[發(fā)明專利]高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠的制備方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111497934.7
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114472820A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭許;韋修勛;鄧桂英;何克準(zhǔn);彭斐;韋雨昊;覃珊;朱玉濤;任月路;譚自盟;陳愿情;楊鴻馳;韋云松
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西南南鋁加工有限公司
• 主分類號: B22D11/00
• 分類號: B22D11/00;B22D11/16;B22D11/18;B22D11/22
• 代理公司: 南寧東智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 裴康明

本發(fā)明公開了一種高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠的制備方法，包括以下步驟：鑄造時鋁合金熔體從流槽進入鑄造模具，鑄造模具中貯存有冷卻水，鑄造過程中鑄造模具中的冷卻水冷卻鑄造模具并噴射到鑄錠的鑄錠固態(tài)區(qū)域，鋁合金熔體與鑄錠固態(tài)區(qū)域之間存在液穴界面，使用超聲波探頭組至少覆蓋液穴最深部位至1/2深度部位，超聲波探頭組通過冷卻水形成的水膜實現(xiàn)與鑄錠表面的耦合，并將超聲波信號傳輸至超聲波檢測儀，實現(xiàn)鑄造液穴形狀的精確、快速、安全和低成本的測量，獲得液穴形狀。通過觀察超聲波檢測儀測量獲得的液穴形狀，相應(yīng)調(diào)整鑄造工藝參數(shù)來實時優(yōu)化鑄造工藝，獲得理想的液穴形狀，以獲得理想鑄造組織，并最終獲得高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于超聲波檢測技術(shù)對鋁合金半連續(xù)鑄造液穴形狀進行測量，根據(jù)測量結(jié)果實時調(diào)整制備工藝參數(shù)以獲得高質(zhì)量鋁合金鑄錠的方法及其相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

眾所周知，純鋁本身的強度并不高，通過在鋁基體中添加合金化主元素、微合金化元素并去除雜質(zhì)元素形成鋁合金可以大幅提高其性能。隨著技術(shù)經(jīng)濟的發(fā)展，航空航天領(lǐng)域?qū)︿X合金結(jié)構(gòu)材料的要求越來越高，不但需要鋁合金具有更高的強度，而且具有高韌性和高耐蝕等綜合性能，一方面助力航空航天器的輕量化，另一方面提高使用壽命和可靠性。

高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠由于合金化程度高、鑄造開裂傾向大、成分偏析控制難導(dǎo)致鑄造成品率和成材率都不理想。鋁合金半連續(xù)鑄造的液穴形狀對鑄造成形和鑄錠質(zhì)量的影響極大。當(dāng)液穴深度太淺平時，鋁合金熔體與鑄造結(jié)晶器之間形成的凝固殼層太薄，會導(dǎo)致漏鋁，進一步擴展則導(dǎo)致鑄造開裂；當(dāng)液穴深度太深時，雖然凝固殼層可以增厚防止鑄造開裂，但是由于液穴中心至邊部的溫度梯度大，導(dǎo)致成分偏析嚴(yán)重，鑄錠質(zhì)量變差。因此，準(zhǔn)確地測量液穴形狀并及時采取工藝參數(shù)調(diào)整措施是同時提高鑄造成品率和成材率的關(guān)鍵。

但是，實際生產(chǎn)中通過試錯的方法尋找到一個能夠兼顧鑄造成形性（成品率）和鑄錠質(zhì)量（成材率）性能的制備工藝非常困難，而且需要花費大量的人力、物力和財力，其根本原因是缺乏快速、高精度、低成本的檢測鑄造液穴形狀的方法及相關(guān)設(shè)備，無法實時地針對液穴形狀進行調(diào)控。傳統(tǒng)的液穴形狀測量方法準(zhǔn)確性差、鋁加工行業(yè)急需一種可以對鑄造凝固過程進行監(jiān)控并能實現(xiàn)調(diào)控的技術(shù)方法和設(shè)備。

傳統(tǒng)的測量液穴形狀的方法主要是采用直接測量法，在鑄造過程中將涂有耐火材料的測量桿插入液穴中進行測量，通過對液穴中心至邊部多次插入測量桿，獲得液穴的形狀。但是該方法測量速度慢、對操作人員有一定安全隱患、測量精度差，而且測量桿多次插入液穴中測量深度對熔體液面發(fā)生攪動會導(dǎo)致表面的氧化皮卷入熔體中形成夾渣。

另一種傳統(tǒng)的推測液穴形狀的方法是在液穴的中心至表面插入多根熱電偶，持續(xù)測量液穴中不同位置的溫度，使用溫度場的梯度來推算液穴的形狀。但是這種間接測量液穴形狀的方法，存在測量精度的問題，而且插入液穴中的熱電偶本身會形成粗大金屬化合物的非均勻形核界面，導(dǎo)致粗大金屬化合物在熱電偶表面產(chǎn)生優(yōu)先形核，當(dāng)粗大金屬化合物積累到一定數(shù)量后發(fā)生脫落，影響鑄錠質(zhì)量。

以上兩種方法都不是無損檢測方法，在測量精度和產(chǎn)品質(zhì)量影響兩方面都存在不足。在鋁加工行業(yè)，通過調(diào)整鑄造工藝參數(shù)“冷卻水水流量、鑄造速度和晶粒細(xì)化劑投入量”可以改變液穴形狀已經(jīng)是眾所周知的公共知識，但是傳統(tǒng)的鑄造工藝參數(shù)調(diào)整方法由于缺乏鑄造過程中液穴形狀檢測的有效手段，僅能采用工業(yè)化試錯的方法來尋找到最佳的冷卻水水流量、鑄造速度和晶粒細(xì)化劑投入量工藝參數(shù)匹配，浪費大量的人力、物力和財力。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上不足，本發(fā)明提供一種高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠的制備方法，能夠?qū)崟r測量液穴形狀并根據(jù)測量的液穴形狀來調(diào)整工藝參數(shù)以獲得高韌高耐蝕鋁合金厚板用鑄錠。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：