一種2系鋁合金鑄錠的製備方法
2023-06-16 22:25:56 1
一種2系鋁合金鑄錠的製備方法
【專利摘要】本申請提供了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟：A)將2系鋁合金鑄錠的原料進行熔煉；B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體；C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾；D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的鑄造速度為48～55mm/min，水流量為28～35m3/h·根，鑄造溫度為715℃～725℃，得到2系鋁合金鑄錠。本申請在製備2系鋁合金鑄錠的過程中，依次進行了熔煉、精煉、在線除氣、在線過濾與鑄造的工序，通過將鑄造溫度、鑄造冷卻水流與鑄造速度進行調配，得到了最佳的配比，從而使2系鋁合金鑄錠的成品率得到了較大的提高。
【專利說明】一種2系鋁合金鑄錠的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金【技術領域】，尤其涉及一種2系鋁合金鑄錠的製備方法。
【背景技術】
[0002]2系鋁合金屬於Al-Cu系可熱處理強化變形鋁合金，包括Al-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Si與Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金等。典型的2系鋁合金牌號有2024、2A12與2A14等，其具有密度小、強度高、加工性能好等優點，同時其具有良好的耐熱性，因此廣泛應用於航空航天、國防工業以及民用工具領域，例如用於製造切削零件、氣缸塞、螺旋槳、飛機機輪輪轂、壓縮機的葉輪與配件、火箭的焊接件等。
[0003]由於2系鋁合金鑄造過程內應力非常大，則若採用現有方法製備2系鋁合金鑄錠，在鑄造過程中由於鑄造溫度、鑄造冷卻水流、鑄造速度難以達到良好的匹配，且結晶器自身的光滑度較差，在鑄造過程中潤滑性能差，從而導致鑄錠底部與轉角容易開裂，進而影響2系鋁合金鑄錠的成品率。實驗結果表明，按照現有製備2系鋁合金鑄錠的方法，鑄錠的成型率僅為60%左右，成品率不到50%，2系鋁合金鑄錠成品率低嚴重限制了其廣泛應用，因此，研究新型2系鋁合金鑄錠的製備方法是十分必要的。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題在於提供一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，通過本發明提供的製備方法能夠提聞2系招合金鑄澱的成品率。
[0005]本申請提供了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟:
[0006]A)按照2系鋁合金的成分進行配料，將配料後的原料進行熔煉；
[0007]B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體；
[0008]C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾；
[0009]D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的鑄造速度為48?55mm/min，水流量為28?35m3/h.根，鑄造溫度為715°C?725°C，得到2系鋁合金鑄錠。
[0010]優選的，所述鑄造之前還包括:
[0011]打磨結晶器，並將純鋁熔體導入結晶器內進行鋪底。
[0012]優選的，所述純鋁熔體的溫度為710V?740°C。
[0013]優選的，所述鑄造的過程中採用自動潤滑系統。
[0014]優選的，所述自動潤滑系統中潤滑油量為2?4g/min.根。
[0015]優選的，所述熔煉的溫度為730°C?770°C。
[0016]優選的，所述精煉的溫度為715°C?730°C。
[0017]優選的，所述鑄造在鑄造結晶器中進行。
[0018]優選的，步驟C)得到的熔體依次經過流盤與下注管進入鑄造結晶器。
[0019]優選的，所述流盤內熔體的溫度為685°C?705°C。
[0020]本申請提供了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟:A)將2系鋁合金鑄錠的原料進行熔煉；B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體；C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾；D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的鑄造速度為48?55mm/min，水流量為28?35mVh ?根，鑄造溫度為715°C?725°C，得到2系鋁合金鑄錠。本申請在製備2系鋁合金鑄錠的過程中，依次進行了熔煉、精煉、在線除氣、在線過濾與鑄造的工序，在鑄造的過程中，通過將鑄造溫度、鑄造冷卻水流與鑄造速度進行調配，得到了最佳的配比，從而使2系鋁合金鑄錠的成品率得到了較大的提高。另外，本申請在鑄造的過程中引入自潤滑系統對鑄造結晶器進行自動潤滑，可以使結晶器獲得更均勻更充分的潤滑效果，有效減少鋁合金鑄錠表面拉裂，尤其是鑄錠轉角拉裂，最終有利於提高鑄錠的成型率。
【具體實施方式】
[0021]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明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，而不是對本發明權利要求的限制。
[0022]本發明實施例公開了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟:
[0023]A)將2系鋁合金鑄錠的原料進行熔煉；
[0024]B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體；
[0025]C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾；
[0026]D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的速度為48?55mm/min，水流量為28?35mVh.根，鑄造溫度為715°C?725°C，得到2系鋁合金鑄錠。
[0027]本申請提供了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，在製備過程中，將2系鋁合金的原料依次進行了熔煉、精煉、在線除氣、在線過濾與鑄造，從而得到了鋁合金鑄錠。
[0028]按照本發明，首先將2系鋁合金鑄錠的原料進行熔煉，所述2系鋁合金為本領域技術人員熟知的，可以為2025鋁合金、2A09鋁合金，還可以為2024鋁合金、2A12鋁合金與2A14鋁合金，本申請不作特別的限制。所述熔煉的溫度優選為730°C?770°C，更優選為750V?760°C。所述熔煉為本領域技術人員熟知的，本申請不作特別的限制。
[0029]將熔煉後的熔體轉入保溫爐中在混合氣體中進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體。在上述混合氣體中進行精煉能夠降低熔體中的氫含量與渣含量。所述精煉的溫度優選為715°C?730°C。在進行精煉之後，本申請將精煉後的熔體進行在線除氣與在線過濾，以進一步降低氫含量與渣含量，從而有利於鋁合金鑄錠成品率的提高。所述在線除氣的壓力優選為0.15MPa?0.35MPa，所述在線除氣的氣體流量優選為2000?3000L/h/根轉子。
[0030]本申請最後將熔體進行鑄造，所述鑄造的速度為48?55mm/min，水流量為28?35m3/h ?根，鑄造溫度為715°C?725°C。在某實施例中，所述鑄造的速度優選為50?53mm/min。在某實施例中，所述鑄造的水流量優選為30?34m3/h ?根。在某實施例中，所述鑄造的溫度優選為720?723°C。本申請通過調節鑄造過程中的鑄造速度、水流量與鑄造溫度，使上述三個參數達到最優配比，從而提高鑄錠的成品率。本申請所述鑄造優選在鑄造結晶器中進行。在將熔體轉入鑄造結晶器之前，將純鋁熔體倒入結晶器內進行鋪底，由於純鋁金屬較合金具有更好的塑性，因此通過該方法可以有效減小鑄錠底部的內應力，防止底部開裂。上述鋪底純鋁熔體的溫度優選為710V?740°C。在進行鑄造之前，優選將鑄造結晶器進行打磨，以提高結晶器表面光滑度的基礎。作為優選方案，本申請在鑄造的過程中，採用自動潤滑系統，以獲得更均勻更充分的潤滑效果，有效減少鑄錠表面，尤其是鑄錠轉角拉裂，最終有效防止鑄錠轉角開裂。所述自動潤滑系統的潤滑油量優選為2?4g/min.根。本申請優選依次通過流盤與下注管將熔體轉移至鑄造結晶器，流盤熔體的溫度優選為685°C?705°C。本申請所述鑄造為本領域技術人員熟知的方式，本申請不作其它特別的限制。
[0031]本申請提供了一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟:A)將2系鋁合金鑄錠的原料進行熔煉；B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體；C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾；D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的鑄造速度為48?55mm/min，水流量為28?35mVh ?根，鑄造溫度為715°C?725°C，得到2系鋁合金鑄錠。本申請在製備2系鋁合金鑄錠的過程中，依次進行了熔煉、精煉、在線除氣、在線過濾與鑄造的工序，在鑄造的過程中，通過將鑄造溫度、鑄造冷卻水流與鑄造速度進行調配，得到了最佳的配比，從而使2系鋁合金鑄錠的成品率得到了較大的提高。另外，本申請在鑄造的過程中引入自潤滑系統對鑄造結晶器進行自動潤滑，可以使結晶器獲得更均勻更充分的潤滑效果，有效減少鋁合金鑄錠表面拉裂，尤其是鑄錠轉角拉裂，最終有利於提高鑄錠的成型率。試驗結果表明，採用本申請的製備方法，2系鋁合金鑄錠的成型率90%以上，鑄錠成品率80%以上。
[0032]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的2系鋁合金鑄錠的製備方法進行詳細說明，本發明的保護範圍不受以下實施例的限制。
[0033]實施例1
[0034]配料:原料包括:0.5wt % 的 S1、0.5wt % 的 Fe、4.9wt % 的 Cu、0.9wt % 的 Mn、1.2wt% 的 Mg、0.1wt % 的 Cr、0.25wt% 的 Zn 與餘量的招；
[0035]熔煉:將上述原料在熔煉爐中進行熔煉，熔煉的溫度為770°C，化平、化塌及取樣分析；
[0036]靜置爐內處理:將熔煉裡中的熔體轉入靜置爐中進行精煉，在靜置爐內採用「T」型精煉器，採用 N2-Cl2 (N2:88wt%,Cl212% )混合氣精煉，N2 要求 H2O ( 15ppm，02 ( 15ppm,Cl2要求H2O ( 500ppm，精煉時間15?20分鐘，精煉溫度為715。。；
[0037]在線處理:將精煉後的熔體依次進行在線除氣和在線過濾。在線除氣採用旋轉噴頭法除氣，使用Ar氣，氣體流量為2500L/h/根轉子，氣體壓力為0.35MPa，通過靜置爐內精煉和在線除氣，控制液態氫含量在0.15ml/100gAl以下；
[0038]鑄造:將鑄造結晶器進行打磨，將210°C的純鋁熔體倒入鑄造結晶器內進行鋪底，通過流盤與下注管將在線處理後的熔體轉注入鑄造結晶器進行鑄造，鑄造的溫度為715°C，速度為55mm/min，水流量為35m3/h.根。鑄造結束後將鑄錠進行冷卻，吊出鑄錠並檢查鑄錠表面質量。
[0039]按照上述方法，製備100根鋁合金鑄錠，經檢測鑄錠的成型率為92%，成品率為81%。
[0040]實施例2
[0041]配料:原料包括:1.2wt % 的 S1、l.0wt % 的 Fe、5.0wt % 的 Cu、l.2wt % 的 Mn、0.05wt% 的 Mg、0.1wt % 的 Cr、0.25wt% 的 Zn 與餘量的招；
[0042]熔煉:將上述原料在熔煉爐中進行熔煉，熔煉的溫度為730°C，化平、化塌及取樣分析；
[0043]靜置爐內處理:將熔煉裡中的熔體轉入靜置爐中進行精煉，在靜置爐內採用「T」型精煉器，採用 N2-Cl2 (N2:88wt%,Cl212% )混合氣精煉，N2 要求 H2O ( 15ppm，02 ( 15ppm,Cl2要求H2O ( 500ppm，精煉時間15?20分鐘，精煉溫度為715。。；
[0044]在線處理:將精煉後的熔體依次進行在線除氣和在線過濾。在線除氣採用旋轉噴頭法除氣，使用Ar氣，氣體流量為2500L/h/根轉子，氣體壓力為0.35MPa，通過靜置爐內精煉和在線除氣，控制液態氫含量在0.15ml/100gAl以下；
[0045]鑄造:將鑄造結晶器進行打磨，將710°C的純鋁熔體倒入鑄造結晶器內進行鋪底，通過流盤與下注管將在線處理後的熔體轉注入鑄造結晶器進行鑄造，鑄造過程中增加自動潤滑系統，潤滑油量為2g/min.根，鑄造的溫度為725°C，速度為48mm/min，水流量為28m3/h.根。鑄造結束後將鑄錠進行冷卻，吊出鑄錠並檢查鑄錠表面質量。
[0046]按照上述方法，製備100根鋁合金鑄錠，經檢測鑄錠的成型率為90%，成品率為80%。
[0047]實施例3
[0048]配料:原料包括:0.2wt % 的 S1、0.3wt % 的 Fe、6.8wt % 的 Cu、0.4wt % 的 Mn、0.02wt% 的 Mg、0.1wt% 的 Cr、0.25wt% 的 Zn、1.7wt% 的 Ni 與餘量的招；
[0049]熔煉:將上述原料在熔煉爐中進行熔煉，熔煉的溫度為750°C，化平、化塌及取樣分析；
[0050]靜置爐內處理:將熔煉裡中的熔體轉入靜置爐中進行精煉，在靜置爐內採用「T」型精煉器，採用 N2-Cl2 (N2:88wt%,Cl212% )混合氣精煉，N2 要求 H2O ( 15ppm，02 ( 15ppm,Cl2要求H2O ( 500ppm，精煉時間15?20分鐘，精煉溫度為730°C ；
[0051]在線處理:將精煉後的熔體依次進行在線除氣和在線過濾。在線除氣採用旋轉噴頭法除氣，使用Ar氣，氣體流量為2500L/h/根轉子，氣體壓力為0.35MPa，通過靜置爐內精煉和在線除氣，控制液態氫含量在0.15ml/100gAl以下；
[0052]鑄造:將鑄造結晶器進行打磨，將740°C的純鋁熔體倒入鑄造結晶器內進行鋪底，通過流盤與下注管將在線處理後的熔體轉注入鑄造結晶器進行鑄造，鑄造的溫度為720°C，速度為50mm/min，水流量為32m3/h.根。鑄造結束後將鑄錠進行冷卻，吊出鑄錠並檢查鑄錠表面質量。
[0053]按照上述方法，製備100根鋁合金鑄錠，經檢測鑄錠的成型率為90%，成品率為80%。
[0054]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。
[0055]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種2系鋁合金鑄錠的製備方法，包括以下步驟: A)按照2系鋁合金的成分進行配料，將配料後的原料進行熔煉； B)將熔煉後的熔體導入保溫爐，並採用混合氣體進行精煉，所述混合氣體為氮氣與氯氣的混合氣體； C)將步驟B)得到的熔體依次進行在線除氣與在線過濾； D)將步驟C)得到的熔體進行鑄造，所述鑄造的鑄造速度為48?55mm/min，水流量為28?35m3/h.根，鑄造溫度為715°C?725°C，得到2系鋁合金鑄錠。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述鑄造之前還包括: 打磨結晶器，並將純鋁熔體導入結晶器內進行鋪底。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述純鋁熔體的溫度為710°C?740。。。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述鑄造的過程中採用自動潤滑系統。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述自動潤滑系統中潤滑油量為2?4g/min.根。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述熔煉的溫度為730°C?770°C。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述精煉的溫度為715°C?730°C。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述鑄造在鑄造結晶器中進行。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟C)得到的熔體依次經過流盤與下注管進入鑄造結晶器。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於，所述流盤內熔體的溫度為685°C?705。。。
【文檔編號】C22C1/02GK104451211SQ201410768630
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】廖知堅, 林紅, 陳瑜, 孫自鵬 申請人:西南鋁業（集團）有限責任公司