CN115855745B - 一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了铝合金材料熔速测定技术领域，特别涉及一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，包括以下步骤：一、确定熔炼过程中各个阶段的密度修正系数α；二、确定熔炼过程中各个阶段的面积修正系数的值β；三、确定熔炼过程材料的密度值ρ1；四、确定熔炼过程中电极坯的横截面积S1以及水冷模具的横截面积S2；五、熔炼开始前，对熔速测量装置进行位移校零，然后设置相关参数，并且设置时间间隔t；六、熔炼开始后运行熔速测量装置，在设置的时间间隔对熔炼电极坯的下压量ΔL进行测量，然后测定7系铝合金材料在熔炼过程中的熔速，熔速测定公式如下：
本申请中的方法可以显著提高7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的测定精度。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料熔速测定技术领域，特别涉及一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法。
背景技术
7系铝合金由于其优异的综合性能被广泛用于航天、航空、轨道交通等领域。国内现有技术制备的大规格上7系铝合金存在很严重的偏析、易开裂、综合性能差等问题。针对这个问题，当前主要通过特种制备方法制备7系铝合金，特种制备方法制备7系铝合金的方式详见申请号为202011392942.0、名称为一种7系铝合金材料及其铸锭的制备方法。
该特种制备方法可以很好的解决大规格7系铝合金偏析、易开裂、综合性能差的问题，但该特种方法制备的7系铝合金熔炼的过程是一个非常复杂的物理、化学过程，涉及到热、电等多场耦合。该特种方法中，7系铝合金熔炼时的熔速稳定是获得好的铸锭的前提，但熔炼过程内部基本是一个“黑箱”，进而导致熔速的准确测定是一个难题。
当前，常规的熔速测量方法主要是通过称重传感器来进行熔速的测定。但是在上述特种方法熔炼过程中，称重传感器受到溶剂浮力、高温、强腐蚀等影响，导致测得的实际重量偏差大，进而影响熔速测定的准确性。
发明内容
本发明意在提供一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，以提高7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的测定精度。
本方案中的一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，包括以下步骤：
步骤一、确定熔炼过程中各个阶段的密度修正系数α，α为电极坯固态密度与电极坯融化时密度的比值；步骤二、确定熔炼过程中各个阶段的面积修正系数的值β，β的计算公式为
其中，β1为水冷模具的锥度带来的每个高度位置的面积变化系数，β2为实际合金凝固时产生凝固收缩时产生的面积变化系数；
步骤三、确定熔炼过程材料的密度值ρ1；
步骤四、确定熔炼过程中电极坯的横截面积S1以及水冷模具的横截面积S2；
步骤五、熔炼开始前，对熔速测量装置进行位移校零，然后设置相关参数，并且设置时间间隔t；
步骤六、熔炼开始后运行熔速测量装置，在设置的时间间隔对熔炼电极坯的下压量
进行测量，然后测定7系铝合金材料在熔炼过程中的熔速，熔速测定公式如下：
本方案的有益效果：一是操作简单并且有较高的精度。二是价格低廉，成本仅为同类功能设备的10％。三是熔速测定设备稳定性好、寿命长，四是熔速测试设备具有很好的适用性。
附图说明
图1为实施例1使用熔速测量装置测定7系铝合金材料在熔炼过程中的熔速的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：熔炼电极坯夹持装置1、熔炼电极坯2、溶剂3、熔池4、铸锭表面的溶剂5、铸锭6、熔速测量装置7、称重法熔速测量设备8。
熔速测量装置7与称重法熔速测量设备8相比，还通过现有计算机编程技术，植入了包含本申请熔速测定公式的计算程序。
实施例1：一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，包括以下步骤：
1、设备为3t的特种熔炼设备，使用的水冷模具直径为600mm，使用的电极坯的直径为120mm,数量为10支，熔速测量示意图如图1所示；
2、密度修正系数为1.01，面积修正系数为0.98；3、合金7075的密度值为2.80g/cm3；
4、熔炼达到初始条件，进行位移校零，将熔炼相关参数输入熔速测量装置7中，设置时间间隔为5min；
5、熔炼开始，通电，熔速测量装置7开始运行，在设置的时间间隔进行位移的测量以及熔速的计算，同时采用称重法每15min测量熔速计算结果见表1。
表1特种方法制备7系铝合金熔速测量统计表
实施例2：一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，包括以下步骤：
1、设备为60Kg的特种熔炼设备，使用的水冷模具直径为145mm，使用的电极坯的直径为110mm,数量为1支；
2、确定密度修正系数为1.0，面积修正系数为0.98；
3、合金的密度值为2.82g/cm3；
4、熔炼达到初始条件，进行位移校零，将熔炼相关参数输入熔速测量装置中，设置时间间隔为3min；
5、熔炼开始，通电，熔速测量装置开始运行，在设置的时间间隔进行位移的测量以及熔速的计算；
6、3min后断电，出炉，测量铸锭6重量，计算平均熔速；
7、熔炼断电，关闭熔速测定装置；
8、重复1～7步骤，但是时间间隔分别定为6mim,9min,12min,15min。并且分别在6mim,9min,12min,15min停电，分别测量铸锭6重量，计算各自的熔速；然后与铸锭6实测熔速对比，结果统计如表2。
表2阶段性熔速对比试验结果
铸锭实测熔速最精准，由于实施例1的大型特种熔炼设备较大，制备的7系铝合金材料重，进行实测熔速困难；而实施例2的小型特种熔炼设备由于无法安装称重法熔速测量设备8(设备过大)，导致无法使用称重法熔速测量设备8对熔速进行测量，因此，以实施例2的实测熔速作为基准，再结合本发明的熔速测量方法以及称重法所测熔速，通过本发明的熔速测量方法测得的熔速与实测熔速，以及称重法所测熔速进行对比，结果表面使用本发明的熔速测量方法更接近于实测熔速。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (1)
1.一种测定7系铝合金材料在熔炼过程中熔速的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、确定熔炼过程中各个阶段的密度修正系数α，α为电极坯固态密度与电极坯融化时密度的比值；
步骤二、确定熔炼过程中各个阶段的面积修正系数的值β，β的计算公式为
其中，β1为水冷模具的锥度带来的每个高度位置的面积变化系数，β2为实际合金凝固时产生凝固收缩时产生的面积变化系数；
步骤三、确定熔炼过程材料的密度值ρ1；
步骤四、确定熔炼过程中电极坯的横截面积S1以及水冷模具的横截面积S2；
步骤五、熔炼开始前，对熔速测量装置进行位移校零，然后设置相关参数，并且设置时间间隔t；
步骤六、熔炼开始后运行熔速测量装置，在设置的时间间隔对熔炼电极坯的下压量ΔL进行测量，然后测定7系铝合金材料在熔炼过程中的熔速，熔速测定公式如下：
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Also Published As
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| CN115855745A (zh) | 2023-03-28 |
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