一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，包括：配料；熔炼；保温，初级精炼，控制氩气流量；在线除气精炼，控制转子转速和氩气流量；铸造；均热处理。通过本发明专利技术可以有效降低铝合金含氢量、碱金属含量，降低铸锭出现裂纹的几率，提高生产合格率。

Preparation method of super large and high Mg aluminum alloy round ingot

The invention discloses a preparation method of super large size high Mg aluminium alloy round ingot, including: batching; smelting; heat preservation, primary refining, controlling argon flow rate; on-line degassing refining, controlling rotor speed and argon flow rate; casting; homogeneous heat treatment. The invention can effectively reduce the hydrogen content and the alkali metal content of the aluminum alloy, reduce the crack probability of the ingot, and improve the production qualified rate.

【技术实现步骤摘要】
一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法
本专利技术涉及Mg铝合金圆锭制造
，尤其涉及一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法。
技术介绍
高Mg铝合金产品目前已被广泛应用于航空航天、船舶、交通运输、计算机及通讯等领域。与钢相比，高Mg铝合金的优势表现在：低密度、耐腐蚀、无磁、低温环境性能好。因此许多国家将其视为21世纪的重要战略物资，随着材料技术的不断发展，铝镁合金材料必定会有更加广阔的应用前景和实用价值。镁铝合金圆锭典型生产工艺流程如下：配料→熔炼→精炼→在线除气/过滤→铸造→均匀化退火，上述典型的生产工艺在用于高质量超大规格高Mg铝合金铸锭生产时，往往存在以下缺点：（1）铸锭容易出现裂纹；（2）铝合金铸锭质量差，含氢量高、碱金属含量高。而铸锭上述缺点往往导致生产合格率低下，生产成本居高不下。
技术实现思路
本专利技术公开了一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，可以有效降低铝合金含氢量、碱金属含量，降低铸锭出现裂纹的几率，提高生产合格率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，包括以下步骤：S1.按以下重量百分比的合金成分进行配料：Mg4.0%~5.5%、Mn0.40%~1.0%、Cr0.05%~0.25%、Be0.0005%~0.0015%、Ti≤0.15%、Zn≤0.25%、Cu≤0.10%、Fe≤0.40%、Si≤0.40%；其他为Al和一些不可避免的杂质元素；S2.熔炼；S3.熔炼完成后将铝液转入保温炉中保温，保温完成后进行初级精炼，初级精炼过程中氩气流量小于100L/min，且保持搅拌，清理浮渣；S4.初级精炼完成的铝液流入除气装置进行在线除气精炼，在线除气精炼过程中，转子速度小于800rpm，氩气流量小于50L/min；S5.将在线除气精炼完成的铝液过滤，进入到热顶，采用半连续铸造法铸造得直径大于500mm的圆锭，铸造温度控制在675~715℃，铸造速度为10~70mm/min，冷却水流量10~300m3/h；S6.将步骤S5获得的圆锭在400~550℃温度范围进行均热处理保温1~48小时，冷却至室温。进一步的，所述步骤S2中，熔炼过程中，先将重熔铝锭、返回料、镁锭装入熔炼炉中，待化料完成，扒渣后再加入包括铝锰及铝铬中间合金在内的添加剂；熔炼温度为710~760℃，熔炼时间小于10h。进一步的，所述步骤S3中，保温过程中，保温温度为700~760℃，保温时间小于5小时；保温完成后先加入剩余铝锰中间合金、铝铬中间合金、纯镁锭进行成分调整，再添加铝铍中间合金和晶粒细化剂铝钛合金调整成分；成分调整完成后进行初级精炼。进一步的，所述步骤S4中，在除气完成后，在线加入晶粒细化剂铝钛硼丝，待晶粒细化剂熔融后进入步骤S5。进一步的，所述步骤S5中，过滤所用的过滤板为30~40ppi。进一步的，所述步骤S5中，铝液过滤后，进入到热顶，铸造速度为15mm/min~60mm/min。进一步的，所述步骤S5中，在铸造前先开冷却水冷却，冷却水流量为20~150m3/h，铸造过程中保持冷却水开启，停止铸造后，关闭冷却水，移开结晶器平台，用吊具将圆锭从铸井中吊出。进一步的，所述步骤S6中，均热处理的过程分为加热和保温阶段，加热时间为6~10h，保温时间为24~48h，保温温度设定为480~500℃。进一步的，所述步骤S3中，初级精炼过程中氩气流量为50~100L/min。进一步的，所述步骤S4中，初在线除气精炼过程中，转子速度300~500rpm，氩气流量为10~50L/min。以上所述的超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，具有以下优点：（1）本专利技术通过调整合金成分，控制Mn、Mg和Cr的质量百分比来优化铝合金铸锭的性能，Mg、Mn可以提高铝合金锭的强度，Cr能提高合金的强度，还能改善合金的韧性，并降低应力，提高铸锭抗开裂的性能。（2）本专利技术通过控制初级精炼阶段和在线除气精炼阶段的氩气流量，提高精炼除气的效果，从而有效降低铝液中的含氢量以及碱金属含量。（3）本专利技术通过选择合适的过滤板，使得铝液中多余的杂质及夹杂物被过滤掉，从而提高了铝液的品质，进而有利于提高铸锭的成品质量。（4）本专利技术通过适宜的均热时间和温度控制，更进一步提高了铝合金锭的抗拉强度和屈服强度，并更好的降低了铸锭开裂的几率。（5）本专利技术通过合金成分、熔炼、铸造、精炼、均热各工艺的合理配合，使得铸造出来的超大规格高镁铝合金圆锭抗拉强度大于230MPa，屈服强度大于100MPa，延伸率大于10%，含氢量≤0.12ml/100gAl，Na含量小于5ppm，并满足超声波A级探伤，大大提高了生产合格率，降低了生产成本。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于以下实施例。实施例1一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，包括以下步骤：S1.按以下重量百分比的合金成分进行配料：Mg4.5%、Mn0.6%、Cr0.1%、Be0.0005%、Ti0.1%、Zn≤0.2%、Cu≤0.10%、Fe≤0.30%、Si≤0.25%；其他为Al和一些不可避免的杂质元素。S2.熔炼：按配料计算所得结果，开始投料，先加入重熔铝锭、5xxx铝合金返回料、镁锭装入熔炼炉中，待化料完成，扒渣后再加入AlMn75、AlCr75中间合金；熔炼炉中加热至炉料熔化，搅拌50min，熔炼温度为730℃，熔炼时间为8h。S3.熔炼完成后将铝液转入保温炉中保温，保温炉温度控制在720℃，保温时间为4h，然后检测保温炉内的铝合金成分，根据检测结果加入剩余AlMn10、AlCr5中间合金、纯镁锭进行成分调整，再添加铝铍中间合金AlBe5和晶粒细化剂AlTi6合金调整成分，成分调整完成后进行初级精炼，初级精炼过程中氩气流量为70L/min，且保持搅拌，清理浮渣。S4.初级精炼完成的铝液流入除气装置进行在线除气精炼，在线除气精炼过程中，转子速度为500rpm，氩气流量为30L/min，将铝钛硼丝晶粒细化剂在线加入到完成除气精炼的铝液中进行晶粒细化，加入量为1.5kg/t。S5.将在线除气精炼完成的铝液用30ppi等级的过滤板过滤，进入到热顶，采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为700℃，铸造速度为50mm/min，在铸造前先开冷却水冷却，冷却水流量60m3/h，铸造得直径582mm的圆锭，铸造完成后，关闭冷却水，移开结晶器平台，用专用吊具将圆锭从铸井中吊出。S6.对步骤S5获得的圆锭进行均热处理，均热处理的过程分为加热和保温阶段，加热时间为8h，保温时间为36h，保温温度设定为490℃，保温完成后冷却至室温。S7.冷却后用头尾锯对铸锭进行机加工，然后转去车皮机车掉铸锭的偏析过渡层。实施例2实施例2一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，包括以下步骤：S1.按以下重量百分比的合金成分进行配料：Mg4.9%、Mn0.8%、Cr0.2%、Be0.0015%、Ti0.1%、Zn≤0.2%、Cu≤0.10%、Fe≤0.30%、Si≤0.25%；其他为Al和一些不可避免的杂质元素。S2.熔炼：按配料计算所得结果，开始投料，先加入重熔铝锭、5xxx铝合金返回料、镁锭装入熔炼炉中，待化料完成，扒渣后再加入AlMn75、AlCr75中间合金；熔炼炉中加热至炉料熔化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.按以下重量百分比的合金成分进行配料：Mg4.0%~5.5% 、Mn0.40%~1.0% 、Cr 0.05%~0.25%、Be 0.0005%~0.0015%、Ti≤0.15% 、Zn≤0.25%、Cu≤0.10% 、Fe≤0.40% 、Si≤0.40% ；其他为Al和一些不可避免的杂质元素；S2.熔炼；S3.熔炼完成后将铝液转入保温炉中保温，保温完成后进行初级精炼，初级精炼过程中氩气流量小于100L/min，且保持搅拌，清理浮渣；S4.初级精炼完成的铝液流入除气装置进行在线除气精炼，在线除气精炼过程中，转子速度小于800rpm，氩气流量小于50L/min；S5.将在线除气精炼完成的铝液过滤，进入到热顶，采用半连续铸造法铸造得直径大于500mm的圆锭，铸造温度控制在675~715℃，铸造速度为10~70mm/min，冷却水流量10~300m3/h；S6.将步骤S5获得的圆锭在400~550℃温度范围进行均热处理保温1~48小时，冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.一种超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.按以下重量百分比的合金成分进行配料：Mg4.0%~5.5%、Mn0.40%~1.0%、Cr0.05%~0.25%、Be0.0005%~0.0015%、Ti≤0.15%、Zn≤0.25%、Cu≤0.10%、Fe≤0.40%、Si≤0.40%；其他为Al和一些不可避免的杂质元素；S2.熔炼；S3.熔炼完成后将铝液转入保温炉中保温，保温完成后进行初级精炼，初级精炼过程中氩气流量小于100L/min，且保持搅拌，清理浮渣；S4.初级精炼完成的铝液流入除气装置进行在线除气精炼，在线除气精炼过程中，转子速度小于800rpm，氩气流量小于50L/min；S5.将在线除气精炼完成的铝液过滤，进入到热顶，采用半连续铸造法铸造得直径大于500mm的圆锭，铸造温度控制在675~715℃，铸造速度为10~70mm/min，冷却水流量10~300m3/h；S6.将步骤S5获得的圆锭在400~550℃温度范围进行均热处理保温1~48小时，冷却至室温。2.根据权利要求1所述的超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，熔炼过程中，先将重熔铝锭、返回料、镁锭装入熔炼炉中，待化料完成，扒渣后再加入包括铝锰及铝铬中间合金在内的添加剂；熔炼温度为710~770℃，熔炼时间小于10h。3.根据权利要求2所述的超大规格高Mg铝合金圆锭制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，保温过程中，保温温度为700~760℃，保温时间小于5小时；保温完成后先加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸿驰，何建贤，赵启忠，朱希一，邓桂英，黄金宁，王福，陆科呈，
申请(专利权)人：广西南南铝加工有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45