一種5356鋁合金鑄錠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種5356鋁合金鑄錠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ER5356鋁合金焊絲作為一種通用型焊材，在各類鋁合金結(jié)構(gòu)件的焊接中應(yīng)用廣泛，近年來隨著鋁合金結(jié)構(gòu)件的大量應(yīng)用，對(duì)鋁合金焊絲的需求也越來越多。很多情況下鋁合金焊絲的質(zhì)量和焊縫的質(zhì)量往往取決于鋁合金錠坯的熔鑄水平。鋁合金在熔鑄過程中氣渣控制效果不佳，將會(huì)使鋁合金錠坯的氣渣含量偏高，特別是氫含量偏高，不僅導(dǎo)致合金的后續(xù)加工困難，影響焊絲的拉拔成形，使焊絲極易拉斷，成材率下降，而且在焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔，嚴(yán)重影響了焊接接頭的質(zhì)量。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)鋁合金焊絲材料及成形技術(shù)水平還比較低，尤其是鋁合金錠坯的熔煉、凈化及內(nèi)部質(zhì)量控制技術(shù)較為落后，與國(guó)外相比還存在較大差距，主要表現(xiàn)在氫及氧化物夾雜含量高，存在明顯的成分偏析且組織不均勻，如代表焊絲內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)-氫含量，國(guó)內(nèi)廠家提供的錠坯原材料大都在0.3mL/100gAl以上，這樣的鋁合金錠坯生產(chǎn)的鋁合金焊絲的焊接工藝性和使用性能都較差，很難滿足我國(guó)高端輕量化裝備鋁合金構(gòu)件的焊接制造要求。
[0004]因此，對(duì)于目前鋁合金鑄錠的制備方法，急需改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種成分及組織均勻、氫及氧化物夾雜含量低的5356鋁合金鑄錠的制備方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種5356鋁合金鑄錠的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007](I)配料:按重量百分比計(jì)，所述配料包括Mg 4.5?5.5%、Mn 0.05?0.20%,Cr 0.05 ?0.20%, Ti 0.06 ?0.20%，以及不低于 50%的 Al ；
[0008](2)預(yù)裝料及輻射加熱:先向真空電磁導(dǎo)向裝置的坩禍中加入純鋁錠，然后向坩禍加熱蓋的電阻絲供電，對(duì)坩禍中的純鋁錠進(jìn)行加熱至坩禍內(nèi)的純鋁錠熔化為熔體；
[0009](3)感應(yīng)加熱及電磁攪拌:向感應(yīng)線圈供交流電，坩禍中的熔體被加熱并沿與坩禍相通的環(huán)形管道循環(huán)流動(dòng)，起到電磁攪拌的作用；
[0010](4)加料及充分熔煉:向坩禍中加入組分Mg、Mn、Cr、Ti，控制坩禍內(nèi)熔體溫度為680°C?750°C至合金完全熔化，停止對(duì)坩禍加熱；
[0011](5)真空凈化處理:對(duì)真空電磁導(dǎo)向裝置的真空室進(jìn)行抽真空，至真空室的真空度不低于0.133kPa，保持30?45min ；
[0012](6)半連續(xù)鑄造:設(shè)置感應(yīng)線圈功率為20?27kw，電磁鐵線圈功率為30?45kw，鋁合金熔體沿中心導(dǎo)管依次流經(jīng)濾室箱、熱嵌套輸送至結(jié)晶器中鑄造，鑄造溫度控制在690?730°C，拉錠速度為85?110mm/min，結(jié)晶器器壁中冷卻水的壓力為0.04?0.06MPa。
[0013]在上述各方案中，步驟(3)中所述感應(yīng)線圈的功率為20?25kw，以保持加熱溫度為 680 ?750O。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟⑷中除加入組分Mg、Mn、Cr、Ti夕卜，額外添加占步驟(I)中組分Mg總重量5?10%的Mg。由于金屬M(fèi)g容易在制備過程中燒損，若只按照配料組分加入金屬M(fèi)g，則最后所制備的5356鋁合金鑄錠中的Mg含量會(huì)偏低，因此，需要增加Mg的加入量，按照本方案中的加入量，以確保所得成品中Mg含量準(zhǔn)確。
[0015]更進(jìn)一步的，使用前對(duì)步驟￠)中的結(jié)晶器進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理過程為:先在結(jié)晶器的內(nèi)表面涂一層石墨，然后將結(jié)晶器至于干燥箱內(nèi)于100?105°C下烘25?35min，最后在烘干后的結(jié)晶器表面再涂一層石墨。
[0016]在上述各優(yōu)選方案中，步驟￠)中所述濾室箱中使用多孔陶瓷濾板進(jìn)行過濾，該多孔陶瓷濾板的厚度為18?22mm、規(guī)格為15孔/英寸、孔隙率為80?90%。
[0017]作為優(yōu)選，所述的Mg、Mn、Cr、Ti分別以純鎂錠、Al - ΙΟΜη、Al - 5Cr、Al -1OTi合金的形式加入。
[0018]優(yōu)選地，步驟(2)、(4)、(5)完畢后分別對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣處理。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]本發(fā)明的制備方法中，利用電磁作用進(jìn)行加熱和對(duì)合金熔體進(jìn)行保溫，便于控制溫度，在加熱的同時(shí)，由于感應(yīng)線圈中供應(yīng)的交流電會(huì)形成變磁性電流，該變磁性電流可在與坩禍相通的環(huán)形管道中形成感應(yīng)電流，從而使熔體繞該環(huán)形管道循環(huán)流動(dòng)，起到攪拌的作用，有效改善了鋁合金鑄錠成分及組織的均勻性；
[0021]在上述感應(yīng)線圈產(chǎn)生的攪拌作用下，同時(shí)輔以真空凈化處理，有效提高了氫原子在熔體內(nèi)部的擴(kuò)散速率，有利于高速除氣，提高了除氣效果，從而降低了 5356鋁合金鑄錠中的氫含量，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明所制備的5356銷合金鑄錠中的氫含量低于0.15mL/100gAl ;同時(shí)，在上述感應(yīng)線圈產(chǎn)生的攪拌作用下，真空凈化處理可有效排除熔體中的空氣含量，使所得產(chǎn)物中氧化物夾雜含量降低，將鋁合金鑄錠制成焊絲，在拉拔成形過程中，斷絲率降低了12%，焊縫中的氣孔也明顯減少；
[0022]本發(fā)明采用真空凈化處理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加氯鹽等熔體凈化方法，避免了有毒氣體對(duì)人體的危害及環(huán)境污染；
[0023]本發(fā)明的制備方法中，合金熔體的灌注流量可以通過調(diào)節(jié)感應(yīng)器和電磁鐵的功率來控制，比人為控制更加精確、安全。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中真空電磁導(dǎo)向裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中真空電磁導(dǎo)向裝置的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]如圖1、2所示，本發(fā)明中使用的真空電磁導(dǎo)向裝置包括坩禍1、中心導(dǎo)管2、濾室箱3、熱嵌套4、結(jié)晶器5、感應(yīng)器6、感應(yīng)線圈7、電磁鐵8及電磁鐵線圈9。坩禍I頂部具有用于加料的上端口，該上端口上脫卸式蓋設(shè)有一加熱蓋11，該加熱蓋11底部具有均勻布置的第一電阻絲111，用于對(duì)坩禍I中的物質(zhì)加熱。坩禍I的側(cè)部具有與該坩禍I側(cè)面違合成口字型的環(huán)形管道12，該環(huán)形管道12與坩禍I內(nèi)腔相連通從而形成循環(huán)通道。感應(yīng)線圈7繞設(shè)在感應(yīng)器6外周構(gòu)成一個(gè)整體，該整體插設(shè)在環(huán)形管道12與坩禍I側(cè)面違合成的口字型空腔中。
[0028]中心導(dǎo)管2豎直布置在環(huán)形管道12上，中心導(dǎo)管2的下端與環(huán)形管道12相連通。濾室箱3設(shè)置在中心導(dǎo)管2的一側(cè)并與該中心導(dǎo)管2相連通。濾室箱3內(nèi)在進(jìn)口處設(shè)置有多孔陶瓷濾板31，該多孔陶瓷濾板31的厚度為20mm、規(guī)格為15孔/英寸、孔隙率為85%。熱嵌套4分別與濾室箱3及結(jié)晶器5相連通，熱嵌套4內(nèi)設(shè)置有第二電阻絲41，以便于為濾室箱3及結(jié)晶器5中的熔體加熱，使之維持穩(wěn)定的溫度。結(jié)晶器5的器壁內(nèi)布置有用于通冷卻水的管道。
[0029]以下各實(shí)施例均采用上述真空電磁導(dǎo)向裝置，以鑄造直徑為Φ250mmX 1200mm的5356鋁合金錠坯為例，具體說明本發(fā)明的制備方法。
[0030]實(shí)施例1:
[0031]本實(shí)施例的5356鋁合金鑄錠的制備方法包括以下步驟:
[0032](I)配料:按重量百分比計(jì)，配料包括Mg 4.5 %, Mn 0.1 %, Cr 0.08%、Ti
0.10%，以及余量的Al ；
[0033](2)預(yù)裝料及輻射加熱:先向真空電磁導(dǎo)向裝置的坩禍中加入純鋁錠，然后向坩禍加熱蓋的電阻絲供電，對(duì)坩禍中的純鋁錠進(jìn)行加熱至坩禍內(nèi)的純鋁錠熔化為熔體；對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣處理；
[0034](3)感應(yīng)加熱及電磁攪拌:向感應(yīng)線圈供交流電，功率為25kw，以保持加熱溫度為680?750°C ;坩禍中的熔體被加熱同時(shí)沿與坩禍相通的環(huán)形管道循環(huán)流動(dòng)；
[0035](4)加料及充分熔煉:向坩禍中加入組分Mg、Mn、Cr、Ti，并額外添加占步驟(I)中組分Mg總重量10%的Mg ;控制坩禍內(nèi)熔體溫度為680°C?750°C至合金完全熔化，停止對(duì)坩禍加熱；對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣處理；
[0036](5)真空凈化處理:對(duì)真空電磁導(dǎo)向裝置真空室進(jìn)行抽真空，至真空室的真空度為0.134kPa后，保持45min ;對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣處理；
[0037](6)半連續(xù)鑄造:先在結(jié)晶器的內(nèi)表面涂一層石墨，然后將結(jié)晶器至于干燥箱內(nèi)于105°C下烘25min，最后在烘干后的結(jié)晶器表面再涂一層石墨；
[0038]設(shè)置感應(yīng)線圈功率為27kw，電磁鐵線圈功率為45kw，鋁合金熔體沿中心導(dǎo)管依次流經(jīng)濾室箱、熱嵌套輸送至結(jié)晶器中鑄造，鑄造溫度控制在690?730°C，拉錠速度為110mm/min，結(jié)晶器器壁中冷卻水的壓力為0.05MPa。
[0039]實(shí)施例2:
[0040]本實(shí)施例的5356鋁合金鑄錠的制備方法包括以下步驟:
[0041](I)配料:按重量百分比計(jì)，配料包括 Mg 4.7%,Mn 0.05%,Cr 0.05,Ti 0.15%,以及余量的Al ；
[0042](2)預(yù)裝料及輻射加熱:先向真空電磁導(dǎo)向裝置的坩禍中加入純鋁錠，然后向坩禍加熱蓋的電阻絲供電，對(duì)坩禍中的純鋁錠進(jìn)行加熱至坩禍內(nèi)的純鋁錠熔化為熔體；對(duì)熔體表面進(jìn)行扒渣處理；
[0043](3)感應(yīng)加熱及電磁攪拌:向感應(yīng)線圈供交流電，功率為20kw，以保持加熱溫度為680?750°C ;坩禍中的熔體被加熱同時(shí)沿與坩禍相通的環(huán)形管道循環(huán)流動(dòng)；
[0044](4)加料及充分熔煉:向坩禍中加入組分Mg、Mn、Cr、Ti，并額外