[發(fā)明專(zhuān)利]高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810244173.2
• 申請(qǐng)日: 2008-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101745610A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭世杰;王家淳;吳文祥;劉金炎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/00
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/00;B22D11/18;B22D11/22;C22C1/02;C22B21/06
• 代理公司: 南京蘇科專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法，屬于鋁合金 半連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高強(qiáng)鋁合金為Al-Zn-Mg-Cu-Zr系合金，綜合性能較優(yōu)，具有較高的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度、斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕，是當(dāng)前航空、航天領(lǐng)域廣泛采用的一種 輕型結(jié)構(gòu)材料。然而，高強(qiáng)鋁合金的合金元素含量往往較高，對(duì)于其中的 代表合金7050，其Zn、Mg、Cu等元素的含量更是高達(dá)12％。在凝固過(guò) 程中，晶界處的低熔點(diǎn)共晶相數(shù)目增多，從而鑄錠抵抗裂紋的能力下降。 據(jù)報(bào)道，高強(qiáng)鋁合金鑄錠在鑄造過(guò)程中的熱裂以及鑄造后期的冷裂現(xiàn)象非 常嚴(yán)重，鑄造成功率較低，并且鑄錠的開(kāi)裂傾向隨著鑄錠規(guī)格尺寸的增加 而增大。

為了提高高強(qiáng)鋁合金鑄錠的成材率，往往采用純鋁鋪底的方式，即在 鑄造初期首先鑄造一段工業(yè)純鋁鑄錠，然后再進(jìn)行正常合金液鑄造的方式 來(lái)制備高強(qiáng)合金鑄錠。采用這種工藝降低了鑄錠底部的冷卻強(qiáng)度，減小了 底部凝固內(nèi)應(yīng)力值，在一定程度上能夠取得鑄錠底部開(kāi)裂的目的。但是， 采用純鋁鋪底工藝給鑄造操作帶來(lái)一定的困難，如果鑄造工藝操作不當(dāng)， 熔體液流容易將鋪底鋁液濺起而混入熔體，增加鑄錠頭部的切削量。

此外，高強(qiáng)鋁合金鑄錠往往表面質(zhì)量較差，元素的宏觀偏析以及鑄錠 表面“偏析瘤”的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，在鑄錠的后續(xù)變形前必須要將表面偏析 層銑掉，鑄錠制備的經(jīng)濟(jì)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)高強(qiáng)鋁合金鑄錠易開(kāi)裂以及表面質(zhì)量較差的問(wèn)題，提供一 種高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法，應(yīng)用此方法不僅可以成功鑄造 高強(qiáng)鋁合金鑄錠，而且可以顯著提高鑄錠表面質(zhì)量。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法，具體包括以下步驟——

1)合金化及熔煉：將工業(yè)純鋁錠放置在感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，待熔化后將 熔體溫度控制在700℃～730℃范圍內(nèi)并加入工業(yè)純鋅、工業(yè)純鎂錠，攪拌 熔體并將其溫度升高至710℃～750℃，向熔體中分別加入Al-50Cu、 Al-10Zr、Al-10Mn、Al-5Cr中間合金錠，攪拌后將熔體轉(zhuǎn)至電阻加熱保溫 靜置爐，進(jìn)行升溫靜置；

2)熔體處理：將熔體溫度保持在720～750℃，采用無(wú)鈉精煉劑和打渣 劑對(duì)熔體進(jìn)行精煉和打渣處理，扒掉熔體表面的氧化渣后靜置10～20分鐘； 向保溫靜置爐內(nèi)加入Al-5Ti-B線桿對(duì)熔體進(jìn)行細(xì)化處理，并靜置20～50分 鐘，將熔體溫度保溫在690℃～730℃范圍內(nèi)并準(zhǔn)備鑄造；

3)半連續(xù)鑄造：半連續(xù)鑄造采用油氣潤(rùn)滑結(jié)晶器，油氣潤(rùn)滑結(jié)晶器 包括保溫?zé)崦薄⒔Y(jié)晶器本體、冷卻水腔、空氣腔、潤(rùn)滑油腔，在結(jié)晶器本 體的內(nèi)部設(shè)置冷卻水腔，在結(jié)晶器本體的上端開(kāi)有空氣腔和潤(rùn)滑油腔，保 溫?zé)崦卑惭b在結(jié)晶器本體的上方；鑄造開(kāi)始前首先打開(kāi)空氣腔和潤(rùn)滑油 腔，并保證氣壓范圍為0.1～0.4MPa，油壓范圍為0.2～0.8MPa，空氣腔內(nèi) 的壓縮空氣和潤(rùn)滑油腔內(nèi)的潤(rùn)滑油混合并沿著結(jié)晶器內(nèi)環(huán)形成一薄層油- 氣墊膜，使鑄造時(shí)液態(tài)金屬與鑄錠不與結(jié)晶器內(nèi)壁直接接觸；鑄造開(kāi)始時(shí) 金屬熔體緩慢流入結(jié)晶器，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)金屬液位高度達(dá)到40～60mm時(shí)引 錠底座以10～30mm/min的速度開(kāi)始下降，冷卻水腔內(nèi)的冷卻水壓力保持在 0.08～0.1MPa；鑄錠長(zhǎng)度達(dá)到100～200mm后鑄造速度逐漸升高至 40～80mm/min，鑄造進(jìn)入穩(wěn)定階段；在穩(wěn)定鑄造時(shí)，保持油壓和氣壓以及 鑄造工藝參數(shù)的恒定。

進(jìn)一步地，上述的高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法，步驟3) 空氣腔內(nèi)的壓縮空氣和潤(rùn)滑油腔內(nèi)的潤(rùn)滑油以1∶2～1∶4的比例混合。

更進(jìn)一步地，上述的高強(qiáng)鋁合金圓錠連續(xù)油氣潤(rùn)滑鑄造方法，步驟3) 鑄造進(jìn)入穩(wěn)定階段，對(duì)于φ300mm鑄錠，鑄造速度的范圍為40～100 mm/min，冷卻水壓正常值的范圍為0.1～0.3MPa。

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明在鑄造過(guò)程中對(duì)高強(qiáng)鋁合金鑄錠施加連續(xù)油氣潤(rùn)滑，在保證鑄 錠順利成形的同時(shí)顯著提高了鑄錠的表面質(zhì)量。采用該方法不僅可成功鑄 造高強(qiáng)鋁合金鑄錠，而且鑄錠無(wú)裂紋，并且表面質(zhì)量較優(yōu)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1：本發(fā)明采用的油氣潤(rùn)滑結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)示意圖。