一種1系鋁合金鑄錠的生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種1系鋁合金鑄錠的生產工藝，包括以下步驟：A）將鋁錠與純鋁廢料在熔煉爐中合金化，所述熔煉爐中鈦元素的含量為0.005wt%～0.01wt%；B）將步驟A）得到的合金熔液導入保溫爐中進行保溫處理，在導爐的過程中添加Al-5Ti-B塊；所述保溫爐中的鈦含量為0.01wt%～0.018wt%；C）將步驟B）得到的合金熔液進行鑄造，在所述鑄造過程中在除氣裝置前加入Al-5Ti-B絲，得到1系鋁合金鑄錠，所述1系鋁合金鑄錠的鈦含量為0.015wt%～0.025wt%。本申請通過使鋁合金鑄錠中鈦元素的含量保持在一個合理范圍，為晶粒細化提供了基礎，從而使制備的鋁合金鑄錠的晶粒度為1級。
【專利說明】一種1系鋁合金鑄錠的生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金的生產工藝【技術領域】，尤其涉及一種I系鋁合金鑄錠的生產工藝。
【背景技術】
[0002]鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶以及化學工藝中已大量應用。根據鋁合金中鋁的含量與添加元素的區別，鋁合金分為I系招合金、2系招合金、3系招合金、4系招合金、5系招合金、6系招合金、7系招合金、8系鋁合金與9系鋁合金，其中I系鋁合金屬于含鋁量最多的一個系列，純度達到99.00wt%以上。
[0003]在制備純鋁系列即I系鋁合金鑄錠的過程中，往往對其晶粒以及組織的變化要求比較嚴格。現有技術中，生產鋁合金鑄錠的工藝為:首先將原料在熔煉爐中熔煉，然后將熔煉后的合金熔液在保溫爐中靜置、除氣、除渣以及最后將合金熔液進行鑄造，即得到鋁合金鑄錠。由于I系鋁合金對其晶粒度要求較高，現行純鋁系列鋁合金鑄錠晶粒細化工藝具體為:將熔煉爐熔體出爐轉入保溫爐時，在出爐槽上添加0~0.6kg/tAl的Al-5T1-B塊晶粒細化劑，之后在鑄造過程中在除氣裝置前的在線流槽上添加1.0~1.2Kg/tAl的Al-5T1-B絲晶粒細化劑。
[0004]I系鋁合金鑄錠采用上述晶粒細化工藝，沒有考慮到熔體到達保溫爐后及過完除氣裝置后熔體中的實際Ti含量，如果爐料中未使用廢料，該工藝熔體Ti主要來自Al-5T1-B塊和Al-5T1-B絲，到達保溫爐的熔體Ti含量一般僅為0.002~0.004%,由于經過除氣裝置后Ti有一定的損耗，雖然在除氣裝置前添加1.0~1.2Kg/tAl的Al-5T1-B絲，但是最終澆鑄前熔體Ti 一般僅為0.006~0.008%。根據實際檢測結果得知，0.006~0.008%的Ti含量不能滿足純鋁系列鋁合金鑄錠一級晶粒度要求，往往鑄錠晶粒度為2~5級，并且晶粒尺寸不均勻，出現局部晶粒粗大和羽毛狀晶的現象較多，嚴重影響到后序加工質量要求，尤其是不能滿足CTP板和“雙零”箔等所用的純鋁系列鋁合金鑄錠的一級晶粒度要求。由此，本申請提供了一種I系鋁合金鑄錠的制備工藝。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題提供一種具有一級晶粒度的I系鋁合金鑄錠的生產工藝。
[0006]有鑒于此，本申請提供了一種I系鋁合金鑄錠的生產工藝，包括以下步驟:
[0007]A)將鋁錠與純鋁廢料在熔煉爐中合金化，所述熔煉爐中鈦元素的含量為
0.005wt% ~0.01wt% ；
[0008]B)將步驟A)得到的合金熔液導入保溫爐中進行保溫處理，在導爐的過程中添加Al-5T1-B塊，所述保溫爐中的鈦含量為0.01wt%~0.018wt% ；
[0009]C)將步驟B)得到的合金熔液進行鑄造，在所述鑄造過程中在除氣裝置前加入Al-5T1-B絲，得到I系鋁合金鑄錠， 所述I系鋁合金鑄錠的鈦含量為0.015wt%~0.025wt%。[0010]優選的，在步驟A)之前還包括配料的過程，所述配料的過程具體為:
[0011]將純鋁廢料進行檢測，計算純鋁廢料中的鈦元素含量，根據所述計算結果確定是否添加Al-Ti中間合金。
[0012]優選的，步驟A)具體為:
[0013]將純鋁廢料在熔煉爐中合金化，檢測熔煉爐中合金熔液的鈦元素含量，若所述鈦元素含量為0.005wt%~0.01wt%,則不添加Al-Ti中間合金；若所述鈦元素含量低于
0.005wt%~0.01wt%,則添加Al-Ti中間合金，使合金熔體中鈦元素的含量為0.005wt%~
0.01wt%o
[0014]優選的，步驟B)具體為:
[0015]將步驟A)得到的合金熔液由熔煉爐轉入保溫爐進行保溫處理，在導爐的過程中添加1.0~1.5kg/tAl的Al-5T1-B塊，檢測保溫處理后的合金熔液中鈦元素的含量，若所述鈦元素的含量低于0.01%,則再次添加Al-5T1-B塊，使合金熔體中鈦元素的含量達到
0.01%~0.018% ;若所述鈦元素的含量為0.01%~0.018%,則不添加Al-5T1-B塊。
[0016]優選的，步驟C)中所述Al-5Ti_B絲的加入量為1.4~1.8kg/tAl 0
[0017]優選的，所述I系鋁合金鑄錠的晶粒度為I級。
[0018]與現有技術相比，本申請提供了一種I系鋁合金鑄錠的生產工藝。在生產I系鋁合金的過程中，本申請通過控制`熔煉爐中鈦含量為0.005wt%~0.01wt%，在保溫爐中控制熔體中鈦含量為0.01wt%~0.018wt%，最終通過在除氣裝置前添加Al-5T1-B絲，使鑄錠的鈦含量為0.015wt%~0.025wt% ;本申請通過控制每個階段合金熔液中鈦元素的含量，使最終鑄錠中鈦元素含量在一個較低的水平，防止化合物增多和聚集，同時使在除氣裝置損耗的鈦及時得到補充，保證了鑄錠中鈦元素的含量，為鑄錠的晶粒細化提供了條件，使制備的鑄錠的晶粒度為I級。另外，本申請在生產鋁合金鑄錠的過程中，合理搭配細化劑Al-Ti中間合金、Al-5T1-B塊與Al-5T1-B絲的用量，減少了 Al_5Ti_B絲細化劑的用量，從而降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0019]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
[0020]本發明實施例公開了一種I系鋁合金鑄錠的生產工藝，包括以下步驟:
[0021]A)將鋁錠與純鋁廢料在熔煉爐中合金化，所述熔煉爐中鈦元素的含量為
0.005wt% ~0.01wt% ；
[0022]B)將步驟A)得到的合金熔液導入保溫爐中進行保溫處理，在導爐的過程中添加Al-5T1-B塊，所述保溫爐中的鈦含量為0.01wt%~0.018wt% ；
[0023]C)將步驟B)得到的合金熔液進行鑄造，在所述鑄造過程中在除氣裝置前加入Al-5T1-B絲，得到I系鋁合金鑄錠，所述I系鋁合金鑄錠的鈦含量為0.015wt%~0.025wt%。
[0024]按照本發明，在進行I系鋁合金鑄錠生產之前，按照I系鋁合金鑄錠對鋁元素含量的要求進行配料，即使I系鋁合金鑄錠中鋁元素的含量大于等于99.00wt%o為了節約成本，本申請選擇A199.7鋁錠和純鋁廢料作為I系鋁合金鑄錠制備的原料，所述純鋁廢料為工業生廣中廢棄的純招，可以為純招鑄徒或純招板材等廢料。為了保證I系招合金鑄徒制備過程中細化劑鈦元素的含量，本申請優選對配料后的純鋁廢料進行檢測，計算出所述純鋁廢料中鈦元素的含量，然后根據計算結果確定在配料中是否添加Al-Ti中間合金。由于在鋁合金制備過程中，不添加細化劑的鋁合金鑄錠的晶粒粗大、柱狀晶發達，深沖性能差，因此，本發明加入含有Ti元素的細化劑使鋁合金鑄錠細化，提高鋁合金鑄錠的力學性能，改善鋁合金鑄淀的表面質量，提聞廣品的成品率。
[0025]在純鋁廢料配料之后，則將純鋁廢料在熔煉爐中進行熔煉，使純鋁廢料合金化，得到合金熔液，所述合金熔液中鈦元素的含量為0.005wt%~0.01wt%。所述合金化的溫度優選為740V~770°C。在此過程中，本申請優選檢測了熔煉爐中鈦元素的含量，若鈦元素的含量低于0.005%，則在所述合金熔液中補添Al-Ti中間合金，使合金熔液中鈦元素的含量為0.005%~0.01%。所述Al-Ti中間合金優選為A1-4T1中間合金。
[0026]本發明然后將熔煉爐中的合金熔體由熔煉爐轉入保溫爐，在導爐的過程中添加Al-5T1-B塊，轉入保溫爐的合金熔液進行保溫、靜置；進入保溫爐的合金熔體中鈦元素的含量控制為0.01%~0.018%。按照本發明，若所述保溫爐中合金熔體中鈦元素的含量低于
0.01%，則再次添加細化劑，若所述合金熔體中鈦元素的含量為0.01%~0.018%，則優選不添加細化劑。所述細化劑優選為Al-5T1-B塊。所述導爐過程中Al-5T1-B塊的加入量優選為 1.0 ~1.5kg/tAlo
[0027]按照本發明，熔煉后的合金熔體經過保溫爐的保溫處理后，進行鑄造。由于鑄造過程的在線除氣過程中細化劑鈦元素的損耗較大，因此在線除氣過程中需要加入細化劑，以保證澆鑄后鑄錠中鈦元素的含量為0.015%~0.025%,使鑄錠中鈦元素能夠具有較好的細化作用。所述細化 劑優選為Al-5T1-B絲。根據鑄造過程中合金熔體中鈦元素的含量，所述Al-5T1-B絲的加入量優選為1.4~1.8kg/tAl。本申請所述鑄造優選為半連續鑄造，所述半連續鑄造的溫度優選為710~730°C，更優選為720°C~730°C;所述半連續鑄造的速度優選為40~60mm/min,更優選為45~50mm/min。所述半連續鑄造中冷卻水量優選為150m3/t ~300m3/t，更優選為 180m3/t ~260m3/t，更優選為 190m3/t ~240m3/t。
[0028]本申請在制備I系招合金鑄徒的過程中，根據爐料中廢料的使用量及廢料中的欽含量精確的計算配料工序需要的Al-Ti中間合金的用量，確保熔煉爐中合金熔體的鈦含量為0.005%~0.01%，將熔煉爐中的合金熔體轉入保溫爐后合金熔體中鈦元素的含量控制為
0.01%~0.018%，最終通過在在線除氣過程中添加Al-5T1-B絲細化劑，控制鑄錠中鈦元素的含量為0.015%~0.025%。本申請在I系鋁合金鑄錠生產的過程中精確控制每個階段中鈦元素的含量，通過添加細化劑，使T1、B的含量在一個較低的水平，防止化合物增多和集聚，同時也能使細化劑鈦能夠充分發揮作用，為鑄錠的晶粒細化提供了條件。另外，在保證鑄錠晶粒細化的基礎上，通過合理搭配Al-Ti中間合金、Al-5T1-B塊、Al-5T1-B絲的用量，較大幅度的減少了 Al-5T1-B絲的用量，降低了生產成本。實驗結果證明，本申請生產的I系鋁合金鑄錠的晶粒度為I級。
[0029]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的I系鋁合金鑄錠的生產方法進行詳細說明，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0030]實施例1
[0031]將15噸A199.7鋁錠和15噸純鋁廢棄板材于熔煉爐中直接合金化，得到合金熔液，檢測合金熔液中鈦元素的含量為0.006wt%,將熔煉爐中的合金熔體轉入保溫爐中，導爐過程添加1.0kgAl-5T1-B塊，然后在保溫爐進行精煉、除氣、除渣、攪拌、扒渣后靜置，檢測靜置后的合金熔體中鈦元素的含量為0.009wt%，在靜置后的合金熔體中添加0.8kg/tAl的Al-5T1-B塊，使保溫爐的合金熔體中鈦元素的含量為0.010~0.018wt% ;將處理后的合金熔液進行澆鑄，澆鑄過程中在在線除氣裝置前加入1.5kg/tAlKBM公司提供的Al-5T1-B絲，使澆鑄后鑄錠的鈦含量為0.020wt%，合金熔體澆鑄后即得到I系鋁合金鑄錠。實驗結果證明，本實施例制備的I系招合金鑄錠的晶粒度為I級，招元素的含量為99.60wt%o
[0032]實施例2
[0033]將20噸A199.7鋁錠和10噸純鋁廢棄板材于熔煉爐中直接合金化，得到合金熔液，檢測合金熔液中鈦元素的含量為0.004wt%，在熔煉爐中加入1.0kg/tAl的Al-Ti中間合金，使熔煉爐中鈦元素的含量為0.008wt%，再次進行熔煉；將熔煉爐中的合金熔體轉入保溫爐中，導爐過程添加1.0kgAl-5T1-B塊，然后在保溫爐進行精煉、除氣、除渣、攪拌、扒渣后靜置，檢測靜置后的合金熔體中鈦元素的含量為0.010wt% ;將保溫爐中的合金熔液進行澆鑄，澆鑄過程中在在線除氣裝置前加入KBM公司提供的1.4kg/tAl的Al-5T1-B絲，使澆鑄后鑄錠的鈦含量為0.015wt%，合金熔體澆鑄后即得到I系鋁合金鑄錠。實驗結果證明，本實施例制備的I系招合金鑄錠的晶粒度為I級，招元素的含量為99.6wt%。
[0034]實施例3
[0035]將10噸A199.7鋁錠和20噸純鋁板材于熔煉爐中直接合金化，得到合金熔液，檢測合金熔液中鈦元素的含量為0.010wt% ;將熔煉爐中的合金熔體轉入保溫爐中，導爐過程添加1.4kgAl-5T1-B塊，然后在保溫爐進行精煉、除氣、除渣、攪拌與扒渣后靜置，檢測靜置后的合金熔體中鈦元素的含量為0.015wt%，在靜置后的合金熔體中添加0.8kg/tAl的Al-5T1-B塊，使保溫爐中鈦元素含量為0.018% ;將處理后的合金熔液進行澆鑄，澆鑄過程中在在線除氣裝置前加入KBM公司提供的1.8kg/tAl的Al-5T1-B絲，使澆鑄后鑄錠的鈦含量為0.025wt%，合金熔體澆鑄后即得到I系鋁合金鑄錠。實驗結果證明，本實施例制備的I系招合金鑄錠的晶粒度為I級，招元素的含量為99.6wt%。
`[0036]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
[0037]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種I系鋁合金鑄錠的生產工藝，包括以下步驟: A)將鋁錠與純鋁廢料在熔煉爐中合金化，所述熔煉爐中鈦元素的含量為0.005wt%~0.01wt% ； B)將步驟A)得到的合金熔液導入保溫爐中進行保溫處理，在導爐的過程中添加Al-5T1-B塊；所述保溫爐中的鈦含量為0.01wt%~0.018wt% ； C)將步驟B)得到的合金熔液進行鑄造，在所述鑄造過程中在除氣裝置前加入Al-5T1-B絲，得到I系鋁合金鑄錠，所述I系鋁合金鑄錠的鈦含量為0.015wt%~0.025wt%。
2.根據權利要求1所述的生產工藝，其特征在于，在步驟A)之前還包括配料的過程，所述配料的過程具體為: 將鋁錠和純鋁廢料進行檢測，計算其中的鈦元素含量，根據所述計算結果確定是否添加Al-Ti中間合金。
3.根據權利要求1或2所述的生產工藝，其特征在于，步驟A)具體為: 將純鋁廢料和鋁錠在熔煉爐中合金化，檢測熔煉爐中合金熔液的鈦元素含量，若所述鈦元素含量為0.005wt%~0.01wt%,則不添加Al-Ti中間合金；若所述鈦元素含量低于0.005wt%,則添加Al-Ti中間合金，使合金熔體中鈦元素的含量為0.005wt%~0.01wt%。
4.根據權利要求1或2所述的生產工藝，其特征在于，步驟B)具體為: 將步驟A)得到的合金熔液由熔煉爐轉入保溫爐中進行保溫處理，在導爐的過程中添加1.0~1.5kg/tAl的Al-5T1-B塊，檢測保溫處理后的合金熔液中鈦元素的含量，若所述鈦元素的含量低于0.01%,則再次添加Al-5T1-B塊，使合金熔體中鈦元素的含量達到0.01%~0.018% ;若所述鈦元素的含量為0.01%~0.018%,則不添加Al-5T1-B塊。
5.根據權利要求1所述的生產工藝，其特征在于，步驟C)中所述Al-5T1-B絲的加入量為 1.4 ~1.8kg/tAl o
6.根據權利要求1所述的生產工藝，其特征在于，所述I系鋁合金鑄錠的晶粒度為I級。
【文檔編號】C22C1/03GK103614581SQ201310711286
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】廖知堅, 陳瑜, 楊榮東, 牟大強, 孫自鵬, 夏友龍, 代福生 申請人:西南鋁業（集團）有限責任公司