本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁合金鑄錠的鑄造方法。
背景技術(shù)：
目前，鋁合金鑄錠已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域，但是在鋁合金鑄錠的鑄造過程中，由于工作人員對鋁合金鑄錠的組成成分和溫度控制不準(zhǔn)確，以及對爐料的加料順序未進(jìn)行很好的優(yōu)化，從而導(dǎo)致后道工序厚板的力學(xué)性能等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，不能滿足航空應(yīng)用的需求。
因此，如何提供一種鋁合金鑄錠的鑄造方法，有效提升厚板的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步滿足航空應(yīng)用的需求是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金鑄錠的鑄造方法，有效提升厚板的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步滿足航空應(yīng)用的需求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種鋁合金鑄錠的鑄造方法，包括：
在熔煉爐內(nèi)加入原鋁錠作為爐料，當(dāng)所述爐料熔化成鋁液時，再加入Zn,Cu金屬；當(dāng)所述金屬的溫度達(dá)到735-745攝氏度時，再加入中間合金Al-Zr和金屬M(fèi)g進(jìn)行攪拌，并進(jìn)行保溫；
當(dāng)所述熔煉爐內(nèi)的金屬溫度達(dá)到740-750攝氏度時，進(jìn)行取樣分析，得出取樣分析結(jié)果；
根據(jù)所述取樣分析結(jié)果對所述鋁合金鑄錠的化學(xué)成分含量進(jìn)行調(diào)整，以使各種化學(xué)成分達(dá)到預(yù)設(shè)的含量；
當(dāng)所述熔煉爐內(nèi)的金屬溫度控制在735-755攝氏度時，對鋁合金熔液進(jìn)行攪拌，加入Al-Be合金后，倒入靜置爐內(nèi)進(jìn)行靜置處理；
在所述靜置爐中進(jìn)行補(bǔ)料并保溫，當(dāng)所述靜置爐內(nèi)的溫度達(dá)到730-745攝氏度時，進(jìn)行攪拌和取樣分析，并采用混合氣體進(jìn)行精煉；
在所述靜置爐出爐時加入晶粒細(xì)化劑，然后進(jìn)行在線除氣處理和過濾處理；
將所述鋁液鑄造成鋁合金鑄錠，進(jìn)行均熱化處理。
優(yōu)選的，所述鋁合金爐料中一級廢料所占的重量不大于所述爐料總重量的60％。
優(yōu)選的，所述鋁合金爐料中原鋁錠中鋁的含量大于99.7％。
優(yōu)選的，所述靜置爐內(nèi)精煉的混合氣體的種類為N2-CL2混合氣體。
優(yōu)選的，在所述熔煉爐內(nèi)的保溫時間大于30分鐘，在所述靜置爐內(nèi)的保溫時間大于15分鐘，在所述靜置爐內(nèi)的精煉時間大于40分鐘，在所述靜置爐內(nèi)的靜置時間大于30分鐘。
優(yōu)選的，所述在線除氣處理的氣體種類為N2-CL2混合氣體，且所述N2-CL2混合氣體的氣壓為0.2-0.4Mpa，所述除氣裝置為旋轉(zhuǎn)除氣裝置，且所述除氣裝置的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為250-400rpm。
優(yōu)選的，在除氣處理過程中每熔次氫氣≤0.16ml/100gAl。
優(yōu)選的，所述晶粒細(xì)化劑為Al-3Ti-0.15C絲，且用量為3-5kg/tAl。
優(yōu)選的，在將鋁液鑄造成鋁合金鑄錠時，所述鋁液注入結(jié)晶器內(nèi)的溫度為715-735度,所述鋁合金鑄錠脫離所述結(jié)晶器的速度為40-55mm/min，所述結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流量為80-145m3/min。
優(yōu)選的，在取樣分析時，還包括：調(diào)整Zn/Mg的數(shù)值落入預(yù)定范圍F內(nèi)。
優(yōu)選的，所述預(yù)定范圍F滿足：F≥2.80。
一種如上述任意一項所述的鑄造方法所制成的鋁合金鑄錠，所述鋁合金鑄錠中的Si含量≤0.05％，F(xiàn)e含量≤0.07％，Cu含量為2.10％-2.30％之間,Mn含量為2.00％-2.30％之間，Cr含量≤0.02％，Zn含量為5.50％-6.40％之間，Ti含量≤0.05％，Zr含量為0.09％-0.12％之間。
優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠的成分還包括Li、K、Na、Ca，且所述Li、K、Na、Ca的含量均小于等于5ppm。
優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠的成分還包括Mg,且所述Zn/Mg≥2.80。
由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中所公開的鋁合金鑄錠的鑄造方法，包括在熔煉爐內(nèi)加入原鋁錠作為爐料，當(dāng)爐料熔化成鋁液時，再加入Zn,Cu金屬；當(dāng)金屬的溫度達(dá)到735-745攝氏度時，再加入中間合金Al-Zr和金屬M(fèi)g進(jìn)行攪拌，并進(jìn)行保溫；當(dāng)熔煉爐內(nèi)的金屬溫度達(dá)到740-750攝氏度時，進(jìn)行取樣分析，得出取樣分析結(jié)果；根據(jù)取樣分析結(jié)果對鋁合金鑄錠的化學(xué)成分含量進(jìn)行調(diào)整，以使各種化學(xué)成分達(dá)到預(yù)設(shè)的含量；當(dāng)熔煉爐內(nèi)的金屬溫度控制在735-755攝氏度時，對鋁合金熔液進(jìn)行攪拌，加入Al-Be合金后，倒入靜置爐內(nèi)進(jìn)行靜置處理；在靜置爐中進(jìn)行補(bǔ)料并保溫，當(dāng)靜置爐內(nèi)的溫度達(dá)到730-745度時，進(jìn)行攪拌和取樣分析，并采用混合氣體進(jìn)行精煉；在所述靜置爐出爐時加入晶粒細(xì)化劑，然后進(jìn)行在線除氣處理和過濾處理；將所述鋁液鑄造成鋁合金鑄錠，進(jìn)行均熱化處理。采用以上方法所得到的鋁合金鑄錠，由于對鋁合金鑄錠形成過程中的化學(xué)成分及溫度進(jìn)行了合理有效控制，同時對爐料的加料順序進(jìn)行了很好的優(yōu)化，因此有效提升了后道工序厚板的力學(xué)性能，進(jìn)一步滿足了航空應(yīng)用的需求。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中所公開的鋁合金鑄錠的鑄造方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
有鑒于此，本發(fā)明的核心在于提供一種鋁合金鑄錠的鑄造方法，有效提升厚板的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步滿足航空應(yīng)用的需求。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種鋁合金鑄錠的鑄造方法，在本實(shí)施例中，以生產(chǎn)600×1600×5000mm規(guī)格的鋁合金鑄錠為例進(jìn)行具體說明，該方法包括在熔煉爐內(nèi)加入原鋁錠作為爐料，當(dāng)爐料熔化成鋁液時，再加入Zn,Cu金屬；當(dāng)金屬的溫度達(dá)到735-745攝氏度時，再加入中間合金Al-Zr和金屬M(fèi)g進(jìn)行攪拌，并進(jìn)行保溫；
當(dāng)熔煉爐內(nèi)的金屬溫度達(dá)到740-750攝氏度時，進(jìn)行取樣分析，得出取樣分析結(jié)果；
根據(jù)取樣分析結(jié)果對鋁合金鑄錠的化學(xué)成分含量進(jìn)行調(diào)整，以使各種化學(xué)成分達(dá)到預(yù)設(shè)的含量；
當(dāng)熔煉爐內(nèi)的金屬溫度控制在735-755攝氏度時，對鋁合金熔液進(jìn)行攪拌，加入Al-Be合金后，倒入靜置爐內(nèi)進(jìn)行靜置處理；
在靜置爐中進(jìn)行補(bǔ)料并保溫，當(dāng)靜置爐內(nèi)的溫度達(dá)到730-745度時，進(jìn)行攪拌和取樣分析，并采用混合氣體進(jìn)行精煉；
在所述靜置爐出爐時加入晶粒細(xì)化劑，然后進(jìn)行在線除氣處理和過濾處理；
將所述鋁液鑄造成鋁合金鑄錠，進(jìn)行均熱化處理。
采用以上方法所得到的鋁合金鑄錠，由于對鋁合金鑄錠形成過程中的化學(xué)成分及溫度進(jìn)行了合理有效控制，同時對爐料的加料順序進(jìn)行了很好的優(yōu)化，因此有效提升了后道工序厚板的力學(xué)性能，進(jìn)一步滿足了航空應(yīng)用的需求。
需要說明的是，鋁合金爐料中一級廢料所占的重量不大于爐料總質(zhì)量的60％，需要解釋的是，這里所指的一級廢料指：報廢的鑄錠、鑄軋板和熱軋廢品，或者鑄軋、鑄錠的切頭或者切尾等與航空用鋁合金成份一致的廢料?；诮档统杀镜目紤]，在制作鋁合金鑄錠的原材料中，可以將一級廢料作為原材料，但是不能將一級廢料全部作為原材料，在這里對一級廢料的重量占鋁合金爐料的總重量進(jìn)行了限制，以達(dá)到既能節(jié)省成本，又能配備合格的鋁合金鑄錠的原材料的目的。
當(dāng)進(jìn)行鋁合金鑄錠熔煉時，首先選取原鋁錠作為原材料，為了保證鋁合金鑄錠到達(dá)預(yù)設(shè)指標(biāo)要求，原鋁錠中鋁的含量需大于99.7％，當(dāng)然，鋁的純度越高，雜質(zhì)的含量越低，所制作出的鋁合金鑄錠的品質(zhì)越高。
需要解釋的是，靜置爐內(nèi)精煉的混合氣體的種類為N2-CL2混合氣體。
在鋁合金鑄錠熔煉的過程中，熔液在熔煉爐內(nèi)的保溫時間，以及在靜置爐內(nèi)的保溫時間，精煉時間和靜置時間都需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能使得最終形成的鋁合金鑄錠滿足預(yù)定指標(biāo)要求，具體的，當(dāng)合金熔煉時，在熔煉爐內(nèi)的保溫時間需大于30分鐘，當(dāng)熔液轉(zhuǎn)入靜置爐內(nèi)時，在靜置爐內(nèi)的保溫時間需大于15分鐘，精煉時間需大于40分鐘，靜置時間需大于30分鐘，對合金熔液在熔煉爐內(nèi)的保溫時間，以及在靜置爐內(nèi)的保溫時間，精煉時間以及靜置時間進(jìn)行精確的控制，才能有效保證成型的鋁合金鑄錠滿足厚板的力學(xué)性能，從而進(jìn)一步的滿足航空應(yīng)用的需求。
需要進(jìn)一步解釋的是，當(dāng)靜置爐進(jìn)行熔體處理時，補(bǔ)料操作時需用中間合金進(jìn)行補(bǔ)料，當(dāng)補(bǔ)料完成后，需保溫15分鐘以上并進(jìn)行攪拌，靜置爐在攪拌和取樣分析的過程中的溫度控制需要保持在730-745度之間。
需要說明的是，無論在熔煉爐內(nèi)，還是靜置爐內(nèi)，都需要添加熔劑進(jìn)行保護(hù)覆蓋，以進(jìn)一步保證鋁合金鑄錠的品質(zhì)。
當(dāng)精煉完成后，需進(jìn)行在線除氣處理和過濾處理，需要解釋的是，在線除氣處理的氣體的種類為N2-CL2混合氣體，且N2-CL2混合氣體的氣壓為0.2-0.4Mpa，除氣裝置需采用SINF旋轉(zhuǎn)除氣裝置進(jìn)行，且除氣裝置的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為250-400rpm。在除氣處理過程中每熔次氫氣≤0.16ml/100gAl，在這里需要解釋的是，每熔次可解釋為每次熔化完整一爐料；過濾處理需采用40PPI+50PPI過濾板雙級過濾裝置，過濾板需每三個熔次更換一次。在線處理階段，需加入晶粒細(xì)化劑，晶粒細(xì)化劑采用Al-3Ti-0.15C絲，且用量為3-5kg/tAl，具體的指每噸鋁合金內(nèi)需用3至5千克Al-3Ti-0.15C絲。晶粒細(xì)化劑的加入速度按照如下公式進(jìn)行計算：
晶粒細(xì)化劑的加入速度(cm/min/根)＝鑄造速度(mm/min)×鋁鈦碳絲加入量(kg/t)×鑄錠每米重量(t)/鋁鈦碳絲每米重量。
需要解釋的是，由于Al-3Ti-0.15C絲內(nèi)含有一定的鈦含量，因此在爐前需使用中間合金將Al-Ti中間合金將Ti含量補(bǔ)足0.03％，當(dāng)熔煉爐內(nèi)的金屬溫度控制在735-755攝氏度時，對鋁合金熔液進(jìn)行攪拌三次，且均為加入0.3-0.6kg/t的Al-Be中間合金。
本發(fā)明實(shí)施例中所公開的鋁合金鑄錠的鑄造方法中，在將鋁液鑄造成鋁合金鑄錠時，鋁液注入結(jié)晶器內(nèi)的溫度為715-735度,鋁合金鑄錠脫離所述結(jié)晶器的速度為40-55mm/min，結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流量為80-145m3/min。
在本發(fā)明實(shí)施例中所公開的鋁合金鑄錠的鑄造方法制得的鋁合金鑄錠中，鋁合金鑄錠中各化學(xué)成分中質(zhì)量的含量為：Si含量≤0.05％,Fe含量≤0.07％，Cu含量為2.10％-2.30％之間,Mn含量為2.00％-2.30％之間，Cr含量≤0.02％，Zn含量為5.50％-6.40％之間，Ti含量≤0.05％，Zr含量為0.09％-0.12％之間；另外鋁合金鑄錠內(nèi)Li、K、Na、Ca的含量均小于等于5ppm；鋁合金鑄錠中Zn/Mg≥2.80，此種鋁合金鑄錠的組成成分，其抗拉強(qiáng)度σb≥460MPa，屈服強(qiáng)度σs≥500MPa，斷后延長率A≥7％，斷裂韌性度L-T方向≥30，T-L方向≥25，T-L方向≥20；電導(dǎo)率40MS/m；耐應(yīng)力腐蝕性能，施加250MPa載荷時，試驗20天不開裂；抗剝落腐蝕性能不應(yīng)超過EB級；疲勞次數(shù)達(dá)到23萬次；超聲波探傷為A級；低倍組織符合晶粒度、氧化膜、疏松一級，斷口無可見的氧化膜和非金屬夾雜物；可以有效滿足厚板的力學(xué)性能，進(jìn)一步滿足航空應(yīng)用的需求。
本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)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(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。