一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，含有如下質(zhì)量百分比的金屬物質(zhì)：Mg：1.0-1.15％，Si：0.60-0.75％，Cu：0.20-0.35％，F(xiàn)e：0.35％，Mn：0.10％，Cr：0.05-0.08％，Zn：0.15％，Ti：0.10％，其余為鋁。本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的制備方法，本發(fā)明晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材解決了6061合金大壁厚擠壓鋁合金管材基體及表面晶粒粗大，消除了陽(yáng)極氧化后出現(xiàn)大塊晶斑缺陷，又保證最終產(chǎn)品內(nèi)在焊合質(zhì)量、力學(xué)性能等指標(biāo)滿(mǎn)足GB/T6892-2006標(biāo)準(zhǔn)要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金及其制備方法，尤其是涉及一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁 合金管材及其制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 6XXX系鋁合金是以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強(qiáng)化相的鋁合金，屬于 熱處理可強(qiáng)化合金。合金具有中等強(qiáng)度，耐蝕性高，無(wú)應(yīng)力腐蝕破裂傾向，焊接性能良好，焊 接區(qū)腐蝕性能不變，成形性和工藝性能良好等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛應(yīng)用于建筑型材、工業(yè)型材、大 直徑管材等領(lǐng)域。鋁合金復(fù)印輪轂既要求保證長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)重復(fù)的耐壓、耐熱效果，又要確 保表面處理后耐蝕、美觀效果，運(yùn)用鋁合金制造的大型復(fù)印機(jī)輪轂具有以上的諸多優(yōu)點(diǎn)，而 且比重小，易更換，降低運(yùn)行成本。然而目前6XXX系鋁合金大壁厚擠壓鋁合金管材基體及 表面晶粒粗大，陽(yáng)極氧化后帶有大塊晶斑，因此，發(fā)明一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管 材是必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防止陽(yáng)極氧化后帶有大塊晶斑、晶粒細(xì)化的 大壁厚擠壓鋁合金管材。
[0004] 一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其含有如下質(zhì)量百分比的金屬物質(zhì)：
[0005] Mg :1.0-1. 15 %, Si ：0. 60-0. 75 %, Cu ：0. 2〇-〇. 35 %,Fe： ^0.35 %,Mn： 彡 0· 10%，Cr :0· 05-0. 08%，Zn :彡 0· 15%，Ti :彡 0· 10%，其余為鋁。
[0006] 本發(fā)明所述晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其含有如下質(zhì)量百分比的金屬物 質(zhì)：
[0007] Mg ：1. 1 %, Si ：0. 65 %, Cu ：0. 30 %, Fe ：0. 12 %, Μη ：0. 02 %, Cr ：0. 06 %, Ζη ： 0· 05%，Ti :0· 04%，其余為鋁。
[0008] -種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的制備方法，其中，包括如下步驟：
[0009] (1)投料前大清爐：投料前需將爐墻、爐底的浮渣鏟下并連剩余鋁液一并徹底清 出爐外，去除雜質(zhì)；
[0010] (2)熔化：計(jì)算金屬原料用量并按配比準(zhǔn)備金屬原料，所述金屬原料包括：廢料、 鋁錠及中間合金，所述中間合金為硅含量為18-21%鋁硅，銅含量為39-42%的鋁銅，鉻含 量為3-4%的鋁鉻，純度> 99. 90 %的鎂錠，所述廢料為鋁合金管材生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢 料，占所述原料的重量百分?jǐn)?shù)不超過(guò)60% ;
[0011] 將金屬原料按照先加入小塊或薄片廢料，其次加入大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金 的順序依次加入，所述中間合金中含有錳、鋅、鈦，金屬原料完全融化后，再投入鎂錠，當(dāng)金 屬原料全部熔化后，在鋁液表面撒上打渣劑進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開(kāi)動(dòng)永磁 攪拌；
[0012] 然后取試樣進(jìn)行化學(xué)分析，所述化學(xué)分析具體包括如下步驟：在730-750°C條件 下取三個(gè)試樣，第一個(gè)試樣預(yù)熱試樣模，不作分析，再取兩個(gè)樣進(jìn)行分析，選擇爐膛的中部 和邊部各取一個(gè)，要求取樣深度大于30cm，且邊部的取樣部位距離爐壁大于50cm，取樣分 析如不達(dá)標(biāo)，計(jì)算并進(jìn)行調(diào)整各組分含量，直至產(chǎn)品各組分含量達(dá)到本發(fā)明的要求；
[0013] (3)精煉和靜置：熔化結(jié)束后在熔煉爐中進(jìn)行第一次人工精煉，然后轉(zhuǎn)入靜置爐 中進(jìn)行第二次人工精煉，然后進(jìn)行靜置；
[0014] ⑷晶粒細(xì)化，鑄造，均質(zhì)；
[0015] (5)擠出，淬火：均質(zhì)后進(jìn)行擠出，擠出后進(jìn)行在線淬火，然后冷卻后再在淬火爐 中進(jìn)行淬火；
[0016] (6)拉伸矯直，時(shí)效。
[0017] 本發(fā)明所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其中，步驟（1)具體 包括如下步驟：
[0018] 采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入10kg以上清渣劑，將爐溫升至800°C后，保溫3-5 分鐘，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁液徹底清除爐外。
[0019] 本發(fā)明所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其中，步驟（3)具體 包括如下步驟：
[0020] 按1. 5kg/T · A1計(jì)算精煉劑添加量并用氬氣將其噴入熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉， 精煉溫度控制在720-740°C，精煉時(shí)間10-20分鐘，精煉時(shí)氣泡高度在200 mm以下，第一次人 工精煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同，然后將8-10Kg覆蓋 劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置，靜置溫度為730-760°C，靜置時(shí)間為15-30min。
[0021] 本發(fā)明所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其中，步驟（4)具體 包括如下步驟：
[0022] 將靜置后的鋁液進(jìn)行晶粒細(xì)化，將鋁鈦硼絲添加在陶瓷過(guò)濾板的上游，所述鋁鈦 硼絲中鈦和硼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為5. 0±0. 5%和1. 0±0. 2%，所述鋁鈦硼絲添加量為所 述金屬原料總質(zhì)量的0.05-0. 15%，鋁鈦硼絲添加部位位于鋁液內(nèi)部，利用石墨轉(zhuǎn)子除氣 法除氣、凈化，除氣機(jī)轉(zhuǎn)速至少350r/min，氬氣工作流量控制在0. 5-lm3/h，在過(guò)濾箱內(nèi)放 入無(wú)破裂的30ppi-40ppi過(guò)濾板，濾除其中的氧化夾雜物，鑄造開(kāi)始后在流槽熔體表面均 勻撒上覆蓋劑，要求完全覆蓋熔體表面，鑄造時(shí)流盤(pán)入口處熔體溫度為700-730°C，鑄造起 始速度30mm/min，鑄造爬升起始位置50mm，鑄造正常速度36±5mm/min，鑄造爬升結(jié)束位 置80mm，鑄造起始水流量2200L/min，鑄造正常水流量2800-3000L/min，水量爬升起始位置 30mm，水量爬升結(jié)束位置60mm，油量控制時(shí)間5/8s ;鑄造后裝入均質(zhì)爐，層與層之間、鑄錠 與鑄錠之間用橫梁間隔50-100mm，均勻化溫度為555±5°C，保溫時(shí)間為8-12h，冷卻方式為 大風(fēng)急冷2. 5h，然后水冷0. 5h以上，檢查鑄棒表面質(zhì)量，對(duì)不合格的鑄棒進(jìn)行標(biāo)記并切斷 重熔，表面合格的進(jìn)行鋸切，打印標(biāo)示。
[0023] 本發(fā)明所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其中，步驟（5)具體 包括如下步驟：
[0024] 將擠壓模具吊至模具加熱爐中加熱，模具溫度控制在450_480°C，保溫時(shí)間不 超30h;模具溫度達(dá)到設(shè)置溫度后，將鋁棒吊至鋁棒加熱爐中加熱，鋁棒上機(jī)溫度控制在 450±30°C ;擠壓筒溫度控制在440-460°C，加熱完成后進(jìn)行擠壓，所述擠壓過(guò)程壓余厚度不 低于30mm，首錠應(yīng)采用擠壓溫度的上限溫度，即460°C，擠壓墊片涂抹潤(rùn)滑劑應(yīng)均勻、少量， 控制鑄錠墩粗速度，墩粗后進(jìn)行排氣操作，擠壓壓力在〇_28MPa范圍內(nèi)從小到大變化，擠出 制品表面溫度控制在450-500°C，型材擠出速度控制在1±0. 5m/min ;型材擠出后，開(kāi)啟前 梁淬火裝置，進(jìn)行風(fēng)冷冷卻，型材經(jīng)淬火后溫度降到204°C以下，然后在冷床上冷卻，達(dá)到 50°C以下，冷卻后進(jìn)行淬火爐淬火，所述淬火爐淬火采用高度為60米的立式真空淬火爐， 淬火溫度480±20°C，保溫2-4h。
[0025] 本發(fā)明所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其中，步驟（6)具體 包括如下步驟：
[0026] 將淬火完成的型材進(jìn)行拉伸矯直，拉伸率控制在0.5-2%以?xún)?nèi)，溫度< 50°C，每 次只拉伸一根型材，且在擺料時(shí)型材之間要有間隔，夾頭長(zhǎng)度為250-300mm ;然后按要求鋸 切，校正，時(shí)效，所述時(shí)效過(guò)程中時(shí)效溫度為175±5°C，時(shí)效時(shí)間為8-14h。
[0027] 本發(fā)明晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，與現(xiàn)有的鋁型材相比：
[0028] Mg ：1. 0-1. 15%, Si ：0. 6〇-〇. 75%, Cu ：0. 2〇-〇. 35%, Fe ：0. 35%, Mn ：0. 10%, Cr ： 0· 05-0. 08%，Zn :0· 15%，Ti :0· 10%，其余為鋁。
[0029] 硅含量由以前的0. 50-0. 60 %調(diào)整為0. 60-0. 75 %，鎂含量元素不變，形成其主要 強(qiáng)化作用的Mg2Si二元相，因硅含量上調(diào)，除了形成Mg2Si強(qiáng)化相之外，單晶硅含量增加，硅 在6XXX合金中隨著含量的增加，其強(qiáng)化效果明顯，材料的伸長(zhǎng)率也稍有提高。另外，合金中 存在剩余娃和Mg 2Si時(shí)，當(dāng)合金位于a(Al)-Mg2Si二相區(qū)以及Mg2Si相全部固溶于基體的單 相區(qū)的合金,耐蝕性能最好，并無(wú)應(yīng)力腐蝕破裂傾向。
[0030] 銅的作用，由以前的0· 15-0. 25%調(diào)整為0· 20-0. 35%，Al-Mg-Si合金中添加 Cu 后，Cu在組織中的存在形式不僅取決于Cu的含量，而且受Mg、Si含量的影響，當(dāng)Cu含量 較多，Mg、Si比小于1. 08時(shí)，可能形成W(Al4CuMg)相，剩余的Cu則形成Cu Al2，合金中加 入Cu，不僅顯著改善了合金在熱加工時(shí)的塑性，而且增加熱處理強(qiáng)化效果，還能抑制擠壓效 應(yīng)，降低合金因加入Μη后所出現(xiàn)的各項(xiàng)異性。
[0031] 鉻的作用，由以前的0. 04-0. 06%調(diào)整為0. 05-0. 08%，Cr能抑制Mg2Si相在晶界 的析出，延緩自然時(shí)效過(guò)程，提高人工時(shí)效后的產(chǎn)品強(qiáng)度。另外，Cr可細(xì)化晶粒，使再結(jié)晶 后的晶粒呈細(xì)長(zhǎng)狀，提高合金的耐蝕性能。
[0032] 本發(fā)明制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在 于：
[0033] 根據(jù)各合金兀素在6XXX系合金中的不同作用，調(diào)整6061合金成分，主要是Si、Cu、 Cr元素含量，控制合金雜質(zhì)元素含量，例如Fe、Μη、Zn等，達(dá)到提高強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率的目的，又 能經(jīng)過(guò)擠壓熱處理細(xì)化型材晶粒，消除應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，提高型材的耐蝕性能和陽(yáng)極氧化效 果。
[0034] 通過(guò)鑄造前大清爐，消除合金污染風(fēng)險(xiǎn)，提高合金的純度，減少產(chǎn)品的雜質(zhì)元素和 堿金屬，能很大程度上提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和最終使用壽命。
[0035] 控制廢料的添加比例，嚴(yán)格按照熔煉工藝參數(shù)要求溫度和時(shí)間操作，在熔煉爐進(jìn) 行攪拌、精煉，除氣、除渣，然后再在靜止?fàn)t進(jìn)行二次精煉工序，提高合金熔體的質(zhì)量。
[0036] 鑄造時(shí)，進(jìn)行過(guò)濾、除氣、在線添加鋁鈦硼絲細(xì)化晶粒，按照鑄造參數(shù)操作，確保鑄 棒產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量。另外，鑄造后鋁棒經(jīng)過(guò)高溫、長(zhǎng)時(shí)均勻化退火處理，消除了偏析，成分均 勻，組織均勻，降低了擠壓變形抗力，易于擠壓，型材強(qiáng)度得到明顯提升。
[0037] 通過(guò)控制擠壓過(guò)程中的模具溫度、鋁棒溫度、擠壓筒溫度，縮小三者之間的溫差， 減少金屬擠壓變形及摩擦產(chǎn)生的熱量，達(dá)到抑制晶粒再結(jié)晶的效果。然后再進(jìn)行冷卻后真 空淬火爐，適當(dāng)降低淬火溫度和保溫時(shí)間，在保證材料重新固溶的前提下，抑制晶粒的長(zhǎng)大 生長(zhǎng)。通過(guò)人工熱處理時(shí)效，設(shè)定一定的溫度，適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，最終達(dá)到產(chǎn)品晶粒度和 陽(yáng)極氧化后滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防止陽(yáng)極氧化后帶有大塊晶斑、晶粒細(xì)化的 大壁厚擠壓鋁合金管材。
[0040] 一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其含有如下質(zhì)量百分比的金屬物質(zhì)：
[0041] Mg :1.0-1. 15 %, Si ：0. 60-0. 75 %, Cu ：0. 2〇-〇. 35 %,Fe： ^0.35 %,Mn： 彡 0· 10%，Cr :0· 05-0. 08%，Zn :彡 0· 15%，Ti :彡 0· 10%，其余為鋁。
[0042] 本發(fā)明所述晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其含有如下質(zhì)量百分比的金屬物 質(zhì)：
[0043] Mg ：1. 1 %, Si ：0. 65 %, Cu ：0. 30 %, Fe ：0. 12 %, Μη ：0. 02 %, Cr ：0. 06 %, Ζη ： 0· 05%，Ti :0· 04%，其余為鋁。
[0044] 一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的制備方法，其中，包括如下步驟：
[0045] (1)投料前大清爐：采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入10kg以上清渣劑，將爐溫升至 800°C后，保溫3-5分鐘，用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁液 徹底清除爐外；
[0046] (2)熔化：計(jì)算金屬原料用量并按配比準(zhǔn)備金屬原料，所述金屬原料包括：廢料、 鋁錠及中間合金，所述中間合金為硅含量為18-21 %鋁硅，銅含量為39-42 %的鋁銅，鉻 含量為3-4 %的鋁鉻，純度> 99. 90 %的鎂錠，所述廢料占所述原料的重量百分?jǐn)?shù)不超過(guò) 60% ；
[0047] 將金屬原料按照先加入小塊或薄片廢料，其次加入大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金 的順序依次加入，金屬原料完全融化后，再投入鎂錠，當(dāng)金屬原料全部熔化后，在鋁液表面 撒上打渣劑進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開(kāi)動(dòng)永磁攪拌；
[0048] 然后取試樣進(jìn)行化學(xué)分析，所述化學(xué)分析具體包括如下步驟：在730-750°C條件 下取三個(gè)試樣，第一個(gè)試樣預(yù)熱試樣模，不作分析，再取兩個(gè)樣進(jìn)行分析，選擇爐膛的中部 和邊部各取一個(gè)，要求取樣深度大于30cm，且邊部的取樣部位距離爐壁大于50cm，取樣分 析如不達(dá)標(biāo)，計(jì)算并進(jìn)行調(diào)整各組分含量，直至產(chǎn)品各組分含量達(dá)到本發(fā)明的要求；
[0049] (3)精煉和靜置：按1. 5kg/T · A1計(jì)算精煉劑添加量并用氬氣將其噴入熔煉爐 中進(jìn)行第一次精煉，精煉溫度控制在720-740°C，精煉時(shí)間10-20分鐘，精煉時(shí)氣泡高度在 200 mm以下，第一次人工精煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同， 然后將8-10Kg覆蓋劑均勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置，靜置溫度為730-760°C，靜置時(shí)間為 15_30min ;
[0050] (4)晶粒細(xì)化，鑄造，均質(zhì)：將靜置后的鋁液進(jìn)行晶粒細(xì)化，將鋁鈦硼絲添加在陶 瓷過(guò)濾板的上游，所述鋁鈦硼絲中鈦和硼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為5. 0±0. 5%和1. 0±0. 2%， 所述鋁鈦硼絲添加量為所述金屬原料總質(zhì)量的0.05-0. 15%，鋁鈦硼絲添加部位位于鋁 液內(nèi)部，利用石墨轉(zhuǎn)子除氣法除氣、凈化，除氣機(jī)轉(zhuǎn)速至少350r/min，氬氣工作流量控制在 0. 5-lm3/h，在過(guò)濾箱內(nèi)放入無(wú)破裂的30ppi-40ppi過(guò)濾板，濾除其中的氧化夾雜物，鑄造開(kāi) 始后在流槽熔體表面均勻撒上覆蓋劑，要求完全覆蓋熔體表面，鑄造時(shí)流盤(pán)入口處熔體溫 度為700-730°C，鑄造起始速度30mm/min，鑄造爬升起始位置50mm，鑄造正常速度36±5mm/ min，鑄造爬升結(jié)束位置80mm，鑄造起始水流量2200L/min，鑄造正常水流量2800-3000L/ min，水量爬升起始位置30mm，水量爬升結(jié)束位置60mm，油量控制時(shí)間5/8s ;鑄造后裝入均 質(zhì)爐，層與層之間、鑄錠與鑄錠之間用橫梁間隔50-100mm，均勻化溫度為555 ± 5°C，保溫時(shí) 間為8-12h，冷卻方式為大風(fēng)急冷2. 5h，然后水冷0. 5h以上，檢查鑄棒表面質(zhì)量，對(duì)不合格 的鑄棒進(jìn)行標(biāo)記并切斷重熔，表面合格的進(jìn)行鋸切，打印標(biāo)示；
[0051] (5)擠出，淬火：將擠壓模具吊至模具加熱爐中加熱，模具溫度控制在450-480°C， 保溫時(shí)間不超30h ;模具溫度達(dá)到設(shè)置溫度后，將鋁棒吊至鋁棒加熱爐中加熱，鋁棒上機(jī)溫 度控制在450±30°C;擠壓筒溫度控制在440-460°C，加熱完成后進(jìn)行擠壓，所述擠壓過(guò)程壓 余厚度不低于30mm，首錠應(yīng)采用擠壓溫度的上限溫度，即460°C，擠壓墊片涂抹潤(rùn)滑劑應(yīng)均 勻、少量，控制鑄錠墩粗速度，墩粗后進(jìn)行排氣操作，擠壓壓力在〇_28MPa范圍內(nèi)從小到大 變化，擠出制品表面溫度控制在450-500°C，型材擠出速度控制在1±0. 5m/min ;型材擠出 后，開(kāi)啟前梁淬火裝置，進(jìn)行風(fēng)冷冷卻，型材經(jīng)淬火后溫度降到204°C以下，然后在冷床上冷 卻，達(dá)到50°C以下，冷卻后進(jìn)行淬火爐淬火，所述淬火爐淬火采用高度為60米的立式真空 淬火爐，淬火溫度480±20°C，保溫2-4h ;
[0052] (6)拉伸矯直，時(shí)效：將淬火完成的型材進(jìn)行拉伸矯直，拉伸率控制在0.5-2% 以?xún)?nèi)，溫度< 50°C，每次只拉伸一根型材，且在擺料時(shí)型材之間要有間隔，夾頭長(zhǎng)度為 250-300mm ;然后按要求鋸切，校正，時(shí)效，所述時(shí)效過(guò)程中時(shí)效溫度為175±5°C，時(shí)效時(shí)間 為 8-14h。
[0053] 實(shí)施例2
[0054] -種制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，包括如下步驟：
[0055] (A)鑄造工藝：
[0056] (1)進(jìn)料檢驗(yàn)
[0057] 使用只讀光譜儀或化學(xué)分析對(duì)重熔鋁錠（電解鋁液）進(jìn)行成分化驗(yàn)，對(duì)中間合金 和添加劑使用只讀光譜儀或化學(xué)分析、檢查斷口、內(nèi)部顯微組織、拉伸試驗(yàn)等方法進(jìn)行進(jìn)廠 檢驗(yàn)，符合采購(gòu)要求的方可入庫(kù)待用。
[0058] (2)配料
[0059] 根據(jù)合金成分、熔煉爐裝料量計(jì)算投料量：鋁錠量（電解鋁液）不得少于40%，廢 料量不得超過(guò)60%。投料前所有的原輔材料必須清潔干燥，車(chē)間工人按化驗(yàn)員計(jì)算配料數(shù) 量稱(chēng)取物料：鋁錠（電解鋁液）、廢料、中間合金。準(zhǔn)備鑄造用精煉劑、覆蓋劑、打渣劑等添 加劑。
[0060] (3)裝爐
[0061] 根據(jù)廢料形態(tài)，先裝入小塊或薄片廢料，其次加入棒頭，然后加入鋁錠（電解鋁 液），最后加入中間合金（裝爐時(shí)不允許投入Ti劑、Mg錠、Zn錠），要求以分散的形式先加 入低熔點(diǎn)的中間合金，再加入高熔點(diǎn)的中間合金。
[0062] (4)熔化
[0063] 點(diǎn)火升溫，關(guān)閉爐門(mén)，熔化溫度：700-760°C。爐料熔化后，開(kāi)啟永磁攪拌器，攪拌時(shí) 間至少20min。在熔化中后期，測(cè)量鋁液溫度，并記錄。當(dāng)物料全部融化后，在鋁液表面撒上 普通打渣劑，除渣劑用量：l〇Kg以上。除渣溫度：730-750°C，待渣鋁分離后，全部扒出。除 渣后根據(jù)配料要求，加入添加劑及中間合金，人工攪拌或開(kāi)動(dòng)永磁攪拌。
[0064] (5)取樣、成分調(diào)整
[0065] 取樣溫度：730-750°C，烙煉工在爐內(nèi)取三個(gè)試樣，第一個(gè)試樣預(yù)熱試樣模，不作分 析用；再取兩個(gè)樣，選擇爐膛的中部和邊部各取一個(gè)，要求取樣深度大于30cm，且邊部的取 樣部位距離爐壁必須大于50cm。進(jìn)行成分分析，取樣分析如不達(dá)標(biāo)，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行補(bǔ)料或 沖淡，補(bǔ)料沖淡溫度：730-76(TC直至分析合格，并記錄。成分合格后，將鋁液從熔煉爐轉(zhuǎn)入 靜置爐，并記錄。
[0066] (6)精煉
[0067] 將熱電偶插入爐膛中部，溫度控制在720_740°C。按1.5kg/T，Al確定普通精煉 劑用量，將精煉劑裝入容器，用氬氣噴入，精煉時(shí)間10-20分鐘，精煉時(shí)氣泡高度在20〇mm 以下，并記錄。待渣鋁分離后，用鐵耙全部扒出。精煉工在爐內(nèi)取三個(gè)試樣，第一個(gè)試樣預(yù) 熱試樣模，不作分析用；再取兩個(gè)樣，選擇爐膛的中部和邊部各取一個(gè)，要求取樣深度大于 30cm，且邊部的取樣部位距離爐壁必須大于50cm。由化驗(yàn)員進(jìn)行成分分析，取樣分析如不達(dá) 標(biāo)，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行補(bǔ)料或沖淡，直至分析合格，并記錄。
[0068] (7)覆蓋
[0069] 將8-10Kg普通覆蓋劑均勻撒在鋁液表面。
[0070] (8)靜置
[0071] 關(guān)閉爐門(mén)，確保靜置溫度為730-760°C，靜置時(shí)間為15-30分鐘。
[0072] (9)晶粒細(xì)化
[0073] 使用鋁鈦硼絲，所述鋁鈦硼絲中鈦和硼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為5. 0±0. 5 %和 1. 0±0. 2%，添加量為鋁液總質(zhì)量的0. 05-0. 15%，鈦硼絲添加部位必須位于鋁液內(nèi)部。
[0074] (10)除氣
[0075] 利用石墨轉(zhuǎn)子除氣法除氣、凈化，除氣機(jī)轉(zhuǎn)速至少350r/min。氬氣工作流量控制在 0· 5_lm3/h。
[0076] (11)過(guò)濾
[0077] 在過(guò)濾箱內(nèi)放入無(wú)破裂的30Ppi_40ppi過(guò)濾板，濾除其中的氧化夾雜物。每次鑄 造前檢查過(guò)濾板有無(wú)破裂、安裝是否緊密，保證其與周邊密封良好，若發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)更換。
[0078] (12)鑄造
[0079] 準(zhǔn)備：鑄造翻板流道內(nèi)的殘鋁、殘?jiān)半s物必須清理干凈，流道破損的位置用修補(bǔ) 料進(jìn)行修補(bǔ)，然后均勻涂上鈦白粉，用燒嘴進(jìn)行烘烤20分鐘以上，烘干后將散落的鈦白粉 及其他雜質(zhì)吹掃干凈。為保證結(jié)晶器光滑，如結(jié)晶器有較大劃痕、磕碰傷時(shí)必須按120目、 240目、400目砂紙的順序沿垂直方向打磨，如無(wú)較大劃痕、磕碰傷時(shí)可以按240目、400目砂 紙的順序眼垂直方向打磨。檢查結(jié)晶器水孔是否堵塞，若堵塞后水流不均勻，用打磨后的焊 條疏通，若堵塞嚴(yán)重時(shí)必須拆開(kāi)結(jié)晶器清理。模具流槽的流管內(nèi)不允許使用硅酸鋁氈，必須 使用耐火材料制成的下注管，下注管內(nèi)徑必須上下一致。模具所使用的分流盤(pán)，流眼的直徑 大小一致，且均布，不允許有毛刺等缺陷，長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致的流眼大小不均勻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行 更換。
[0080] 鑄造：按照6061合金鑄造要求設(shè)置鑄造參數(shù)，鑄造開(kāi)始后打凈流盤(pán)上面的浮渣， 鑄造穩(wěn)定后禁止攪動(dòng)表面熔體。鑄造開(kāi)始后在流槽熔體表面均勻撒上無(wú)鈉覆蓋劑，要求完 全覆蓋熔體表面。鑄造時(shí)至少每隔〇.5m潤(rùn)滑一次，保證鑄棒表面質(zhì)量。鑄造1米時(shí)取成分 化驗(yàn)。鑄造結(jié)束后，鑄造工取出漏斗時(shí)必須緩慢平穩(wěn)操作，防止漏斗上的氧化物和漏斗底部 的附著物進(jìn)入熔體中形成缺陷。鑄造結(jié)束時(shí)，必須打凈澆口部的浮渣。打渣時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn)， 防止將浮渣攪入熔體中形成缺陷。鑄造開(kāi)始目測(cè)結(jié)晶器內(nèi)液面不下降時(shí)，在四周用錘子對(duì) 翻板進(jìn)行敲擊，防止空降。鑄造結(jié)束停車(chē)時(shí)，將水流量減少至正常水流量的1/5。鑄造完畢， 待過(guò)濾箱鋁水放干冷卻后，將鋁水塊的合金牌號(hào)用蠟筆進(jìn)行標(biāo)注再轉(zhuǎn)到廢料區(qū)，防止混料。 鑄造完畢，根據(jù)流盤(pán)位置用蠟筆對(duì)鋁棒進(jìn)行編號(hào)，并打鋼印進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
[0081] (13)均質(zhì)
[0082] 將鑄錠裝入均質(zhì)爐，層與層之間、鑄錠與鑄錠之間用橫梁間隔50-100mm，保證均勻 性。每8小時(shí)對(duì)熱處理監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行檢查，形成記錄并確認(rèn)；每2小時(shí)記錄一次各區(qū)溫度。 均質(zhì)參數(shù)：均勻化溫度為555±5°C，保溫時(shí)間為8_12h ;冷卻方式為大風(fēng)急冷2. 5h，然后水 冷0. 5h以上。
[0083] (14)鋸切
[0084] 檢查鑄棒表面質(zhì)量，對(duì)不合格的鑄棒進(jìn)行標(biāo)記并切斷重熔。切頭切尾量大于等于 鑄錠直徑。根據(jù)計(jì)劃長(zhǎng)度調(diào)整定尺，鋸切后的成品鑄錠長(zhǎng)度、切斜偏差均不能大于規(guī)定要 求，并填寫(xiě)記錄。定尺棒如切得過(guò)長(zhǎng)，需重新切割，若切得過(guò)短，可做其它計(jì)劃處理或報(bào)廢。 鋸切后，由鋸切工使用鋼印在鋸切后的鑄錠一端打印標(biāo)識(shí)，打印要清楚、正確。鋸切后，目視 檢查定尺鑄棒的兩端是否有內(nèi)部裂紋，如有內(nèi)部裂紋按報(bào)廢處理，并記錄。然后進(jìn)行車(chē)皮處 理，切除偏析層等缺陷。鑄錠成分、低倍、顯微組織等合格，入庫(kù)待發(fā)貨。
[0085] ⑶擠壓工藝：
[0086] (1)進(jìn)錠檢驗(yàn)
[0087] 對(duì)鑄錠表面質(zhì)量、長(zhǎng)度、直徑、合金牌號(hào)進(jìn)行核對(duì)，符合要求的進(jìn)行裝爐。
[0088] (2)裝爐
[0089] 按生產(chǎn)計(jì)劃單要求備模，吊至模具加熱爐并準(zhǔn)備加熱，且需將需加熱的模具及裝 爐時(shí)間記錄，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃單要求，選用相對(duì)應(yīng)的合金牌號(hào)、爐次號(hào)、尺寸圓鋁棒，吊到爐 后，推進(jìn)爐內(nèi)，且需將爐內(nèi)加熱的鋁棒標(biāo)識(shí)記錄。
[0090] (3)加熱
[0091] 開(kāi)啟模具加熱爐加熱按鈕，按照擠壓工藝參數(shù)要求設(shè)定加熱溫度，模具溫度控制 在450-480°C，保溫時(shí)間不超30h。開(kāi)啟鋁棒加熱爐加熱按鈕，按照擠壓工藝參數(shù)要求設(shè)定 加熱溫度，鋁棒上機(jī)溫度控制在450±30°C。擠壓筒溫度控制在440-460°C。
[0092] (4)擠出
[0093] 查看擠壓設(shè)備及附屬設(shè)備正常，當(dāng)模具、鋁棒溫度滿(mǎn)足工藝要求時(shí)，可以實(shí)施擠 壓；壓余厚度不低于30mm。防止擠壓悶車(chē)，首錠應(yīng)采用上限溫度。為了防止縮尾、成層缺陷 的增長(zhǎng)，擠壓墊片涂抹潤(rùn)滑劑應(yīng)均勻、少量?？刂畦T錠墩粗速度，墩粗后進(jìn)行排氣操作。擠 壓壓力應(yīng)由小到大，擠出制品表面溫度控制在450-500°C，型材擠出速度控制在1±0. 5m/
【權(quán)利要求】
1. 一種晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其特征在于，含有如下質(zhì)量百分比的金屬 物質(zhì)： Mg ：1. 0-1. 15%,Si ：0. 60-0. 75%,Cu ：0. 2〇-〇. 35%,Fe 0. 35%,Mn 0. 10%,Cr ： 0· 05-0. 08%，Zn :彡 0· 15%，Ti :彡 0· 10%，其余為鋁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材，其特征在于，含有如下質(zhì) 量百分比的金屬物質(zhì)： Mg ：1. 1%, Si ：0. 65%, Cu ：0. 30%, Fe ：0. 12%, Μη ：0. 02%, Cr ：0. 06%, Zn ：0. 05%, Ti :0. 04%，其余為鋁。
3. -種制備權(quán)利要求1或2所述的晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征 在于，包括如下步驟： (1) 投料前大清爐：投料前需將爐墻、爐底的浮渣鏟下并連剩余鋁液一并徹底清出爐 夕卜，去除雜質(zhì)； (2) 熔化：計(jì)算金屬原料用量并按配比準(zhǔn)備金屬原料，所述金屬原料包括：廢料、鋁錠 及中間合金，所述中間合金為娃含量為18-21%錯(cuò)娃，銅含量為39-42%的錯(cuò)銅，鉻含量為 3-4%的鋁鉻，純度> 99. 90%的鎂錠，所述廢料占所述原料的重量百分?jǐn)?shù)不超過(guò)60% ; 將金屬原料按照先加入小塊或薄片廢料，其次加入大塊料，鋁硅、鋁銅、鋁鉻合金的順 序依次加入，金屬原料完全融化后，再投入鎂錠，當(dāng)金屬原料全部熔化后，在鋁液表面撒上 打渣劑進(jìn)行除渣，待渣鋁分離后，人工攪拌或開(kāi)動(dòng)永磁攪拌； 然后取試樣進(jìn)行化學(xué)分析，所述化學(xué)分析具體包括如下步驟：在730-75(TC條件下取 三個(gè)試樣，第一個(gè)試樣預(yù)熱試樣模，不作分析，再取兩個(gè)樣進(jìn)行分析，選擇爐膛的中部和邊 部各取一個(gè)，要求取樣深度大于30cm，且邊部的取樣部位距離爐壁大于50cm，取樣分析如 不達(dá)標(biāo)，計(jì)算并進(jìn)行調(diào)整各組分含量，直至產(chǎn)品各組分含量達(dá)到權(quán)利要求1或2所述的要 求； (3) 精煉和靜置：熔化結(jié)束后在熔煉爐中進(jìn)行第一次人工精煉，然后轉(zhuǎn)入靜置爐中進(jìn) 行第二次人工精煉，然后進(jìn)行靜置； (4) 晶粒細(xì)化，鑄造，均質(zhì)； (5) 擠出，淬火：均質(zhì)后進(jìn)行擠出，擠出后進(jìn)行在線淬火，然后冷卻后再在淬火爐中進(jìn) 行淬火； (6) 拉伸矯直，時(shí)效。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征在于， 所述步驟（1)具體包括如下步驟： 采用蓄熱式熔煉爐，投料前撒入l〇kg以上清渣劑，將爐溫升至800°C后，保溫3-5分鐘， 用大鏟將渣線、爐壁、爐底的浮渣鏟下，并用鐵耙一并將剩余鋁液徹底清除爐外。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征在于， 所述步驟（3)具體包括如下步驟： 按1. 5kg/T · A1計(jì)算精煉劑添加量并用氬氣將其噴入熔煉爐中進(jìn)行第一次精煉，精煉 溫度控制在720-740°C，精煉時(shí)間10_20min，精煉時(shí)氣泡高度在200 mm以下，第一次人工精 煉后轉(zhuǎn)入靜置爐，進(jìn)行第二次精煉，精煉方法與第一次精煉相同，然后將8-10Kg覆蓋劑均 勻撒在鋁液表面，進(jìn)行靜置，靜置溫度為730-760°C，靜置時(shí)間為15-30min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征在于， 所述步驟（4)具體包括如下步驟： 將靜置后的鋁液進(jìn)行晶粒細(xì)化，將鋁鈦硼絲添加在陶瓷過(guò)濾板的上游，所述鋁鈦硼絲 中鈦和硼的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為5. 0±0. 5%和1. 0±0. 2%，所述鋁鈦硼絲添加量為所述金 屬原料總質(zhì)量的0.05-0. 15%，鋁鈦硼絲添加部位位于鋁液內(nèi)部，利用石墨轉(zhuǎn)子除氣法除 氣、凈化，除氣機(jī)轉(zhuǎn)速至少350r/min，氬氣工作流量控制在0. 5-lm3/h，在過(guò)濾箱內(nèi)放入無(wú)破 裂的30ppi-40ppi過(guò)濾板，濾除其中的氧化夾雜物，鑄造開(kāi)始后在流槽熔體表面均勻撒上 覆蓋劑，要求完全覆蓋熔體表面，鑄造時(shí)流盤(pán)入口處熔體溫度為700-730°C，鑄造起始速度 30mm/min，鑄造爬升起始位置50mm，鑄造正常速度36±5mm/min，鑄造爬升結(jié)束位置80mm, 鑄造起始水流量2200L/min，鑄造正常水流量2800-3000L/min，水量爬升起始位置30mm，水 量爬升結(jié)束位置60_，油量控制時(shí)間5/8s ;鑄造后裝入均質(zhì)爐，層與層之間、鑄錠與鑄錠之 間用橫梁間隔50-100mm，均勻化溫度為555±5°C，保溫時(shí)間為8_12h，冷卻方式為大風(fēng)急冷 2. 5h，然后水冷0. 5h以上，檢查鑄棒表面質(zhì)量，對(duì)不合格的鑄棒進(jìn)行標(biāo)記并切斷重熔，表面 合格的進(jìn)行鋸切，打印標(biāo)示。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征在于， 所述步驟（5)具體包括如下步驟： 將擠壓模具吊至模具加熱爐中加熱，模具溫度控制在450-480°C，保溫時(shí)間不超 30h;模具溫度達(dá)到設(shè)置溫度后，將鋁棒吊至鋁棒加熱爐中加熱，鋁棒上機(jī)溫度控制在 450±30°C ;擠壓筒溫度控制在440-460°C，加熱完成后進(jìn)行擠壓，所述擠壓過(guò)程壓余厚度不 低于30mm，首錠應(yīng)采用擠壓溫度的上限溫度，即460°C，擠壓墊片涂抹潤(rùn)滑劑應(yīng)均勻、少量， 控制鑄錠墩粗速度，墩粗后進(jìn)行排氣操作，擠壓壓力在〇_28MPa范圍內(nèi)從小到大變化，擠出 制品表面溫度控制在450-500°C，型材擠出速度控制在1±0. 5m/min ;型材擠出后，開(kāi)啟前 梁淬火裝置，進(jìn)行風(fēng)冷冷卻，型材經(jīng)淬火后溫度降到204°C以下，然后在冷床上冷卻，達(dá)到 50°C以下，冷卻后進(jìn)行淬火爐淬火，所述淬火爐淬火采用高度為60m的立式真空淬火爐，淬 火溫度480±20°C，保溫2-4h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備晶粒細(xì)化的大壁厚擠壓鋁合金管材的方法，其特征在于， 所述步驟（6)具體包括如下步驟： 將淬火完成的型材進(jìn)行拉伸矯直，拉伸率控制在〇. 5-2%以?xún)?nèi)，溫度< 50°C，每次只拉 伸一根型材，且在擺料時(shí)型材之間要有間隔，夾頭長(zhǎng)度為250-300mm ;然后按要求鋸切，校 正，時(shí)效，所述時(shí)效過(guò)程中時(shí)效溫度為175±5°C，時(shí)效時(shí)間為8-14h。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK104046859SQ201410294609
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】張培良, 宗巖, 徐群峰, 呂慶玉 申請(qǐng)人:龍口市叢林鋁材有限公司