一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法
2023-05-17 09:05:51
專利名稱：一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法
技術領域：
本發明涉及聚合物合成領域，具體涉及一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法。
背景技術：
鋁合金在直接水冷半連續鑄造過程中，通常需要加入Α1-5 -1Β晶粒細化劑細化鑄錠晶粒以獲得優良的鑄造組織。如圖1中所示，鑄錠晶粒細化常採用兩種方法第一種 M1，在熔煉爐出爐流槽中加入Α1-5 -1Β塊，加入量約為1. 0-1. 5Kg/tAl ；第二種M2，在鑄造過程中，在靜置爐後、在線除氣系統前的流槽中加入直徑為610讓的41-511-18絲，加入量約為 1. 0-1. 5Kg/tAL·但是這兩種方法均有較大缺點。對於M1，在熔煉爐出爐流槽中加入Α1-5 -1Β塊的細化效果較差，主要原因是Α1-5 -1Β細化劑中起晶粒細化作用的TW2質點在金屬熔體內會逐漸沉降、聚集，使晶粒細化效果隨著時間的延長而降低，其晶粒細化作用最佳時間是加入熔體後5分鐘左右。如將細化劑加入出爐流槽中，細化劑在靜置爐內需要經歷爐內熔體精煉和靜置工序，通常耗時約需40-60分鐘，然後再鑄造，鑄造過程通常需要2小時左右， 晶粒細化劑在金屬熔體中的停留時間太長，細化效果顯著降低。方法M2在鑄造過程中，在靜置爐後、在線除氣系統前的流槽內單絲加入直徑為 Φ IOmm的Α1-5 -1Β絲，這種方法晶粒細化效果遠較第一種方法好，但存在細化劑質點在在線系統除氣內停留時間較長(通常大於5分鐘)及在除氣除渣過程中被損耗的缺點，並且使細化劑質點隨熔體到達結晶器的時間超過最佳細化時間而降低細化效果，難以獲得優異的晶粒細化效果。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種細化效率高，細化劑使用量少的鋁合金鑄錠的製備方法。為了解決以上技術問題，本發明提供了一種鋁合金鑄錠晶粒的細化方法，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進入靜置爐中進行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統進行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲；d)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合
金鑄錠。優選的，步驟C)中的晶粒細化劑是通過兩臺餵絲機或一臺具有雙工位的餵絲機以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。優選的，所述餵絲機的進料速度為2 lOOmm/min。優選的，所述步驟a)具體為
al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調整好化學成分，將熔體加熱至720-770°C，將熔體表面浮渣扒淨後，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進入靜置爐；a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內在惰性氣氛中進行爐內進行第一次精煉。優選的，將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統，在惰性氣氛下進行第二次精煉。優選的，所述第二次精煉的溫度為720_770°C。優選的，所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氣氛或氖氣氣氛。優選的，所述步驟d)具體為dl)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入過濾系統過濾；d2)過濾後的鋁合金熔體進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合金鑄錠。優選的，整個製備過程持續0. 5 1.證。本發明將Α1-5 -1Β絲加入位置改為在線除氣系統後、過濾系統前的流槽內，克服了細化劑質點在除氣系統內較長時間停留造成的損耗以及細化劑質點到達結晶器可能超過最佳細化時間的問題，能夠將加入Α1-5 -1Β絲後的鋁熔體到達結晶器的時間控制在 5分鐘左右，使細化劑質點始終處於最佳細化時間內，獲得均勻、細小的鑄錠晶粒，在細化劑使用量下降近20%的情況下細化效果更優異。本發明將Al-5Ti-lB絲直徑從Φ IOmm改為Φ 7_並雙絲加入，解決了 Al_5Ti_lB 絲加入位置改為在線除氣系統後、過濾系統前的流槽內將會遇到鋁熔體溫度下降而導致的細化劑熔化、溶解、擴散不夠充分的問題，促使細化劑接觸鋁熔體後能快速熔化、溶解、擴
散，確保晶粒細化效果穩定、可靠。
圖1現有技術提供的鋁合金鑄錠的製備工藝流程圖；圖2本發明實施例1提供的鋁合金鑄錠的製備工藝流程圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明的優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點而不是對本發明專利要求的限制。本發明提供了一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法，包括，a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進入靜置爐中進行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統進行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲。d)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合
金鑄錠。為了克服現有技術中的缺點，本發明提供了一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法，其中鋁合金熔體的製備以及精煉過程如下
首先製備鋁合金熔體al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調整好化學成分，將熔體加熱至720-770V，將熔體表面浮渣扒淨後，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進入靜置爐；a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內在惰性氣氛中進行爐內進行第一次精煉。在熔鑄生產過程中，鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液即鋁熔體後，按合金牌號要求調整好化學成分，調整熔體溫度在720-770°C間，把熔體表面浮渣扒淨後，通過出爐流槽把熔體導入靜置爐。熔體在靜置爐內吹入惰性氣氛進行第一次精煉約20分鐘，然後靜置25 35分鐘，熔體溫度同時也得到相應調整，使溫度更加接近需要的設定值。如果溫度合適，鑄造其他準備工作也完成，就可開始鑄造。然後將所述鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽流入在線除氣系統，熔體在在線除氣系統內，在惰性氣氛中進行熔體第二次精煉，達到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統通常採用箱體結構設計，箱體根據生產的合金品種和鑄錠規格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內停留時間一般約5-10分鐘。按照本發明所述惰性氣氛優選為氮氣氣氛、氬氣氣氛或氖氣氣氛。然後將所述第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時，向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為6 7讓的41-511-18絲。按照本發明所述晶粒細化劑是通過兩臺餵絲機或一臺具有雙工位的餵絲機以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。使用餵絲機使兩條Α1-5 -1Β絲勻速的進入所述第二流槽，計算餵絲機餵料速度時，遵循Α1-5 -1Β加入總量比傳統加入方式少20%的原則。更優選的所述餵絲機的進料速度優選為2 lOOmm/min，加工所述晶粒細化劑在排氣系統中之後的流槽內，克服了細化劑質點在除氣系統內較長時間停留造成的損耗以及細化劑質點到達結晶器可能超過最佳細化時間的問題，能夠將加入Α1-5 -1Β絲後的鋁熔體到達結晶器的時間控制在5 分鐘左右，使細化劑質點始終處於最佳細化時間內，獲得均勻、細小的鑄錠晶粒，在細化劑使用量下降近20%的情況下細化效果更優異。而由於將晶粒細化劑的添加位置改為在排氣系統後的流槽內，所以細化劑的熔化、溶解、擴散不夠充分，而選用較小直徑的1-5 -1Β絲能夠更好的在較低的溫度下熔融、 溶解、分散。在第二次精煉後的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑後，進入鑄錠操作。具體為dl) 加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入過濾系統過濾；d2)過濾後的鋁合金熔體進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合金鑄錠。為了保證鑄錠操作製備的鋁合金鑄錠不出現應力缺陷有選對所述添加晶粒細化劑後的鋁合金熔體進行過濾操作。進入在線過濾系統，在過濾箱內，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對乾淨的熔體通過流槽進入結晶器凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。熔體在在線除氣系統內經過除氣處理後，進入在線過濾系統，在過濾箱內，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對乾淨的熔體通過流槽進入結晶器凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。本發明將Α1-5 -1Β絲加入位置改為在線除氣系統後、過濾系統前的流槽內，克服了細化劑質點在除氣系統內較長時間停留造成的損耗以及細化劑質點到達結晶器可能超過最佳細化時間的問題，能夠將加入Α1-5 -1Β絲後的鋁熔體到達結晶器的時間控制在5分鐘左右，使細化劑質點始終處於最佳細化時間內，獲得均勻、細小的鑄錠晶粒，在細化劑使用量下降近20%的情況下細化效果更優異。本發明將Α1-5 -1Β絲直徑從Φ IOmm改為Φ 7mm並雙絲加入，解決了 Al_5Ti_lB 絲加入位置改為在線除氣系統後、過濾系統前的流槽內將會遇到鋁熔體溫度下降而導致的細化劑熔化、溶解、擴散不夠充分的問題，促使細化劑接觸鋁熔體後能快速熔化、溶解、擴散，確保晶粒細化效果穩定、可靠。實施例1如圖2所示，在熔鑄生產過程中，鋁合金在熔煉爐S21中熔化成鋁液即鋁熔體後， 按合金牌號要求調整好化學成分，調整熔體溫度在750°C恆溫，把熔體表面浮渣扒淨後，所述鋁合金熔體通過出爐流槽S22把進入靜置爐S23。所述鋁合金熔體沿著箭頭方向流動。鋁合金熔體在靜置爐S23內，在氮氣氣氛下，進行爐內第一次精煉約20分鐘，然後靜置約30分鐘，熔體溫度同時也得到相應調整，使溫度更加接近需要的設定值。如果溫度合適，鑄造其他準備工作也完成，就可開始鑄造。鑄造過程中，鋁熔體從靜置爐S23通過第一流槽SM流入在線除氣系統S25，鋁合金熔體在在線除氣系統內，再次吹入惰性氣氛進行熔體第二次精煉，達到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統通常採用箱體結構設計，箱體根據生產的合金品種和鑄錠規格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內停留時間一般約5分鐘。然後將所述第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時S27,向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為(^7讓的41-511-18絲526。按照本發明所述晶粒細化劑是通過一臺具有雙工位的餵絲機S210以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。使用餵絲機使兩條Α1-5 -1Β絲勻速的進入所述第二流槽，計算餵絲機餵料速度時，遵循Α1-5 -1Β加入總量比傳統加入方式少20%的原則。更優選的所述餵絲機的進料速度優選為2 lOOmm/min，熔體在在線除氣系統內經過除氣處理後，通過第二流槽進入在線過濾系統S28，在過濾箱內，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對乾淨的熔體通過流槽進入結晶器 S29凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。比較例1如圖2所示，在熔鑄生產過程中，鋁合金在熔煉爐Sll中熔化成鋁液即鋁熔體後， 按合金牌號要求調整好化學成分，調整熔體溫度在750°C恆溫，把熔體表面浮渣扒淨後，所述鋁合金熔體通過出爐流槽S12把進入靜置爐S13。所述鋁合金熔體沿著箭頭方向流動。鋁合金熔體在靜置爐S13內，在氮氣氣氛下，進行爐內第一次精煉約20分鐘，然後靜置約30分鐘，熔體溫度同時也得到相應調整，使溫度更加接近需要的設定值。如果溫度合適，鑄造其他準備工作也完成，就可開始鑄造。鑄造過程中，鋁熔體從靜置爐S13通過第一流槽S14流入在線除氣系統S15，鋁合金熔體在在線除氣系統內，再次吹入惰性氣氛進行熔體第二次精煉，達到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統通常採用箱體結構設計，箱體根據生產的合金品種和鑄錠規格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內停留時間一般約5分鐘。鑄造生產過程中，傳統的晶粒細化劑加入位置有如圖1中的方法Ml和方法M2。方法Ml是在熔煉爐出爐流槽S12中加入Α1-5 -1Β塊，方法M2是在在鑄造過程中，在靜置爐後、在線除氣系統前的第一流槽S14內使用餵絲機SllO單絲直徑為Φ IOmm的Al_5Ti_lB 絲Slll加入所述鋁合金熔體中。熔體在在線除氣系統內經過除氣處理後，通過第二流槽S16進入在線過濾系統 S17，在過濾箱內，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對乾淨的熔體通過流槽進入鑄造爐S18中的結晶器S19凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。實施例1提供的製備方法製備的晶粒細化鋁合金鑄錠的全程時間為1小時。比現有技術縮短將近一小時。晶粒細化劑的用量比現有技術減少20%。以上對本發明提供的一種晶粒細化的鋁合金鑄錠的製備方法進行了詳細的介紹， 本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說， 在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種鋁合金鑄錠晶粒的細化方法，其特徵在於，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進入靜置爐中進行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統進行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲；d)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合金鑄Iio
2.根據權利要求1所述的細化方法，其特徵在於，步驟c)中的晶粒細化劑是通過兩臺餵絲機或一臺具有雙工位的餵絲機以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。
3.根據權利要求1所述的細化方法，其特徵在於，所述餵絲機的進料速度為2 100mm/mino
4.根據權利要求1所述的細化方法，其特徵在於，所述步驟a)具體為al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調整好化學成分，將熔體加熱至 720-770°C，將熔體表面浮渣扒淨後，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進入靜置爐； a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內在惰性氣氛中進行爐內進行第一次精煉。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統，在惰性氣氛下進行第二次精煉。
6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於，所述第二次精煉的溫度為 720-770 O。
7.根據權利要求4或5所述的製備方法，其特徵在於，所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氣氛或氖氣氣氛。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟d)具體為 dl)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入過濾系統過濾； d2)過濾後的鋁合金熔體進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合金鑄錠。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，整個製備過程持續0.5 1.證。
全文摘要
本發明提供了一種鋁合金鑄錠晶粒的細化方法，其特徵在於，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進入靜置爐中進行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進入排氣系統進行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細化劑；所述晶粒細化劑選用直徑為φ7mm的Al-5Ti-1B絲；d)加入晶粒細化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進入鑄造機中進行結晶，得到鋁合金鑄錠。本發明提供的製備方法製備的鋁合金鑄錠晶粒細化程度更高，細化劑的使用量降低了20％。
文檔編號C22C1/06GK102489693SQ20111045982
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者盧永紅, 楊榮東, 牟大強, 陳昌雲 申請人:西南鋁業(集團)有限責任公司