專利名稱：鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用連續(xù)鑄擠法生產(chǎn)鋁鈦硼晶粒細(xì)化劑的工藝方法，同時(shí)也可應(yīng)用于鋁及鋁合金線材的加工。
鋁鈦硼晶粒細(xì)化劑對(duì)鋁及鋁合金鑄錠組織能產(chǎn)生強(qiáng)烈的細(xì)化作用，可使鑄錠、鑄件組織均勻，減少偏析，提高塑性，防止裂紋和縮孔等缺陷。并對(duì)需進(jìn)一步加工的錠坯、板坯制品，可顯著提高其機(jī)械性能、外觀質(zhì)量和成品率。應(yīng)用鋁鈦硼線材連續(xù)加入澆鑄的鋁熔體中，可獲得最佳的細(xì)化效果，不僅節(jié)省材料，而且可實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)的聯(lián)機(jī)自動(dòng)化。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)鋁鈦硼晶粒細(xì)化劑線材的工藝方式主要有半連續(xù)鑄錠——擠壓法、半連續(xù)鑄錠——軋制法和連鑄連軋法。其中半連續(xù)鑄錠——擠壓法和軋制法是將鑄好的鋁鈦硼錠通過(guò)擠壓或軋制的方法加工成線材，由于這種方法生產(chǎn)的線材長(zhǎng)度不能很長(zhǎng)，需焊接后盤(pán)卷，生產(chǎn)的效率較低質(zhì)量也不穩(wěn)定。連鑄連軋法是采用專門(mén)設(shè)計(jì)的連鑄連軋機(jī)，把來(lái)自感應(yīng)爐的熔融鋁鈦硼合金液輸入裝置中，凝固成連續(xù)鑄坯，而后直接進(jìn)入連軋機(jī)，生產(chǎn)出成品線材。此種方法是國(guó)外現(xiàn)行的生產(chǎn)方法，效率高、質(zhì)量穩(wěn)定。但是所需設(shè)備的投資大，占地面積也較大。
經(jīng)國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相類似的文獻(xiàn)。
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)鋁鈦硼晶粒細(xì)化劑線材工藝的不足而設(shè)計(jì)的一種液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)冷卻強(qiáng)度大，組織細(xì)密，晶粒分布均勻，設(shè)備投資少、占地面積小、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠的鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝。
本發(fā)明的鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝主要由備料、熔煉、攪拌、連續(xù)鑄擠(包括澆注、凝固、擠出)、冷卻、校直和卷取等工序組成。通過(guò)熔煉爐、連續(xù)鑄擠機(jī)及卷取機(jī)等實(shí)現(xiàn)的。連續(xù)鑄擠機(jī)主要由機(jī)架、流槽、鑄擠論、鑄擠靴、擠料塊和擠出模具等組成。鑄擠輪的外園表面上加工有可容納合金液體的環(huán)形溝槽，與鑄擠輪相配合的鑄擠靴的下端設(shè)有擠出模具，擠料塊在擠出模具的下沿附近，安裝在鑄擠靴上，該擠料塊的端部伸入鑄擠輪的溝槽內(nèi)，其形狀與溝槽相吻合。為減少鑄擠靴的磨損，在鑄擠輪和鑄擠靴之間裝有槽封瓦。鑄擠輪和鑄擠靴都通過(guò)冷卻水冷卻。準(zhǔn)備好的原料裝入熔煉爐中熔煉，按要求加入合金元素，將熔融的鋁鈦硼合金液體攪拌均勻后(也可在保溫包內(nèi)攪拌)通過(guò)流槽連續(xù)注入到連續(xù)鑄擠機(jī)的鑄擠輪環(huán)形溝槽和槽封瓦形成的孔槽內(nèi)。澆注流量的大小根據(jù)鑄擠孔槽腔斷面尺寸、鑄擠輪的轉(zhuǎn)速及鑄擠輪的直徑確定。通過(guò)鑄擠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與合金鋁料之間產(chǎn)生的摩擦力使合金料隨鑄擠輪一同旋轉(zhuǎn)。熔融的合金液體在鑄擠輪和槽封瓦形成的孔槽腔內(nèi)，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半熔融擠壓和塑性變形三個(gè)階段，逐漸凝固。控制鑄擠輪的轉(zhuǎn)速和流入鑄擠輪、鑄擠靴冷卻水的流量，使合金液體邊降溫邊進(jìn)入變形區(qū)。由于鑄擠輪和槽封瓦形成的孔槽較小，其周圍均有冷卻水冷卻，所以冷卻強(qiáng)度較大。進(jìn)入變形區(qū)的鋁合金在鑄擠輪的帶動(dòng)下繼續(xù)移動(dòng)，在鑄擠靴上的擠料塊擠壓力的作用下，使合金從模具口成線材狀連續(xù)擠出。經(jīng)水冷卻校直后到卷取機(jī)卷取成卷。熔融的合金液體進(jìn)行澆注的最佳溫度是在740-870℃之間；進(jìn)入變形區(qū)擠壓處的溫度在400-500℃之間為宜。所說(shuō)動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半熔融擠壓和塑性變形三個(gè)階段是指熔融的合金液體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的鑄擠輪溝槽和槽封瓦形成的空腔，沿腔壁形成結(jié)晶薄殼，薄殼隨著輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生液體金屬摩擦，結(jié)晶薄殼與液體金屬在動(dòng)態(tài)摩擦過(guò)程中使薄殼逐漸變厚，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)結(jié)晶的過(guò)程。合金料處在液固相共存的紊流狀態(tài)下產(chǎn)生內(nèi)摩擦，使合金出現(xiàn)不斷形成又不斷遭到破壞而再形成的過(guò)程，即半熔融擠壓狀態(tài)。凝固后的合金料隨著鑄擠輪的旋轉(zhuǎn)由內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)為外摩擦，使金屬發(fā)生塑性變形，同時(shí)拌有再結(jié)晶的發(fā)生。當(dāng)進(jìn)入擠壓腔后的料在擠壓力的作用下，使合金料從模具口擠出，獲得所要求的鋁鈦硼線材。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將鑄造、擠出成形作為一道工序由一臺(tái)設(shè)備完成，液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)的冷卻強(qiáng)度較大，組織細(xì)密，是其它方法生產(chǎn)線材所不能比擬的。連續(xù)鑄擠是鑄造與擠壓結(jié)合為一體的連續(xù)過(guò)程，鑄擠的空腔斷面尺寸小，冷卻速度快，結(jié)晶過(guò)冷度大。減少了其它工藝所用的軋制或擠出設(shè)備，節(jié)約了能源，減少了占地面積，并能使產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
附圖1為本發(fā)明的工藝流程方框圖。
附圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖，圖中(1)為熔煉爐；(2)為保溫包；(3)為流槽；(4)為鑄擠輪；(5)為鑄擠靴；(6)為槽封瓦；(7)為擠出模具；(8)為冷卻水槽；(9)為成品；(10)為卷取機(jī)；(11)為擠料塊；(12)為轉(zhuǎn)軸；(13)為液壓缸。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明的工藝方法主要是通過(guò)熔煉爐、連續(xù)鑄擠機(jī)及卷取機(jī)等實(shí)現(xiàn)的。鑄擠機(jī)的擠料塊(10)和擠出模具(7)設(shè)在鑄擠靴(5)的下方靠近鑄擠輪(4)的位置上，鑄擠輪(4)的外園表面上加工有可容納合金液體的環(huán)形溝槽。在液壓缸(13)的作用下，鑄擠靴(5)可繞轉(zhuǎn)軸(12)旋轉(zhuǎn)，并靠在鑄擠輪(4)上。鑄擠輪(4)和鑄擠靴(5)之間有槽封瓦(6)。經(jīng)熔煉爐(1)熔化的鋁鈦硼合金液體，攪拌均勻后，在740-870℃之間，通過(guò)保溫包(2)和流槽(3)連續(xù)注入到鑄擠輪(4)的環(huán)形溝槽和槽封瓦(6)形成的孔槽內(nèi)，鑄擠輪(4)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的同時(shí)，將合金料帶入到擠出模具(7)處的變形區(qū)。伸入鑄擠輪(4)環(huán)形溝槽內(nèi)的、安裝在鑄擠靴(5)上的擠料塊(11)將鋁合金從擠出模具(7)的口中連續(xù)擠出。控制鑄擠輪的轉(zhuǎn)速及流入鑄擠輪、鑄擠靴中冷卻水的流量，使變形擠壓區(qū)的合金溫度保持在400-500℃之間。若鑄擠的溫度過(guò)高，擠出的線材易出現(xiàn)裂紋；鑄擠的溫度過(guò)低，金屬的變形拉力增大，使變形困難。
權(quán)利要求
1.一種鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝，主要是由熔煉、連續(xù)鑄擠和卷取等工序組成，其特征是將準(zhǔn)備好的原料裝入熔煉爐中熔煉，按要求加入合金元素，經(jīng)熔融的鋁鈦硼合金液體，攪拌均勻后通過(guò)流槽連續(xù)澆注到連續(xù)鑄擠機(jī)的鑄擠輪環(huán)形溝槽和槽封瓦形成的孔槽內(nèi)；通過(guò)鑄擠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與合金鋁料之間產(chǎn)生的摩擦力，使合金料隨鑄擠輪一同旋轉(zhuǎn)；熔融的合金液體在鑄擠輪和槽封瓦形成的孔槽內(nèi)，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半熔融擠壓和塑性變形三個(gè)階段逐漸凝固；控制鑄擠輪的轉(zhuǎn)速和流入鑄擠輪、鑄擠靴中冷卻水的流量，使合金液體邊降溫邊進(jìn)入變形區(qū)；進(jìn)入變形區(qū)的鋁合金在鑄擠輪的帶動(dòng)下繼續(xù)移動(dòng)，在鑄擠靴上的擠料塊擠壓力的作用下，使合金從模具口成線材狀連續(xù)擠出，經(jīng)水冷卻校直后到卷取機(jī)卷取成卷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝，其特征是所說(shuō)熔融的鋁鈦硼合金液體的澆鑄溫度為740-870℃；在變形區(qū)擠壓處的溫度為400-500℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鈦硼線材連續(xù)鑄擠工藝，其特征是所說(shuō)動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半熔融擠壓和塑性變形三個(gè)階段是指熔融的合金液體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的鑄擠輪溝槽和槽封瓦形成的空腔，沿腔壁形成結(jié)晶薄殼，薄殼隨著輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生液體金屬摩擦，結(jié)晶薄殼與液體金屬在動(dòng)態(tài)摩擦過(guò)程中使簿殼逐漸變厚，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)結(jié)晶的過(guò)程；合金料處在液固相共存的紊流狀態(tài)下產(chǎn)生內(nèi)摩擦，使合金出現(xiàn)不斷形成又不斷遭到破壞而再形成的過(guò)程，即半熔融擠壓狀態(tài)；凝固后的合金料隨著鑄擠輪的旋轉(zhuǎn)由內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)為外摩擦，使金屬發(fā)生塑性變形，同時(shí)拌有再結(jié)晶的發(fā)生；當(dāng)進(jìn)入擠壓腔后的料在擠壓力的作用下，使合金料從模具口擠出，獲得所要求的鋁鈦硼線材。
全文摘要
一種應(yīng)用連續(xù)鑄擠法生產(chǎn)鋁鈦硼晶粒細(xì)化劑的工藝方法，是由備料、熔煉、攪拌、澆注、凝固、擠出、冷卻、校直和卷取等工序組成。將熔融的鋁鈦硼合金液體攪拌均勻后，通過(guò)流槽直接澆注到鑄擠輪和槽封瓦形成的孔槽內(nèi)，在鑄擠輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和擠料塊的作用下，將其從擠出模具口中成線材狀連續(xù)擠出，經(jīng)冷卻后卷取成卷。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單，占地面積小，節(jié)約能源，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，也可應(yīng)用于鋁及鋁合金線材的加工。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1153689SQ95113968
公開(kāi)日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1995年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月7日
發(fā)明者溫景林, 李體彬, 張曉東, 付安生, 祝景祜, 黃寶森, 李樹(shù)新, 朱世濤 申請(qǐng)人:鞍山市騰鰲特區(qū)合成金屬材料有限公司, 東北大學(xué)