CN117385241A - 一种含硼lng气储罐用料铝合金及其板材制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种含硼LNG气储罐用料铝合金及其板材制造方法，它属于LNG气储罐用料领域。它提高了含硼LNG气储罐用料铝合金在低温下的强度，韧性及焊接性能，拓宽了在船舶的应用领域。产品含有的元素：Mg，Mn，Cr和B。方法：一、配料；二、熔炼；三、铸造；四、热轧；五、锯切成品。本发明中制备的含硼铝合金成品板材，与一般的铝镁合金相比，由于合理添加了硼元素，使硼元素能够起到晶粒细化、抑制再结晶，在铸造组织中还避免了初生的粗大含镁硅相对成品板材的影响，使得所制备的含硼铝镁铝合金板材具有低温环境下较高的强度性能，韧性，同时提高焊接性能，使得该合金能够满足燃气用品罐体材料需求，将更有利于含硼的铝镁系合金的推广使用。
Description
技术领域
本发明属于LNG气储罐用料领域，具体涉及一种含硼LNG气储罐用料铝合金及其板材制造方法。
背景技术
船用LNG的发展具有清洁环保、经济高效的优势，对节能减排、优化能源结构、改善空气质量和避免水域污染意义重大。因此国家大力推广LNG气储罐用料铝合金的使用，原船用LNG气储罐用料铝合金为进口购买，成本较高，同时受贸易战及国际关系的影响，其船用LNG气储罐用料铝合金购买困难，无形中增加成本；目前提高含硼LNG气储罐用料铝合金在低温下的强度，韧性及焊接性能，拓宽领域，同时降低气储罐用料铝合金成本为当今研发热点。
发明内容
本发明的目的是提高含硼LNG气储罐用料铝合金在低温下的强度，韧性及焊接性能，拓宽在船舶的应用领域，而提供一种含硼LNG气储罐用料铝合金及其板材制造方法。
一种含硼LNG气储罐用料铝合金，它按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe﹤0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
上述一种含硼LNG气储罐用料铝合金的板材制造方法，它按以下步骤进行：
一、配料：按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金和铝钛硼丝中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，熔炼温度720～745℃，当铝合金熔体温度达到720℃以上时加入纯镁锭，然后加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，熔体温度控制在720～745℃，导入保温炉，导入过程中向保温炉内加入铝钛硼丝；
B、向上述处理后的铝合金熔体中加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再用Ar-Cl2混合气精炼30min，精炼后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，静置30min，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为720℃～735℃、水流量为100～115m3/h、速度为50mm/min～60mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为4500mm～6000mm的合金铸锭；
四、热轧：对上述所得合金铸锭铣面至390mm～400mm，加热至390℃～420℃并保温6～12h，然后轧制成厚度为15mm～20mm的含硼热轧板；
五、锯切成品：对上述含硼热轧板进行锯切，得到含硼铝合金成品板材，即完成所述制造方法。
进一步的，步骤二中A部分中所述覆盖剂用量均为占熔炼炉中熔体总质量的0.1～0.2％。
进一步的，步骤二中A部分中所述铝钛硼丝用量占熔炼炉中熔体总质量的0.005％～0.007％。
进一步的，步骤二中B部分中所述覆盖剂用量均为占保温炉中熔体总质量的0.05～0.1％。
进一步的，步骤二中所述覆盖剂均为2号覆盖剂。
进一步的，步骤二中所述的Ar-Cl2混合气为95％的高纯度氩气与5％的高纯氯气混合。
进一步的，步骤三中在温度为725℃、水流量为110m3/h、速度为50mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为6000mm的合金铸锭。
进一步的，步骤四中对上述所得合金铸锭铣面至390mm，加热至420℃并保温6h。
本发明的优点：
1、本发明中含硼LNG气储罐用料铝合金板材中的杂质元素来源于铝锭；杂质Si﹤0.18％，Fe﹤0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
2、本发明中制备的含硼铝合金成品板材，它为一种含硼LNG气储罐用料铝合金板材，经测试其抗拉强度为≥275Rm/N/mm2，屈服强度为≥115Rm/N/mm2，延伸率为≥14％。
3、本发明中制备的含硼铝合金成品板材，与一般的铝镁合金相比，由于合理添加了硼元素，使硼元素能够起到晶粒细化、抑制再结晶，在铸造组织中还避免了初生的粗大含镁硅相对成品板材的影响，使得所制备的含硼铝镁铝合金板材在具有一般的铝镁合金所具有的低温环境下较高的强度性能，韧性，同时提高焊接性能，使得该合金能够满足燃气用品罐体材料需求，将更有利于含硼的铝镁系合金的推广使用。
本发明适用于制造含硼LNG气储罐用料铝合金。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种含硼LNG气储罐用料铝合金，它按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
具体实施方式二：本实施方式一种含硼LNG气储罐用料铝合金的板材制造方法，它按以下步骤进行：
一、配料：按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金和铝钛硼丝中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，熔炼温度720～745℃，当铝合金熔体温度达到720℃以上时加入纯镁锭，然后加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，熔体温度控制在720～745℃，导入保温炉，导入过程中向保温炉内加入铝钛硼丝；
B、向上述处理后的铝合金熔体中加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再用Ar-Cl2混合气精炼30min，精炼后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，静置30min，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为720℃～735℃、水流量为100～115m3/h、速度为50mm/min～60mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为4500mm～6000mm的合金铸锭；
四、热轧：对上述所得合金铸锭铣面至390mm～400mm，加热至390℃～420℃并保温6～12h，然后轧制成厚度为15mm～20mm的含硼热轧板；
五、锯切成品：对上述含硼热轧板进行锯切，得到含硼铝合金成品板材，即完成所述制造方法。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤一中按照重量百分比组成为Mg：4.8％，Mn：0.7％，Cr：0.1％，B：0.001％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤二中A部分中所述覆盖剂用量均为占熔炼炉中熔体总质量的0.1～0.2％。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤二中A部分中所述铝钛硼丝用量占熔炼炉中熔体总质量的0.005％～0.007％。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤二中B部分中所述覆盖剂用量均为占保温炉中熔体总质量的0.05～0.1％。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二同的是，步骤二中所述覆盖剂均为2号覆盖剂。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
本实施方式中的2号覆盖剂是主要成分为KCl、MgCl2和BaCl2的混和型熔剂。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤二中所述的Ar-Cl2混合气为95％的高纯度氩气与5％的高纯氯气混合。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤三中在温度为725℃、水流量为110m3/h、速度为50mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为6000mm的合金铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤四中对上述所得合金铸锭铣面至390mm，加热至420℃并保温6h。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种含硼LNG气储罐用料铝合金的板材制造方法，它按以下步骤进行：
一、配料：按照重量百分比组成为Mg：4.8％，Mn：0.7％，Cr：0.1％，B：0.001％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金和铝钛硼丝中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，熔炼温度7205℃，当铝合金熔体温度达到720℃以上时加入纯镁锭，然后加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，熔体温度控制在720℃，导入保温炉，导入过程中向保温炉内加入铝钛硼丝；
B、向上述处理后的铝合金熔体中加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再用Ar-Cl2混合气精炼30min，精炼后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，静置30min，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为725℃、水流量为110m3/h、速度为50mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为6000mm的合金铸锭；
四、热轧：对上述所得合金铸锭铣面至390mm，加热至420℃并保温6h，然后轧制成厚度为18mm的含硼热轧板；
五、锯切成品：对上述含硼热轧板进行锯切，得到含硼铝合金成品板材，即完成所述制造方法。
本实施例步骤二中A部分中所述覆盖剂用量均为占熔炼炉中熔体总质量的0.15％。
本实施例步骤二中A部分中所述铝钛硼丝用量占熔炼炉中熔体总质量的0.006％。
本实施例步骤二中B部分中所述覆盖剂用量均为占保温炉中熔体总质量的0.08％。
本实施例步骤二中所述覆盖剂均为2号覆盖剂。
本实施例步骤二中所述的Ar-Cl2混合气为95％的高纯度氩气与5％的高纯氯气混合。
本实施例中制备的含硼铝合金成品板材，它为一种含硼LNG气储罐用料铝合金板材，经测试其抗拉强度为≥275Rm/N/mm2，屈服强度为≥115Rm/N/mm2，延伸率为≥14％。
本实施例中制备的含硼铝合金成品板材，与一般的铝镁合金相比，由于合理添加了硼元素，使硼元素能够起到晶粒细化、抑制再结晶，在铸造组织中还避免了初生的粗大含镁硅相对成品板材的影响，使得所制备的含硼铝镁铝合金板材在具有一般的铝镁合金的所具有的低温具有较高的强度，韧性，具有更优异的焊接性能；本实施中制备的含硼LNG气储罐用料铝合金板材，打破垄断，降低成本，扩大了应用领域。
Claims (10)
1.一种含硼LNG气储罐用料铝合金，其特征在于它按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe﹤0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
2.制造如权利要求1中所述一种含硼LNG气储罐用料铝合金的方法，其特征在于它按以下步骤进行：
一、配料：按照重量百分比组成为Mg：4.7％～4.9％，Mn：0.40％～1.00％，Cr：0.05％～0.25％，B：0.0005％～0.002％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al，称取纯铝锭、纯镁锭、铝锰中间合金、铝铬中间合金和铝钛硼丝中间合金；
二、熔炼：
A、将步骤一称取的纯铝锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，熔炼温度720～745℃，当铝合金熔体温度达到720℃以上时加入纯镁锭，然后加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，熔体温度控制在720～745℃，导入保温炉，导入过程中向保温炉内加入铝钛硼丝；
B、向上述处理后的铝合金熔体中加入覆盖剂，搅拌后扒净铝合金熔体表面浮渣，再用Ar-Cl2混合气精炼30min，精炼后扒净铝合金熔体表面浮渣，再加入覆盖剂，静置30min，得到铝合金熔液；
三、铸造：在温度为720℃～735℃、水流量为100～115m3/h、速度为50mm/min～60mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为4500mm～6000mm的合金铸锭；
四、热轧：对上述所得合金铸锭铣面至390mm～400mm，加热至390℃～420℃并保温6～12h，然后轧制成厚度为15mm～20mm的含硼热轧板；
五、锯切成品：对上述含硼热轧板进行锯切，得到含硼铝合金成品板材，即完成所述制造方法。
3.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤一中按照重量百分比组成为Mg：4.8％，Mn：0.7％，Cr：0.1％，B：0.001％，Si＜0.18％，Fe＜0.28％，Ti＜0.15％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，余量为Al。
4.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于进一步的，步骤二中A部分中所述覆盖剂用量均为占熔炼炉中熔体总质量的0.1～0.2％。
5.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤二中A部分中所述铝钛硼丝用量占熔炼炉中熔体总质量的0.005％～0.007％。
6.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤二中B部分中所述覆盖剂用量均为占保温炉中熔体总质量的0.05～0.1％。
7.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤二中所述覆盖剂均为2号覆盖剂。
8.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤二中所述的Ar-Cl2混合气为95％的高纯度氩气与5％的高纯氯气混合。
9.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤三中在温度为725℃、水流量为110m3/h、速度为50mm/min的条件下对上述铝合金熔液进行铸造，得到厚度为420mm、宽度为1320mm、长度为6000mm的合金铸锭。
10.根据权利要求2所述的一种含硼LNG气储罐用料铝合金的制造方法，其特征在于步骤四中对上述所得合金铸锭铣面至390mm，加热至420℃并保温6h。
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