CN114769542A - 一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，属于6系铝合金熔铸生产技术领域。该方法棒材铸造前温度控制、铸造过程温度控制、铸造过程气压控制、铸造过程速度控制、铸造过程冷却控制、铝钛硼丝添加几部分。通过本发明工艺的实施，在6系铝镁硅合金的棒材的生产过冲中，完全消除了棒材的中心裂纹，解决了棒材通裂问题，合金元素分布均匀无偏析，棒材无气孔，无夹渣，无羽毛状晶，晶粒度1级，显著提高了产品的成品率，产品质量明显改善，增加企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于6系铝合金熔铸生产技术领域，具体涉及一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺。
背景技术
目前铝合金棒材铸造研究的重点之一是研究和采用各种铸造工艺，消除棒材的裂纹，合金元素分布均匀无偏析，去除铝液中的气体和夹杂物，降低杂质含量，制备的棒材无气孔，无夹渣，无羽毛状晶，提升棒材晶粒度。这也是提高铝合金棒材产品质量和成品率的亟待解决的技术难题。
铸造工艺是保证棒材产品质量和成品率的关键技术，引起企业界的广泛关注。优化铸造工艺的目的，主要是消除铸造裂纹，净化铝液，细化晶粒，提升产品质量。
现有的6系铝镁硅合金棒材生产铸造工艺中的不足有：1、晶粒尺寸大，普遍在80-120μm；2、偏析层厚度过厚，普遍在120-180um之间；3、该产品主要用于轮毂生产，单只轮毂重量大，25-27kg/个。通常是因为浇铸温度范围过宽、溜槽及铸盘预热不充分、铸造气体及铸造冷却水流量设置不合理、喂丝量不足等工艺导致现有存在这些问题的，因此如何克服现有技术的不足是目前6系铝合金熔铸生产技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，以解决现有6系铝镁硅合金的棒材生产过程中开裂成品率不高，产品质量低的问题；与传统铝合金6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺相比，产品无铸造裂纹，无气孔，无夹渣，无羽毛状晶，合金元素分布均匀无偏析，晶粒度达1级，明显提高了产品的成品率，产品质量显著改善，增加企业的经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤(2)，铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤(3)，铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.4-4.6bar；
步骤(4)，铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度58-62mm/min；待引锭头牵引位移达到长度349-351mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升76-78mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59-61mm/min；
步骤(5)，铸造过程冷却控制：水温控制在10-30℃，浇铸开始阶段控制水流量5.5-6.3m3/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量11.8-12.5m3/h，之后保持该水流量；
步骤(6)，铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为9.8-10.2kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为11.8-12.2kg/炉次。
进一步，优选的是，步骤(1)中，对溜槽、分流盘、铸盘预热至100-150℃；
进一步，优选的是，步骤(3)中，铸盘气体压力4.5bar。
进一步，优选的是，步骤(4)中，浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度60mm/min；待引锭头牵引位移达到长度350mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升77mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为60mm/min。
进一步，优选的是，步骤(4)中，浇铸长度为7100mm，待引锭头牵引位移达到长度7060-7070mm，浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59-61mm/min
进一步，优选的是，步骤(5)中，浇铸开始阶段水流量5.8m3/h，浇铸稳定阶段水流量12.0m3/h。
进一步，优选的是，步骤(6)中，铝钛硼丝的直径
添加量为10kg/炉次。
进一步，优选的是，步骤(6)中，手动添加铝钛硼丝时，将铝钛硼丝剪切成1米/根，平均分成4组，3组在出铝口溜槽内添加，1组在除气箱前溜槽内添加。
进一步，优选的是，步骤(6)中，自动添加铝钛硼丝时，采用喂丝机进行添加，喂丝机添加位置为一号除气箱进铝口前面4.8-5.2米位置，开始填充除气箱铸盘时喂丝机喂丝速度为1216-1226cm/min；待浇铸进入稳定阶段调整喂丝机喂丝速度为608-613cm/min，之后保持该速度。
本发明中铝液表面温度通常是指表面8-10cm内的温度，铝液内部温度通常是指离表面30-40cm的温度。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
通过本发明工艺的实施，在6系铝镁硅合金的棒材的生产过冲中，完全消除了棒材的中心裂纹，解决了棒材通裂问题，合金元素分布均匀无偏析，棒材无气孔，无夹渣，无羽毛状晶，晶粒度1级，显著提高了产品的成品率，产品质量明显改善，增加企业的经济效益。
现有技术晶粒尺寸普遍在80-120um之间，偏析层厚度普遍在120-180um之间，下游客户生产的产品抗拉强度330-360MPa，延伸率12-14％，疲劳测试：重载2.8系数在40-70万转之间；本发明工艺实施后，晶粒度尺寸在60-80um之间，偏析层厚度普遍在90-120um之间，下游客户生产的产品抗拉强度360-380MPa,延伸率14-16％，疲劳测试：重载2.8系数我司在70-100万转之间。
附图说明
图1为现有技术生产得到的铝镁硅合金棒材的电镜图；其中，a为金相图，b为金相晶粒尺寸视场，c为金相偏析层厚度视场；图中标尺为100μm；
图2为本发明方法生产得到的铝镁硅合金棒材的电镜图其中，a为视场1金相晶粒图，b为视场1金相晶粒尺寸图，c为视场2金相晶粒图，d为视场2金相晶粒尺寸图，e为金相偏析层厚度视场；图中标尺为100μm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，包括如下步骤：
步骤(1)，棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤(2)，铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤(3)，铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.45bar；
步骤(4)，铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度59mm/min；待引锭头牵引位移达到长度350mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升77mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59-61mm/min；
步骤(5)，铸造过程冷却控制：水温控制在10-30℃，浇铸开始阶段控制水流量6m3/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量12m3/h；
步骤(6)，铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为10kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为12kg/炉次。
实施例2
一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，包括如下步骤：
步骤(1)，棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤(2)，铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤(3)，铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.4bar；
步骤(4)，铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度58mm/min；待引锭头牵引位移达到长度349mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升76mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59mm/min；
步骤(5)，铸造过程冷却控制：水温控制在10-20℃，浇铸开始阶段控制水流量5.5m3/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量11.8m3/h；
步骤(6)，铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为9.8-10.2kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为12.2kg/炉次。
步骤(1)中，对溜槽、分流盘、铸盘预热至100℃；
步骤(4)中，浇铸长度为7100mm，待引锭头牵引位移达到长度7060mm，浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59mm/min
步骤(6)中，手动添加铝钛硼丝时，将铝钛硼丝剪切成1米/根，平均分成4组，3组在出铝口溜槽内添加，1组在除气箱前溜槽内添加。
步骤(6)中，自动添加铝钛硼丝时，采用喂丝机进行添加，喂丝机添加位置为一号除气箱进铝口前面4.8米位置，开始填充除气箱铸盘时喂丝机喂丝速度为1216cm/min；待浇铸进入稳定阶段调整喂丝机喂丝速度为608cm/min。
实施例3
一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，包括如下步骤：
步骤(1)，棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤(2)，铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤(3)，铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.6bar；
步骤(4)，铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度62mm/min；待引锭头牵引位移达到长度351mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升78mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为61mm/min；
步骤(5)，铸造过程冷却控制：水温控制在15-30℃，浇铸开始阶段控制水流量6.3m3/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量12.5m3/h；
步骤(6)，铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为9.8-10.2kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为11.8kg/炉次。
步骤(1)中，对溜槽、分流盘、铸盘预热至150℃；
步骤(4)中，浇铸长度为7100mm，待引锭头牵引位移达到长度7070mm，浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为61mm/min
步骤(6)中，铝钛硼丝的直径
步骤(6)中，手动添加铝钛硼丝时，将铝钛硼丝剪切成1米/根，平均分成4组，3组在出铝口溜槽内添加，1组在除气箱前溜槽内添加。
步骤(6)中，自动添加铝钛硼丝时，采用喂丝机进行添加，喂丝机添加位置为一号除气箱进铝口前面5.2米位置，开始填充除气箱铸盘时喂丝机喂丝速度为1226cm/min；待浇铸进入稳定阶段调整喂丝机喂丝速度为613cm/min。
实施例4
一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，包括如下步骤：
步骤(1)，棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤(2)，铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤(3)，铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.5bar；
步骤(4)，铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度60mm/min；待引锭头牵引位移达到长度350mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升77mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为60mm/min；
步骤(5)，铸造过程冷却控制：水温控制在10-30℃，浇铸开始阶段控制水流量5.8m3/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量12m3/h；
步骤(6)，铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为10kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为12kg/炉次。
步骤(1)中，对溜槽、分流盘、铸盘预热至125℃；
步骤(4)中，浇铸长度为7100mm，待引锭头牵引位移达到长度7065mm，浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为60mm/min
步骤(6)中，铝钛硼丝的直径
步骤(6)中，手动添加铝钛硼丝时，将铝钛硼丝剪切成1米/根，平均分成4组，3组在出铝口溜槽内添加，1组在除气箱前溜槽内添加。
步骤(6)中，自动添加铝钛硼丝时，采用喂丝机进行添加，喂丝机添加位置为一号除气箱进铝口前面5米位置，开始填充除气箱铸盘时喂丝机喂丝速度为1220cm/min；待浇铸进入稳定阶段调整喂丝机喂丝速度为610cm/min。
对比例1
对比例1与实施例4的区别在于：铸造过程速度全部为60mm/min，其余皆相同。
对比例2
对比例2与实施例4的区别在于：水流量全部为12m3/h，其余皆相同、
对比例3
对比例3与实施例4的区别在于：自动添加铝钛硼丝时，速度均为1220cm/min，其余皆相同
性能检测
现有技术与本发明实施例3工艺实施后的对比如图1、图2和表1～3。表1是采用相同原料，除了铸造工艺不同外，其余均相同，共进行了15次试验，每次试验的原料相同，不同次试验的原料成份含量略有差异。表2为现有技术的晶粒尺寸测量结果；表3为采用本发明方法得到的产品的晶粒尺寸测量结果。
表1
表2
表3
表1～3、图1～2结果说明了发明后的工艺有效改善产品晶粒尺寸及偏析层厚度，从而提高产品性能；显著提高了产品的成品率，产品质量明显改善，提升企业市场竞争力。
对比例与实施例4进行对比，采用相同的原料，检测结果如表4。
表4
经本发明工艺后，晶粒尺寸和偏析层厚度得到了显著的下降，后续使用后，经济效益显著，易于推广应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），棒材铸造前温度控制：铝液内部温度740-750℃，铝液表面温度790-800℃，并对溜槽、分流盘、铸盘进行预热；
步骤（2），铸造过程温度控制：铸造温度：4月-10月铸造温度为705℃±5℃；11月-次年3月铸造温度为710±5℃；所述的铸造温度为铸盘尾部温度；
步骤（3），铸造过程气压控制：铸盘气体压力为4.4-4.6bar；
步骤（4），铸造过程速度控制：浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度58-62mm/min；待引锭头牵引位移达到长度349-351mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升76-78mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59-61mm/min；
步骤（5），铸造过程冷却控制：水温控制在10-30℃，浇铸开始阶段控制水流量5.5-6.3m³/h；浇铸进行稳定阶段后，控制水流量11.8-12.5m³/h；
步骤（6），铝钛硼丝添加：浇铸开始手动添加铝钛硼丝，添加量为9.8-10.2kg/炉次，之后自动添加铝钛硼丝，添加量为11.8-12.2kg/炉次。
2.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（1）中，对溜槽、分流盘、铸盘预热至100-150℃。
3.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（3）中，铸盘气体压力4.5bar。
4.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（4）中，浇铸开始，引锭头启动牵引，牵引速度60mm/min；待引锭头牵引位移达到长度350mm，浇铸进入稳定阶段，将牵引速度提升77mm/min；浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为60mm/min。
5.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（4）中，浇铸长度为7100mm，待引锭头牵引位移达到长度7060-7070mm，浇铸进入浇铸结束阶段，调整牵引速度为59-61mm/min。
6.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（5）中，浇铸开始阶段水流量5.8m³/h，浇铸稳定阶段水流量12.0m³/h。
7.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（6）中，铝钛硼丝的直径φ=8mm；添加量为10kg/炉次。
8.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（6）中，手动添加铝钛硼丝时，将铝钛硼丝剪切成1米/根，平均分成4组，3组在出铝口溜槽内添加，1组在除气箱前溜槽内添加。
9.根据权利要求1所述的6系铝镁硅合金的棒材生产的铸造工艺，其特征在于，步骤（6）中，自动添加铝钛硼丝时，采用喂丝机进行添加，喂丝机添加位置为一号除气箱进铝口前面4.8-5.2米位置，开始填充除气箱铸盘时喂丝机喂丝速度为1216-1226cm/min；待浇铸进入稳定阶段调整喂丝机喂丝速度为608-613cm/min。
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