[發(fā)明專利]一種高通量鋁合金高連鑄連軋坯錠的組織細化和均勻化方法

有效

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• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113564640B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 關紹康;劉忠俠;李曉謙;王明星;楊昇;張莉;盧廣璽
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;中南大學
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06;B22D1/00;B22D11/16;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/04;C22F3/00
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 陳玄

本發(fā)明公開了一種高通量鋁合金高連鑄連軋坯錠的組織細化和均勻化方法，它主要包括電解工藝、熔煉工藝和連鑄連軋工藝。該方法在保證高通量連鑄連軋坯錠的成分均勻的同時，還保證鑄坯組織的細化、均勻化和減少成分偏析。

技術領域

本發(fā)明屬于有色金屬加工領域，主要的應用領域為鋁或鋁合金的連鑄連軋坯錠的熔鑄處理，具體涉及一種高通量鋁合金高連鑄連軋坯錠的組織細化和均勻化方法。

背景技術

鋁及鋁合金板材具有比強度高，耐蝕性能好，加工性能好及焊接性能優(yōu)良等特點，廣泛應用于交通運輸、航空航天、化學化工以及醫(yī)療器械等國民經(jīng)濟和國防軍工等領域。目前，鋁及鋁合金板材廣泛采用雙輥式鑄軋工藝和直冷式鑄錠熱軋工藝進行生產(chǎn)，存在工序多、流程長、能耗大、成本高等問題。連鑄連軋工藝是將鑄造過程與軋制過程集合到同一條生產(chǎn)線上，在連續(xù)鑄造機后面配置熱軋機，在連續(xù)鑄造板坯還沒有冷卻到再結晶溫度以下，板(桿)坯就在軋機的軋制力作用下發(fā)生塑性變形的板材制備工藝,因此，連鑄連軋工藝的凝固結晶過程與軋制變形過程是連續(xù)完成的，具有短流程,節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本等工藝優(yōu)勢。由于鋁合金成分復雜，連鑄過程的鑄坯冷卻速度高，鑄、軋間不能進行均勻化退火等問題，鑄造組織中易產(chǎn)生成分偏析，組織不均，影響后續(xù)的鑄坯板加工性能。因此，要想獲得高質量連鑄連軋板材，有必要根據(jù)鋁合金的連鑄連軋?zhí)攸c，開發(fā)出新型兼顧連鑄連軋鑄坯成分均勻性和組織均勻性的新型熔體處理工藝。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高通量鋁合金高連鑄連軋坯錠的組織細化和均勻化方法，該方法通過電解法制備鋁合金原液，利用純鋁電解過程中所產(chǎn)生的磁場、電場和溫度場的綜合物理效應，增強合金元素的合金化效果，通過超聲波處理使晶粒細化效果更優(yōu)，實現(xiàn)高通量連鑄連軋坯錠的成分均勻，保證鑄坯組織的細化、均勻化和減少成分偏析的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明提供了一種高通量鋁合金高連鑄連軋坯錠的組織細化和均勻化方法，它主要包括電解工藝、熔煉工藝和連鑄連軋工藝：

第一步、電解工藝

鈦金屬氧化物與Al₂O₃置入工業(yè)電解槽中完成合金化得到高鈦鋁電解液，以合金鋁液中鈦元素含量為0.1-0.3％范圍為準；鈦金屬氧化物的純度98％，粒度0.1-0.8mm粒料；

第二步、熔煉工藝

a、抽取高鈦鋁電解液放入熔煉爐中；

b、在熔爐中加入普通電解鋁液，把高鈦鋁電解液稀釋；

c、采用直徑10mm的棒狀AlTi5B鈦絲進行晶粒細化，通過送絲機構將鈦絲加入SNIF前的流槽內，保證鋁液中有上述比例的鈦元素；保證合金中最后的Ti元素的含量在0.016-0.020％范圍內；

d、在線除氣、除雜、測氫：通過SNIF除氣裝置進行在線處理，精煉用氣為Ar+1.0％Cl₂氣；采用過濾箱單級過濾，過濾板采用進口50目，每100T切換一次過濾箱，切換熔爐20min內不允許切換過濾箱；要求前箱鋁液氫含量小于0.10ml/100gAl；

e、超聲輔助熔體凈化除氣：通過在流槽和前箱施加超聲波對熔體進行凈化除氣，所述超聲振動系統(tǒng)包括超聲電源、超聲換能器、變幅桿及輻射桿，超聲電源輸出功率為2-4kW，振動頻率為15-30kHz，所述輻射桿的長度為490mm，直徑為50mm；所述施加方式為將輻射桿自上而下垂直導入熔體中，對熔體持續(xù)施加超聲；超聲波振蕩器引入鋁液前要預熱至與鋁液接近溫度；引入超聲波振蕩器的數(shù)量根據(jù)需處理的熔體體積和速度確定，并以垂直置入的方式均勻分布在前箱中；超聲波振蕩器在前箱的布置及超聲功率設定要保證超聲波振蕩器工作時不能引起結晶器液面波動；超聲波振蕩器在前箱布置的位置要保證超聲波輻射到結晶器前沿鋁熔體固液兩相區(qū)的范圍最大化；

第三步、連鑄連軋工藝