括以下步骤：
(1)熔炼：按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，升温融化，得铝合金熔体；
(2)将铝合金熔体转注静置炉中静置，然后进行精炼，精炼后扒渣；
(3)将精炼后的铝合金熔体转注至除气箱，分别在除气箱入口处和出口处添加晶粒细化剂；
(4)经步骤(3)除气处理的铝合金熔体流经过滤器，经过滤器过滤后，在过滤器出口处添加晶粒细化剂，然后转注至模盘浇铸。
作为优选，所述步骤(3)和步骤(4)的晶粒细化剂为Al-Ti-B中间合金细化剂、Al-Ti-C中间合金细化剂、Al-Ti-B-RE中间合金细化剂以及Al-Ti-C-RE中间合金细化剂中的一种或多种，其中，RE为Y、Ce、La、Yb中的一种或多种。
作为优选，所述晶粒细化剂为线状，其直径为5-10mm。
作为优选，所述晶粒细化剂中，TiAl3相平均尺寸＜50μm，最大尺寸＜100μm；TiB2相或TiC相的平均尺寸＜2μm。
作为优选，除气箱入口处晶粒细化剂的添加量＞除气箱出口处晶粒细化剂的添加量＞过滤器出口处晶粒细化剂的添加量。
作为优选，除气箱入口处晶粒细化剂的添加量为2-4kg/吨铝合金熔体。
作为优选，除气箱出口处晶粒细化剂的添加量为1-2kg/吨铝合金熔体。
作为优选，过滤器出口处晶粒细化剂的添加量为0.4-1kg/吨铝合金熔体。作为优选，步骤(3)和步骤(4)的晶粒细化剂的添加速度为1-8m/min。
作为优选，所述过滤器为板式过滤器、管式过滤器的一种或两种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在铸造过程中，别在除气箱入口处、除气箱出口处、过滤器出口处添加晶粒细化剂，通过除气箱出口处和过滤器出口处的晶粒细化剂补充，保证晶粒细化效果，并使铸棒各处的晶粒尺寸更均匀；
(2)本发明的除气箱入口处晶粒细化剂的添加量＞除气箱出口处晶粒细化剂的添加量＞过滤器出口处晶粒细化剂的添加量，除气箱入口处的晶粒细化剂为主要添加，除气箱出口处和过滤器出口处的晶粒细化剂作补充作用，通过调整各处的晶粒细化剂添加量，使得晶粒细化和尺寸均匀效果更佳；
(3)本发明采用的过滤器为板式过滤器和管式过滤器的组合，通过板式过滤器和管式过滤器的多级组合过滤，有效去除铝合金熔体内的杂质，得到净化程度高的铝合金铸棒。
附图说明
图1为本发明汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法的流程图；
图2(a)为本发明实施例1制备的铝合金铸棒头部扫描电镜图，图2(b)为本发明实施例1制备的铝合金铸棒尾部扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步描述说明，但本发明并不限于这些实施例。如果无特殊说明，本发明以下实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
图1为本发明铝合金铸棒晶粒细化剂添加方法的流程图，根据该流程图详细介绍步骤：按铝合金成分配比配置原料，先将铝锭加入熔炼炉中加热融化，然后升温至730-760℃，加入其它元素或中间合金，搅拌融化，导出铝合金熔体；将铝合金熔体转注至温度为730-750℃的静置炉中静置5-20min，然后通气精炼，精炼10-20min，扒净熔体表面浮渣；将晶粒细化剂通过喂丝机加入到温度为720-740℃的除气箱入口处(图1A点位置)，对熔体进行变质细化，然后将铝合金熔体转注至温度为720-740℃的除气箱内，待铝合金熔体填充除气箱至一定高度，接通高纯度氩气，开始除气精炼作业，氩气通入流量以铝合金熔体液面轻微震动、不剧烈翻滚为准，至铝合金熔体内的氢含量＜1.0ml/kg铝合金熔体，出箱；将晶粒细化剂通过喂丝机加入到温度为700-730℃除气箱出口处(图1B点位置)，在除气箱出口处补充晶粒细化剂；然后铝合金熔体流至过滤器，经过滤器过滤后，在过滤器出口处(图1C点位置)添加晶粒细化剂，然后转注至模盘浇铸。
本发明在除气箱入口处、除气箱出口处、过滤器出口处添加晶粒细化剂，通过除气箱出口处和过滤器出口处的晶粒细化剂补充，保证晶粒细化效果，并使得晶粒尺寸更均匀。
本发明的晶粒细化剂优选为TiAl3相平均尺寸＜50μm，最大尺寸＜100μm，TiB2相或TiC相的平均尺寸＜2μm的Al-Ti-B中间合金细化剂、Al-Ti-C中间合金细化剂、Al-Ti-B-RE中间合金细化剂以及Al-Ti-C-RE中间合金细化剂中的一种或多种，其中，RE为Y、Ce、La、Yb中的一种或多种。AlTi相和TiB相或TiC相的尺寸细小为宜，细小尺寸对增强晶粒细化效果很有利。
本发明的晶粒细化剂优选为线状，其直径为5-10mm。晶粒细化剂有块状和线状形态之分，块状相对于线状要达到相同效果，需要添加更多的晶粒细化剂，因此，本发明优选为线状晶粒细化剂。线状晶粒细化剂的直径越小，分布更均匀弥散。
作为优选，除气箱入口处晶粒细化剂的添加量＞除气箱出口处晶粒细化剂的添加量＞过滤器出口处晶粒细化剂的添加量。除气箱入口处的晶粒细化剂为主要添加，保证晶粒细化剂能够充分熔化并分散开；除气箱出口处和过滤器出口处的晶粒细化剂作补充作用，以弥补除气箱内和过滤器内中的失效的晶粒细化剂，因此，除气箱出口处和过滤器出口处的晶粒细化剂添加量要小于除气箱入口处晶粒细化剂的添加量。
作为优选，除气箱入口处晶粒细化剂的添加量为2-4kg/吨铝合金熔体，添加速度为4-8m/min；除气箱出口处晶粒细化剂的添加量为1-2kg/吨铝合金熔体，添加速度为2-4m/min；过滤器出口处晶粒细化剂的添加量为0.4-1kg/吨铝合金熔体，添加速度为1-2m/min。
本发明采用的过滤器为板式过滤器、管式过滤器的一种或两种，优选为板式过滤器和管式过滤器的组合，通过板式过滤器和管式过滤器的多级组合过滤，有效去除铝合金熔体内的杂质，得到净化程度高的铝合金铸棒。
以下具体实施例中，采用的晶粒细化剂为英国LSM公司生产的Al-5Ti-1B中间合金丝。
实施例1
本实施例的铝合金铸棒的制备方法步骤如下：
(1)配置铝合金原料，其材料成分质量百分比为：Si：0.52％，Mn：0.05％，Zn：0.15％，Ti：0.15％，Mg：0.51％，Cr：0.05％，Cu：0.12％，其余为Al。按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，在745℃下加热融化，得铝合金熔体；
(2)将铝合金熔体转注至温度为740℃的静置炉中静置10min，然后通入氩气精炼15min，精炼后扒渣；
(3)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为4m/min)加入到温度为735℃的除气箱入口处，加入量为2kg/吨铝合金熔体，对熔体进行变质细化，然后将铝合金熔体转注至温度为735℃的除气箱中，向除气箱内通入99.995％的氩气，并扒渣处理，至铝合金熔体内的氢含量＜1.0ml/kg铝合金熔体；
(4)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为2m/min)加入到温度为720℃除气箱出口处，加入量为1kg/吨铝合金熔体，然后将铝合金熔体转经50目的板式过滤器过滤后再经过80目的陶瓷管式过滤器过滤，在过滤器出口处添加0.5kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为1m/min)，然后转注至模盘浇铸，得铝合金铸棒。
实施例2
本实施例的铝合金铸棒的制备方法步骤如下：
(1)配置铝合金原料，其材料成分质量百分比为：Si：0.68％，Mn：0.15％，Zn：0.25％，Ti：0.15％，Mg：0.7％，Cr：0.08％，Cu：0.20％，其余为Al。按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，在750℃下加热融化，得铝合金熔体；
(2)将铝合金熔体转注至温度为735℃的静置炉中静置12min，然后通入氩气精炼12min，精炼后扒渣；
(3)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为4.4m/min)加入到温度为730℃的除气箱入口处，加入量为2.2kg/吨铝合金熔体，对熔体进行变质细化，然后将铝合金熔体转注至温度为730℃的除气箱中，向除气箱内通入99.995％的氩气，并扒渣处理，至铝合金熔体内的氢含量＜0.9ml/kg铝合金熔体；
(4)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为2.6m/min)加入到温度为710℃除气箱出口处，加入量为1.3kg/吨铝合金熔体，然后将铝合金熔体转经40目的板式过滤器过滤后再经过90目的陶瓷管式过滤器过滤，在过滤器出口处添加0.6kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为1.2m/min)，然后转注至模盘浇铸，得铝合金铸棒。
实施例3
本实施例的铝合金铸棒的制备方法步骤如下：
(1)配置铝合金原料，其材料成分质量百分比为：Si：0.52％，Fe：0.5％，Cu：0.45％，Mn：0.25％，Zn：0.20％，Ti：0.15％，Mg：0.8％，Cr：0.15％，Sn：0.23％，其余为Al。按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，在755℃下加热融化，得铝合金熔体；
(2)将铝合金熔体转注至温度为740℃的静置炉中静置14min，然后通入氩气精炼10min，精炼后扒渣；
(3)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为6m/min)加入到温度为720℃的除气箱入口处，加入量为3kg/吨铝合金熔体，对熔体进行变质细化，然后将铝合金熔体转注至温度为720℃的除气箱中，向除气箱内通入99.995％的氩气，并扒渣处理，至铝合金熔体内的氢含量＜0.8ml/kg铝合金熔体；
(4)将晶粒细化剂通过喂丝机(喂丝速度为3m/min)加入到温度为700℃除气箱出口处，加入量为1.5kg/吨铝合金熔体，然后将铝合金熔体转经50目的板式过滤器过滤后再经过100目的陶瓷管式过滤器过滤，在过滤器出口处添加0.8kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为1.6m/min)，然后转注至模盘浇铸，得铝合金铸棒。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1仅在除气箱入口处加入3.5kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为7m/min)，未在除气箱出口处和过滤器出口处添加晶粒细化剂，其它与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2仅在除气箱出口处加入3.5kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为7m/min)，未在除气箱入口处和过滤器出口处添加晶粒细化剂，其它与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3仅在过滤器出口处加入3.5kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为7m/min)，未在除气箱入口处和除气箱出口处添加晶粒细化剂，其它与实施例1相同。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4在除气箱入口处加入0.5kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为1m/min)，在除气箱出口处加入1.0kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为2m/min)，以及在过滤器出口处加入2.0kg/吨铝合金熔体的晶粒细化剂(喂丝速度为4m/min)，其它与实施例1相同。
图2(a)为本发明实施例1制备的铝合金铸棒头部扫描电镜图，铸棒头部的平均晶粒尺寸为100μm，图2(b)为本发明实施例1制备的铝合金铸棒尾部扫描电镜图，铸棒尾部的平均晶粒尺寸为98μm，可知，实施例1制备的铝合金铸棒各部分晶粒尺寸均匀。其它实施例和对比例的铝合金铸棒平均晶粒尺寸大小如下表1所示。
表1实施例1-3及对比例1-4的铝合金铸棒平均晶粒尺寸
Figure BDA0002875305370000071
Figure BDA0002875305370000081
从表1中可以看出，实施例1-3制备的铝合金铸棒头尾部晶粒尺寸较小且分布均匀，而对比例1-4相对于实施例1制备的铝合金铸棒，头尾部晶粒尺寸相差加大，铸棒不均匀，且晶粒尺寸也有所增大。
本文中所述具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)熔炼：按照铝合金成分配比配置原料，将各成分加入熔炼炉，升温融化，得铝合金熔体；
(2)将铝合金熔体转注静置炉中静置，然后进行精炼，精炼后扒渣；
(3)将精炼后的铝合金熔体转注至除气箱，分别在除气箱入口处和出口处添加晶粒细化剂；
(4)经步骤(3)除气处理的铝合金熔体流经过滤器，经过滤器过滤后，在过滤器出口处添加晶粒细化剂，然后转注至模盘浇铸；
除气箱入口处晶粒细化剂的添加量＞除气箱出口处晶粒细化剂的添加量＞过滤器出口处晶粒细化剂的添加量；除气箱入口处晶粒细化剂的添加量为2-4kg/吨铝合金熔体；
除气箱出口处晶粒细化剂的添加量为1-2kg/吨铝合金熔体；
过滤器出口处晶粒细化剂的添加量为0.4-1kg/吨铝合金熔体；
所述晶粒细化剂为线状，其直径为5-10mm；
步骤(3)和步骤(4)的晶粒细化剂的添加速度为1-8m/min，且除气箱入口处晶粒细化剂的添加速度＞除气箱出口处晶粒细化剂的添加速度＞过滤器出口处晶粒细化剂的添加速度。
2.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(4)的晶粒细化剂为Al-Ti-B中间合金细化剂、Al-Ti-C中间合金细化剂、Al-Ti-B-RE中间合金细化剂以及Al-Ti-C-RE中间合金细化剂中的一种或多种，其中，RE为Y、Ce、La、Yb中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，其特征在于，所述晶粒细化剂中，TiAl3相平均尺寸＜50μm，最大尺寸＜100μm；TiB2相或TiC相的平均尺寸＜2μm。
4.根据权利要求1所述的一种汽车外饰件用铝合金铸棒的晶粒细化剂添加方法，其特征在于，所述过滤器为板式过滤器、管式过滤器的一种或两种。
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