一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺。本发明专利技术提供的熔铸工艺包括：a)将Al锭、Al‑Si合金和Al‑Ti合金装炉熔化，升温至第一温度加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度加入Al‑B合金和Al‑Sr合金进行熔炼，得到原料溶液；b)将所述原料溶液进行在线除气和在线过滤后，得到合金熔体；c)对所述合金熔体进行在线细化，得到细化熔体；d)对所述细化熔体进行铸造，得到4004铝合金铸锭；所述铸造采用带电磁搅拌装置的结晶器，电磁搅拌条件：频率20～30Hz，电流400～500A，换向时间5～10s。本发明专利技术按一定比例和顺序引入Al‑B和Al‑Sr，最后在电磁搅拌下铸造，前后配合来有效细化4004合金。

【技术实现步骤摘要】
一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺
本专利技术涉及金属材料领域，特别涉及一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺。
技术介绍
4004合金属于高硅铝合金，对高Si铝合金的细化包括基体组织细化和Si相组织细化，两者有共同的促进作用。在4004合金的常规凝固组织中，硅以初晶硅和共晶硅形式存在。在未变质处理的4004合金中，初晶硅一般呈粗大的板片状、多角形块状，共晶硅则呈粗大针片状，均对基体性能有削弱作用。因此，工业生产4004铝合金必须对其硅相进行变质处理，以提高其产品力学性能。目前，对4004合金常用的细化方式是加入Al-Sr合金和Al-Ti-B细化剂。其中，加入Al-Sr中间合金通常对共晶硅的细化有效果，而Al-Ti-B在线细化剂对高硅铝合金的细化作用是微乎其微的。上述细化方式均不能对4004合金有效细化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺。本专利技术提供的熔铸工艺能够有效细化4004合金，得到细小均匀的4004合金组织。本专利技术提供了一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺，包括以下步骤：a)将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉熔化，升温至第一温度加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度加入Al-B合金和Al-Sr合金进行熔炼，得到原料溶液；b)将所述原料溶液进行在线除气和在线过滤后，得到合金熔体；c)对所述合金熔体进行在线细化，得到细化熔体；d)对所述细化熔体进行铸造，得到4004铝合金铸锭；所述铸造采用带电磁搅拌装置的结晶器，电磁搅拌条件为：频率20～30Hz，电流400～500A，换向时间5～10s。优选的，所述步骤a)中：所述第一温度为730～750℃；所述第二温度为750～770℃；所述第一温度＜第二温度。优选的，所述步骤a)中：所述Al-B合金为AlB3合金；所述Al-Sr合金为AlSr10合金。优选的，所述步骤a)中：所述Al-Si合金为AlSi20合金；所述Al-Ti合金为AlTi4合金。优选的，所述步骤a)中，以质量比计，各原料的配料比为：Al-Si合金50％，Mg锭1.6％，Al-Ti合金0.5％，Al-B合金0.5％，Al-Sr合金0.5％，其余为Al锭。优选的，所述步骤a)中：加入Al-B合金和Al-Sr合金后搅拌10min以上。优选的，所述步骤b)中：所述在线除气的气体为惰性气体；所述在线除气的熔体温度为720～740℃；所述在线除气的惰性气体流量为3.5～5.5m3/h。优选的，所述步骤b)中：控制除气后的熔体氢含量≤0.15mL/100gAl；所述在线过滤的滤板目数为40～50ppi。优选的，所述步骤c)中：所述细化采用的细化剂为丝状细化剂；所述细化剂为Al-3Ti-1B细化剂和/或Al-5Ti-1B细化剂；所述细化剂的加入量为1.4～2.0Kg/tAl。优选的，所述步骤d)中：所述铸造的温度为740～760℃；所述铸造的速度为45～60mm/min；所述铸造的冷却水流量为40～50m3/h。本专利技术提供的熔铸工艺中，在铸造前，按一定比例和先后顺序将Al-B合金和Al-Sr合金加入熔体中，对基体组织和硅相组织达到较好的细化效果，最后使用带有电磁感应线圈的结晶器在一定的电磁搅拌条件下进行铸造，通过外场对合金凝固前进行搅拌，能够很好的破碎定向凝固的粗大相结晶组织，同时起到很好的促进成分均匀的作用，从配料种类及加入顺序方面和铸造操作方面共同配合，从而有效细化4004合金，得到细小均匀的4004合金组织。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为对比例1所得样品的金相组织图；图2为实施例1所得样品的金相组织图；图3为实施例2所得样品的金相组织图；图4为实施例3所得样品的金相组织图。具体实施方式本专利技术提供了一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺，包括以下步骤：a)将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉熔化，升温至第一温度时加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度时加入Al-B合金和Al-Sr合金进行熔炼，得到原料溶液；b)将所述原料溶液进行在线除气和在线过滤后，得到合金熔体；c)对所述合金熔体进行在线细化，得到细化熔体；d)对所述细化熔体进行铸造，得到4004铝合金铸锭；所述铸造采用带电磁搅拌装置的结晶器，电磁搅拌条件为：频率20～30Hz，电流400～500A，换向时间5～10s。高硅铝合金(通常指硅含量在5％以上的合金)的Si一般以共晶硅和粗晶Si存在，硅相的细小和均匀分布是合金的使用性能所需要的。硅相细化(或称“变质”)就是通过对高硅合金添加变质剂或进行其它处理使合金组织(含Si相)细化，从而提高合金的最终产品性能。本专利技术提供的熔铸工艺中，在铸造前，按一定比例和先后顺序将Al-B合金和Al-Sr合金加入熔体中，对基体组织和硅相组织达到较好的细化效果，最后使用带有电磁感应线圈的结晶器在一定的电磁搅拌条件下进行铸造，通过外场对合金凝固前进行搅拌，能够很好的破碎定向凝固的粗大相结晶组织，同时起到很好的促进成分均匀的作用，从配料种类、加入顺序及比例方面和铸造操作方面共同配合，从而有效细化4004合金，得到细小均匀的4004合金组织。按照本专利技术，先将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉熔化，升温至第一温度时加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度时加入Al-B合金和Al-Sr合金进行熔炼，得到原料溶液。本专利技术中，所述Al锭优选为Al99.70铝锭，即Al含量为99.70wt％的铝锭。本专利技术中，所述Al-Si合金优选为AlSi20合金。本专利技术中，各合金中字母后的数字代表铝中间合金名义百分含量，如AlSi20合金表示Si含量为20％的铝中间合金，下文中其它各合金同理。本专利技术中，所述Al-Ti合金优选为AlTi4合金。本专利技术中，先将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉(其余合金暂不加入)熔化，所述熔化的温度优选为710～730℃。待上述3种原料充分熔化后，再进行后续升温-加料-熔炼处理。本专利技术中，待上述3种原料充分熔化后，先升温至第一温度加入Mg锭进行熔炼。其中，所述第一温度优选为730～750℃；在本专利技术的一些实施例中，具体为730℃、740℃或750℃。所述Mg锭优选为Mg9990镁锭，即Mg含量为99.90wt％的镁锭。所述熔炼的时间优选为5～10min。在Mg锭熔炼后，继续升温至第二温度加入Al-B合金和Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺，其特征在于，包括以下步骤：/na)将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉熔化，升温至第一温度加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度加入Al-B合金和Al-Sr合金进行熔炼，得到原料溶液；/nb)将所述原料溶液进行在线除气和在线过滤后，得到合金熔体；/nc)对所述合金熔体进行在线细化，得到细化熔体；/nd)对所述细化熔体进行铸造，得到4004铝合金铸锭；/n所述铸造采用带电磁搅拌装置的结晶器，电磁搅拌条件为：频率20～30Hz，电流400～500A，换向时间5～10s。/n

【技术特征摘要】
1.一种4004铝合金铸锭的熔铸工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a)将Al锭、Al-Si合金和Al-Ti合金装炉熔化，升温至第一温度加入Mg锭熔炼，继续升温至第二温度加入Al-B合金和Al-Sr合金进行熔炼，得到原料溶液；
b)将所述原料溶液进行在线除气和在线过滤后，得到合金熔体；
c)对所述合金熔体进行在线细化，得到细化熔体；
d)对所述细化熔体进行铸造，得到4004铝合金铸锭；
所述铸造采用带电磁搅拌装置的结晶器，电磁搅拌条件为：频率20～30Hz，电流400～500A，换向时间5～10s。


2.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述步骤a)中：
所述第一温度为730～750℃；
所述第二温度为750～770℃；
所述第一温度＜第二温度。


3.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述步骤a)中：
所述Al-B合金为AlB3合金；
所述Al-Sr合金为AlSr10合金。


4.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述步骤a)中：
所述Al-Si合金为AlSi20合金；
所述Al-Ti合金为AlTi4合金。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的铸造工艺，其特征在于，所述步骤a)中，以质量比计，各原料的配...

【专利技术属性】
技术研发人员：田士，
申请(专利权)人：西南铝业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50