專利名稱：一種晶粒細(xì)化的鋁合金鑄錠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物合成領(lǐng)域，具體涉及一種晶粒細(xì)化的鋁合金鑄錠的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金在直接水冷半連續(xù)鑄造過程中，通常需要加入Α1-5 -1Β晶粒細(xì)化劑細(xì)化鑄錠晶粒以獲得優(yōu)良的鑄造組織。如圖1中所示，鑄錠晶粒細(xì)化常采用兩種方法第一種 M1，在熔煉爐出爐流槽中加入Α1-5 -1Β塊，加入量約為1. 0-1. 5Kg/tAl ；第二種M2，在鑄造過程中，在靜置爐后、在線除氣系統(tǒng)前的流槽中加入直徑為610讓的41-511-18絲，加入量約為 1. 0-1. 5Kg/tAL·但是這兩種方法均有較大缺點。對于M1，在熔煉爐出爐流槽中加入Α1-5 -1Β塊的細(xì)化效果較差，主要原因是Α1-5 -1Β細(xì)化劑中起晶粒細(xì)化作用的TW2質(zhì)點在金屬熔體內(nèi)會逐漸沉降、聚集，使晶粒細(xì)化效果隨著時間的延長而降低，其晶粒細(xì)化作用最佳時間是加入熔體后5分鐘左右。如將細(xì)化劑加入出爐流槽中，細(xì)化劑在靜置爐內(nèi)需要經(jīng)歷爐內(nèi)熔體精煉和靜置工序，通常耗時約需40-60分鐘，然后再鑄造，鑄造過程通常需要2小時左右， 晶粒細(xì)化劑在金屬熔體中的停留時間太長，細(xì)化效果顯著降低。方法M2在鑄造過程中，在靜置爐后、在線除氣系統(tǒng)前的流槽內(nèi)單絲加入直徑為 Φ IOmm的Α1-5 -1Β絲，這種方法晶粒細(xì)化效果遠(yuǎn)較第一種方法好，但存在細(xì)化劑質(zhì)點在在線系統(tǒng)除氣內(nèi)停留時間較長(通常大于5分鐘)及在除氣除渣過程中被損耗的缺點，并且使細(xì)化劑質(zhì)點隨熔體到達(dá)結(jié)晶器的時間超過最佳細(xì)化時間而降低細(xì)化效果，難以獲得優(yōu)異的晶粒細(xì)化效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種細(xì)化效率高，細(xì)化劑使用量少的鋁合金鑄錠的制備方法。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金鑄錠晶粒的細(xì)化方法，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進(jìn)入靜置爐中進(jìn)行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)進(jìn)行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲；d)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合
金鑄錠。優(yōu)選的，步驟C)中的晶粒細(xì)化劑是通過兩臺喂絲機(jī)或一臺具有雙工位的喂絲機(jī)以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。優(yōu)選的，所述喂絲機(jī)的進(jìn)料速度為2 lOOmm/min。優(yōu)選的，所述步驟a)具體為
al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，將熔體加熱至720-770°C，將熔體表面浮渣扒凈后，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進(jìn)入靜置爐；a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內(nèi)在惰性氣氛中進(jìn)行爐內(nèi)進(jìn)行第一次精煉。優(yōu)選的，將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)，在惰性氣氛下進(jìn)行第二次精煉。優(yōu)選的，所述第二次精煉的溫度為720_770°C。優(yōu)選的，所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氣氛或氖氣氣氛。優(yōu)選的，所述步驟d)具體為dl)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入過濾系統(tǒng)過濾；d2)過濾后的鋁合金熔體進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合金鑄錠。優(yōu)選的，整個制備過程持續(xù)0. 5 1.證。本發(fā)明將Α1-5 -1Β絲加入位置改為在線除氣系統(tǒng)后、過濾系統(tǒng)前的流槽內(nèi)，克服了細(xì)化劑質(zhì)點在除氣系統(tǒng)內(nèi)較長時間停留造成的損耗以及細(xì)化劑質(zhì)點到達(dá)結(jié)晶器可能超過最佳細(xì)化時間的問題，能夠?qū)⒓尤毽?-5 -1Β絲后的鋁熔體到達(dá)結(jié)晶器的時間控制在 5分鐘左右，使細(xì)化劑質(zhì)點始終處于最佳細(xì)化時間內(nèi)，獲得均勻、細(xì)小的鑄錠晶粒，在細(xì)化劑使用量下降近20%的情況下細(xì)化效果更優(yōu)異。本發(fā)明將Al-5Ti-lB絲直徑從Φ IOmm改為Φ 7_并雙絲加入，解決了 Al_5Ti_lB 絲加入位置改為在線除氣系統(tǒng)后、過濾系統(tǒng)前的流槽內(nèi)將會遇到鋁熔體溫度下降而導(dǎo)致的細(xì)化劑熔化、溶解、擴(kuò)散不夠充分的問題，促使細(xì)化劑接觸鋁熔體后能快速熔化、溶解、擴(kuò)
散，確保晶粒細(xì)化效果穩(wěn)定、可靠。
圖1現(xiàn)有技術(shù)提供的鋁合金鑄錠的制備工藝流程圖；圖2本發(fā)明實施例1提供的鋁合金鑄錠的制備工藝流程圖。
具體實施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點而不是對本發(fā)明專利要求的限制。本發(fā)明提供了一種晶粒細(xì)化的鋁合金鑄錠的制備方法，包括，a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進(jìn)入靜置爐中進(jìn)行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)進(jìn)行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲。d)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合
金鑄錠。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，本發(fā)明提供了一種晶粒細(xì)化的鋁合金鑄錠的制備方法，其中鋁合金熔體的制備以及精煉過程如下
首先制備鋁合金熔體al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，將熔體加熱至720-770V，將熔體表面浮渣扒凈后，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進(jìn)入靜置爐；a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內(nèi)在惰性氣氛中進(jìn)行爐內(nèi)進(jìn)行第一次精煉。在熔鑄生產(chǎn)過程中，鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液即鋁熔體后，按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，調(diào)整熔體溫度在720-770°C間，把熔體表面浮渣扒凈后，通過出爐流槽把熔體導(dǎo)入靜置爐。熔體在靜置爐內(nèi)吹入惰性氣氛進(jìn)行第一次精煉約20分鐘，然后靜置25 35分鐘，熔體溫度同時也得到相應(yīng)調(diào)整，使溫度更加接近需要的設(shè)定值。如果溫度合適，鑄造其他準(zhǔn)備工作也完成，就可開始鑄造。然后將所述鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽流入在線除氣系統(tǒng)，熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)，在惰性氣氛中進(jìn)行熔體第二次精煉，達(dá)到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統(tǒng)通常采用箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計，箱體根據(jù)生產(chǎn)的合金品種和鑄錠規(guī)格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內(nèi)停留時間一般約5-10分鐘。按照本發(fā)明所述惰性氣氛優(yōu)選為氮氣氣氛、氬氣氣氛或氖氣氣氛。然后將所述第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時，向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為6 7讓的41-511-18絲。按照本發(fā)明所述晶粒細(xì)化劑是通過兩臺喂絲機(jī)或一臺具有雙工位的喂絲機(jī)以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。使用喂絲機(jī)使兩條Α1-5 -1Β絲勻速的進(jìn)入所述第二流槽，計算喂絲機(jī)喂料速度時，遵循Α1-5 -1Β加入總量比傳統(tǒng)加入方式少20%的原則。更優(yōu)選的所述喂絲機(jī)的進(jìn)料速度優(yōu)選為2 lOOmm/min，加工所述晶粒細(xì)化劑在排氣系統(tǒng)中之后的流槽內(nèi)，克服了細(xì)化劑質(zhì)點在除氣系統(tǒng)內(nèi)較長時間停留造成的損耗以及細(xì)化劑質(zhì)點到達(dá)結(jié)晶器可能超過最佳細(xì)化時間的問題，能夠?qū)⒓尤毽?-5 -1Β絲后的鋁熔體到達(dá)結(jié)晶器的時間控制在5 分鐘左右，使細(xì)化劑質(zhì)點始終處于最佳細(xì)化時間內(nèi)，獲得均勻、細(xì)小的鑄錠晶粒，在細(xì)化劑使用量下降近20%的情況下細(xì)化效果更優(yōu)異。而由于將晶粒細(xì)化劑的添加位置改為在排氣系統(tǒng)后的流槽內(nèi)，所以細(xì)化劑的熔化、溶解、擴(kuò)散不夠充分，而選用較小直徑的1-5 -1Β絲能夠更好的在較低的溫度下熔融、 溶解、分散。在第二次精煉后的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑后，進(jìn)入鑄錠操作。具體為dl) 加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入過濾系統(tǒng)過濾；d2)過濾后的鋁合金熔體進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合金鑄錠。為了保證鑄錠操作制備的鋁合金鑄錠不出現(xiàn)應(yīng)力缺陷有選對所述添加晶粒細(xì)化劑后的鋁合金熔體進(jìn)行過濾操作。進(jìn)入在線過濾系統(tǒng)，在過濾箱內(nèi)，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對干凈的熔體通過流槽進(jìn)入結(jié)晶器凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過除氣處理后，進(jìn)入在線過濾系統(tǒng)，在過濾箱內(nèi)，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對干凈的熔體通過流槽進(jìn)入結(jié)晶器凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。本發(fā)明將Α1-5 -1Β絲加入位置改為在線除氣系統(tǒng)后、過濾系統(tǒng)前的流槽內(nèi)，克服了細(xì)化劑質(zhì)點在除氣系統(tǒng)內(nèi)較長時間停留造成的損耗以及細(xì)化劑質(zhì)點到達(dá)結(jié)晶器可能超過最佳細(xì)化時間的問題，能夠?qū)⒓尤毽?-5 -1Β絲后的鋁熔體到達(dá)結(jié)晶器的時間控制在5分鐘左右，使細(xì)化劑質(zhì)點始終處于最佳細(xì)化時間內(nèi)，獲得均勻、細(xì)小的鑄錠晶粒，在細(xì)化劑使用量下降近20%的情況下細(xì)化效果更優(yōu)異。本發(fā)明將Α1-5 -1Β絲直徑從Φ IOmm改為Φ 7mm并雙絲加入，解決了 Al_5Ti_lB 絲加入位置改為在線除氣系統(tǒng)后、過濾系統(tǒng)前的流槽內(nèi)將會遇到鋁熔體溫度下降而導(dǎo)致的細(xì)化劑熔化、溶解、擴(kuò)散不夠充分的問題，促使細(xì)化劑接觸鋁熔體后能快速熔化、溶解、擴(kuò)散，確保晶粒細(xì)化效果穩(wěn)定、可靠。實施例1如圖2所示，在熔鑄生產(chǎn)過程中，鋁合金在熔煉爐S21中熔化成鋁液即鋁熔體后， 按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，調(diào)整熔體溫度在750°C恒溫，把熔體表面浮渣扒凈后，所述鋁合金熔體通過出爐流槽S22把進(jìn)入靜置爐S23。所述鋁合金熔體沿著箭頭方向流動。鋁合金熔體在靜置爐S23內(nèi)，在氮氣氣氛下，進(jìn)行爐內(nèi)第一次精煉約20分鐘，然后靜置約30分鐘，熔體溫度同時也得到相應(yīng)調(diào)整，使溫度更加接近需要的設(shè)定值。如果溫度合適，鑄造其他準(zhǔn)備工作也完成，就可開始鑄造。鑄造過程中，鋁熔體從靜置爐S23通過第一流槽SM流入在線除氣系統(tǒng)S25，鋁合金熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)，再次吹入惰性氣氛進(jìn)行熔體第二次精煉，達(dá)到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統(tǒng)通常采用箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計，箱體根據(jù)生產(chǎn)的合金品種和鑄錠規(guī)格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內(nèi)停留時間一般約5分鐘。然后將所述第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時S27,向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為(^7讓的41-511-18絲526。按照本發(fā)明所述晶粒細(xì)化劑是通過一臺具有雙工位的喂絲機(jī)S210以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。使用喂絲機(jī)使兩條Α1-5 -1Β絲勻速的進(jìn)入所述第二流槽，計算喂絲機(jī)喂料速度時，遵循Α1-5 -1Β加入總量比傳統(tǒng)加入方式少20%的原則。更優(yōu)選的所述喂絲機(jī)的進(jìn)料速度優(yōu)選為2 lOOmm/min，熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過除氣處理后，通過第二流槽進(jìn)入在線過濾系統(tǒng)S28，在過濾箱內(nèi)，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對干凈的熔體通過流槽進(jìn)入結(jié)晶器 S29凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。比較例1如圖2所示，在熔鑄生產(chǎn)過程中，鋁合金在熔煉爐Sll中熔化成鋁液即鋁熔體后， 按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，調(diào)整熔體溫度在750°C恒溫，把熔體表面浮渣扒凈后，所述鋁合金熔體通過出爐流槽S12把進(jìn)入靜置爐S13。所述鋁合金熔體沿著箭頭方向流動。鋁合金熔體在靜置爐S13內(nèi)，在氮氣氣氛下，進(jìn)行爐內(nèi)第一次精煉約20分鐘，然后靜置約30分鐘，熔體溫度同時也得到相應(yīng)調(diào)整，使溫度更加接近需要的設(shè)定值。如果溫度合適，鑄造其他準(zhǔn)備工作也完成，就可開始鑄造。鑄造過程中，鋁熔體從靜置爐S13通過第一流槽S14流入在線除氣系統(tǒng)S15，鋁合金熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)，再次吹入惰性氣氛進(jìn)行熔體第二次精煉，達(dá)到去除熔體中氫的目的，同時還可去除熔體中部分浮渣。在線除氣系統(tǒng)通常采用箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計，箱體根據(jù)生產(chǎn)的合金品種和鑄錠規(guī)格而對鋁熔體有不同的容量，熔體在箱體內(nèi)停留時間一般約5分鐘。鑄造生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的晶粒細(xì)化劑加入位置有如圖1中的方法Ml和方法M2。方法Ml是在熔煉爐出爐流槽S12中加入Α1-5 -1Β塊，方法M2是在在鑄造過程中，在靜置爐后、在線除氣系統(tǒng)前的第一流槽S14內(nèi)使用喂絲機(jī)SllO單絲直徑為Φ IOmm的Al_5Ti_lB 絲Slll加入所述鋁合金熔體中。熔體在在線除氣系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過除氣處理后，通過第二流槽S16進(jìn)入在線過濾系統(tǒng) S17，在過濾箱內(nèi)，熔體中尺寸較大的夾雜物被過濾掉。這時相對干凈的熔體通過流槽進(jìn)入鑄造爐S18中的結(jié)晶器S19凝固成型而被鑄造成需要的鑄錠。實施例1提供的制備方法制備的晶粒細(xì)化鋁合金鑄錠的全程時間為1小時。比現(xiàn)有技術(shù)縮短將近一小時。晶粒細(xì)化劑的用量比現(xiàn)有技術(shù)減少20%。以上對本發(fā)明提供的一種晶粒細(xì)化的鋁合金鑄錠的制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹， 本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金鑄錠晶粒的細(xì)化方法，其特征在于，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進(jìn)入靜置爐中進(jìn)行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)進(jìn)行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為Φ 7mm的Α1-5 -1Β絲；d)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合金鑄Iio
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化方法，其特征在于，步驟c)中的晶粒細(xì)化劑是通過兩臺喂絲機(jī)或一臺具有雙工位的喂絲機(jī)以相同速度雙絲送入所述第二流槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化方法，其特征在于，所述喂絲機(jī)的進(jìn)料速度為2 100mm/mino
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化方法，其特征在于，所述步驟a)具體為al)將鋁合金在熔煉爐熔化成鋁液，按合金牌號要求調(diào)整好化學(xué)成分，將熔體加熱至 720-770°C，將熔體表面浮渣扒凈后，所述鋁合金熔體通過出爐流槽進(jìn)入靜置爐； a2)所述鋁合金熔體在靜置爐內(nèi)在惰性氣氛中進(jìn)行爐內(nèi)進(jìn)行第一次精煉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)，在惰性氣氛下進(jìn)行第二次精煉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第二次精煉的溫度為 720-770 O。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氣氛或氖氣氣氛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)具體為 dl)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入過濾系統(tǒng)過濾； d2)過濾后的鋁合金熔體進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合金鑄錠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，整個制備過程持續(xù)0.5 1.證。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋁合金鑄錠晶粒的細(xì)化方法，其特征在于，包括a)將鋁合金熔體從熔煉爐中進(jìn)入靜置爐中進(jìn)行第一次精煉；b)將第一次精煉的鋁合金熔體從靜置爐通過第一流槽進(jìn)入排氣系統(tǒng)進(jìn)行第二次精煉；c)第二次精煉的鋁合金熔體通過第二流槽時向所述第二次精煉的鋁合金熔體中加入晶粒細(xì)化劑；所述晶粒細(xì)化劑選用直徑為φ7mm的Al-5Ti-1B絲；d)加入晶粒細(xì)化劑的鋁合金熔體通過第二流槽進(jìn)入鑄造機(jī)中進(jìn)行結(jié)晶，得到鋁合金鑄錠。本發(fā)明提供的制備方法制備的鋁合金鑄錠晶粒細(xì)化程度更高，細(xì)化劑的使用量降低了20％。
文檔編號C22C1/06GK102489693SQ20111045982
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者盧永紅, 楊榮東, 牟大強(qiáng), 陳昌云 申請人:西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司