本發(fā)明涉及一種Al-Mg合金桿，尤其涉及一種微合金化Al-Mg合金桿的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金由于密度小、強(qiáng)度高以及塑性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、船舶、航空航天等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展和政策的引導(dǎo)，在電力、信號(hào)傳輸板塊正掀起一股“以鋁節(jié)銅”的熱潮，這進(jìn)一步拓寬了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
鋁鎂合金絲的原料是鋁鎂合金桿。通常的生產(chǎn)方法是將直徑9.5mm的鋁鎂合金桿拉拔成直徑8.5mm的鋁鎂合金桿后，對(duì)整圓后的鋁桿在堿液中清洗涼干后，用弧焊機(jī)將一定厚度的銅帶包覆在鋁合金桿的表面，經(jīng)過(guò)多次拉拔成不同直徑的銅包鋁鎂合金絲。因此，鋁鎂合金桿質(zhì)量的高低直接影響著銅包鋁鎂合金絲的質(zhì)量。目前市場(chǎng)上也有一些廠(chǎng)家生產(chǎn)鋁鎂合金桿，大都使用引桿方式生產(chǎn)，這種工藝簡(jiǎn)單，加工成本低廉，但產(chǎn)品質(zhì)量一致性差、含氣含渣量大；也有一部分廠(chǎng)家使用國(guó)產(chǎn)連鑄連軋生產(chǎn)，產(chǎn)能低、產(chǎn)品性能有波動(dòng)。
目前市場(chǎng)上生產(chǎn)鋁鎂合金桿質(zhì)量一致性較差，包括合金桿含氣含渣量大、性能波動(dòng)大，從而導(dǎo)致在拉拔細(xì)絲的過(guò)程中露鋁、斷絲率較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種微合金化Al-Mg合金桿的制備方法，此制備方法獲得的微合金化Al-Mg合金桿抗拉強(qiáng)度110~130MPa、斷裂伸長(zhǎng)率大于19%、電阻率不超過(guò)0.0355Ω?m/m2。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種微合金化Al-Mg合金桿的制備方法，所述微合金化Al-Mg合金包括以下組分：Si 0.01～0.05wt%、Fe 0.05～0.15wt%、Mn0.04～0.10 wt%、Mg 0.85～1.00wt%、Cr 0.02～0.08 wt%，其余的為Al；所述制備方法包括以下步驟：
步驟一、將牌號(hào)為Al99.7的鋁錠投入豎爐中熔煉，當(dāng)爐內(nèi)鋁水加滿(mǎn)后，進(jìn)行一次扒渣，并在鋁液溫度達(dá)到780℃時(shí)，將其轉(zhuǎn)移到保溫爐內(nèi)，一邊放鋁水，一邊加入鋁硼合金，待保溫爐內(nèi)鋁液放好后依次加入鋁鉻合金、鋁錳合金、鎂錠；
步驟二、鎂錠加完后，啟動(dòng)電磁攪拌器，采用正反轉(zhuǎn)攪拌方式，對(duì)鋁熔體攪拌30min；
步驟三、攪拌完畢后，當(dāng)溫度達(dá)到710~720℃時(shí)，進(jìn)行低溫精煉，采用氮?dú)鈬姺劬珶?，將無(wú)鈉精煉劑裝入噴粉精煉機(jī)罐內(nèi)，打開(kāi)氣源，并將精煉管通入爐底，進(jìn)行移動(dòng)吹掃式噴粉精煉；
步驟四、鋁合金液溫度為700~730℃時(shí)出爐澆鑄，澆鑄應(yīng)采用連續(xù)澆鑄以避免軋制過(guò)程中出現(xiàn)裂紋，保持小澆包內(nèi)鋁液溫度在685~695℃；澆鑄過(guò)程中開(kāi)啟喂絲機(jī)，喂Al-Ti-C絲，速度設(shè)定為60~150cm/min；
步驟五、熱軋：應(yīng)采用連鑄連軋機(jī)以便利用澆鑄坯料的熱效率，保持鑄坯進(jìn)入軋機(jī)的溫度在470~520℃
步驟六、將步驟五獲得的Al-Mg合金桿移入退火爐內(nèi)進(jìn)行退火處理，加溫至300～450℃，保溫2~8h后冷卻獲得所述微合金化Al-Mg合金桿。
上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下：
1. 上述方案中，所述步驟三中精煉劑加入量為3～5kg/tAl，精煉時(shí)間不少于30min。
2. 上述方案中，所述步驟二中正反轉(zhuǎn)攪拌方式具體為：正向攪拌5min，反向攪拌5min，交替進(jìn)行。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明微合金化Al-Mg合金桿的制備方法，其所得鋁合金桿抗拉強(qiáng)度110~130MPa、斷裂伸長(zhǎng)率大于19%、電阻率不超過(guò)0.0355Ω?m/m2，在生產(chǎn)銅包鋁鎂合金絲的過(guò)程中不易斷絲、且不露鋁，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到190~220MPa、伸長(zhǎng)率達(dá)到10%以上，電阻率小于0.034Ω?m/m2；其次，其以鋁為基體，添加0.80~1.1wt%的Mg和微量的Mn、Cr等，其中Mn和Cr都是起到晶粒細(xì)化、防止高溫退火過(guò)程晶粒粗大的的作用，但兩同時(shí)添加的效果是大于兩者分別添加所得效果的疊加。各元素都不是孤立的起作用，其影響是交互的，如對(duì)合金的力學(xué)性能、鑄造性能、晶粒細(xì)化均有一定的作用。
步驟三采用低溫精煉（溫度710~720℃）及使用無(wú)鈉精煉劑，可以降低熔體氫含量至0.1ml/100g鋁，保證在拉拔細(xì)絲的時(shí)候不斷絲；步驟四和五采用連鑄連軋?jiān)O(shè)備及工藝，即可以利用鑄坯余熱，降低成本，又可以提高生產(chǎn)效率，達(dá)到8t/h，另外采用普洛佩茲連鑄連軋?jiān)O(shè)備可以保證產(chǎn)品性能的一致性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
實(shí)施例1~4：一種微合金化Al-Mg合金桿的制備方法，所述微合金化Al-Mg合金包括以下組分：Si 0.01～0.05wt%、Fe 0.05～0.15wt%、Mn0.04～0.10 wt%、Mg 0.85～1.00wt%、Cr 0.02～0.08 wt%，其余的為Al；所述制備方法包括以下步驟：
表1
步驟一、將牌號(hào)為Al99.7的鋁錠投入豎爐中熔煉，當(dāng)爐內(nèi)鋁水加滿(mǎn)后，進(jìn)行一次扒渣，并在鋁液溫度達(dá)到780℃時(shí)，將其轉(zhuǎn)移到保溫爐內(nèi)，一邊放鋁水，一邊加入鋁硼合金，待保溫爐內(nèi)鋁液放好后依次加入鋁鉻合金、鋁錳合金、鎂錠；
嚴(yán)禁其它混合物進(jìn)入，在加入鎂錠時(shí)應(yīng)注意鋁液溫度控制在740～750℃，因?yàn)闇囟冗^(guò)高易造成鎂燒損過(guò)大，另外鎂錠的加入是用用自制的加鎂器將鎂錠摁入液面以下，避免鎂錠漂浮在熔體表面；
步驟二、鎂錠加完后，啟動(dòng)電磁攪拌器，采用正反轉(zhuǎn)攪拌方式，對(duì)鋁熔體攪拌30min；
步驟三、攪拌完畢后，當(dāng)溫度達(dá)到740~750℃時(shí)，進(jìn)行精煉，采用氮?dú)鈬姺劬珶挘瑢o(wú)鈉精煉劑裝入噴粉精煉機(jī)罐內(nèi)，打開(kāi)氣源，并將精煉管通入爐底，進(jìn)行移動(dòng)吹掃式噴粉精煉；
精煉時(shí)氣泡不能太大，應(yīng)避免鋁合金液的激烈反應(yīng)，以合金液呈輕微地沸騰狀為宜；精煉結(jié)束用扒渣工具進(jìn)行扒渣，扒渣時(shí)應(yīng)先從爐里面將內(nèi)部的浮渣扒向爐門(mén)口，聚集在爐門(mén)口處稍作停留，沉降片刻后再扒出爐外的渣盤(pán)內(nèi)。渣扒出爐門(mén)時(shí)注意動(dòng)作緩慢，以免將爐內(nèi)鋁液帶出爐外；扒渣結(jié)束后用試樣勺取2個(gè)樣，樣品送質(zhì)量部用光譜分析儀快速分析Fe、Si、Cu、Mg、V、Ti、Mn、Cr、B、Ga、Zn等元素含量，合格后準(zhǔn)備生產(chǎn)；取樣后，在鋁熔體均勻?yàn)⒁粚痈采w劑，在745～760℃溫度下進(jìn)行保溫靜置，保溫靜置時(shí)間不少于30分鐘。
步驟四、鋁合金液溫度為740~760℃時(shí)出爐澆鑄，保溫爐傾動(dòng)，爐內(nèi)鋁液流入在線(xiàn)腔內(nèi)，在線(xiàn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速設(shè)定為300rpm；鋁液流入過(guò)濾箱以及大澆包，開(kāi)始時(shí)大澆包是被抬起，以便最初的金屬可以從背側(cè)排放槽排放至放鋁箱內(nèi)，當(dāng)金屬液達(dá)到680℃，放下大澆包，放入浮標(biāo)，開(kāi)始澆鑄，保持小澆包內(nèi)鋁液溫度在680~720℃；澆鑄過(guò)程中開(kāi)啟喂絲機(jī)，喂Al-Ti-B絲，速度設(shè)定為60~150cm/min；
鋁坯進(jìn)軋前必須將鑄坯冷頭剪去30米以上，由工段長(zhǎng)或當(dāng)班班長(zhǎng)根據(jù)鋁坯外觀質(zhì)量、鋁坯的溫度確定是否滿(mǎn)足進(jìn)軋條件。
步驟五、熱軋：?jiǎn)?dòng)感應(yīng)加熱爐，停止剪坯，在坯料進(jìn)粗軋機(jī)前應(yīng)測(cè)量鑄錠的表面溫度，并通過(guò)調(diào)節(jié)加熱器的功率來(lái)保持鑄坯溫度在470～520℃；打開(kāi)淬火水閥門(mén)，使合金桿經(jīng)冷卻水冷卻后，桿溫控制在100℃以下；
同時(shí)確保合金桿表面干燥、圓整，不允許有錯(cuò)圓、折邊、裂紋及夾雜物；為達(dá)到本發(fā)明所述的最佳效果，采用意大利普洛佩茲連鑄連軋生產(chǎn)線(xiàn)；
步驟六、將步驟五獲得的Al-Mg合金桿移入退火爐內(nèi)進(jìn)行退火處理，加溫至300～450℃，保溫2~8h后冷卻獲得所述微合金化Al-Mg合金桿。
所述步驟三中精煉劑加入量為3～5kg/tAl，精煉時(shí)間不少于30min。
所述步驟二中正反轉(zhuǎn)攪拌方式具體為：正向攪拌5min，反向攪拌5min，交替進(jìn)行。
實(shí)施例制備鋁合金的性能測(cè)試數(shù)據(jù)，如表2所示：
表2
采用上述制備方法獲得的微合金化Al-Mg合金桿時(shí)，其所得鋁合金桿抗拉強(qiáng)度110~130MPa、斷裂伸長(zhǎng)率大于19%、電阻率不超過(guò)0.0355Ω?m/m2，在生產(chǎn)銅包鋁鎂合金絲的過(guò)程中不易斷絲、且不露鋁，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到190~220MPa、伸長(zhǎng)率達(dá)到10%以上，電阻率小于0.034Ω?m/m2；其次，其以鋁為基體，添加0.80~1.1wt%的Mg和微量的Mn、Cr等，其中Mn和Cr都是起到晶粒細(xì)化、提高再結(jié)晶溫度的作用，但兩同時(shí)添加的效果是大于兩者分別添加所得效果的疊加。各元素都不是孤立的起作用，其影響是交互的，如對(duì)合金的力學(xué)性能、鑄造性能、晶粒細(xì)化均有一定的作用。
上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。