CN106636809A - 7150铝合金扁锭熔铸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及7150铝合金扁锭熔铸工艺。本发明通过控制熔炼温度、电磁搅拌和熔体精炼有效减少了熔体中渣含量、氢含量和碱金属含量，保证了合金成分的均匀性，并采用低液位铝合金扁锭铸造机控制铸造过程中的铸造速度和水流量，避免了铸造裂纹和羽毛晶，大大提高了产品的成材率，提高了产品的生产效率。

Description

7150铝合金扁锭熔铸工艺
技术领域
本发明属于铝合金熔铸技术领域，具体涉及7150铝合金扁锭熔铸工艺。
背景技术
7150合金是目前航空工业使用量最大的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金之一。该合金除具有很高的强度外，还具有较高的断裂韧性、较好的抗腐蚀性能、优良的抗疲劳损伤能力。目前国内铝加工企业在生产包括7150在内的高端航空用铝合金方面还处于起步阶段，只能小批量生产大规格、高性能航空用铝合金，无法满足中国航空工业尤其是大飞机项目对高性能铝合金的需求。由于现有阶段工艺的不成熟，需要对7150铝合金扁锭生产工艺进行研究和改进。有鉴于此，本发明的目的是提供一种7150铝合金扁锭的生产工艺，采用该方法所铸铝合金扁锭晶粒度好、夹渣量少，疏松度少，表面光滑、无偏析瘤，成材率高，可进行大批量生产，从而满足中国航空工业尤其是大飞机项目对高性能铝合金的需求。
发明内容
本发明目的是提供一种7150铝合金扁锭熔铸工艺，改进现有工艺的不足，为航空工业提供高品质铝合金材料，为实现上述目的，其技术方案如下：
一种7150铝合金扁锭熔铸工艺，由以下步骤组成：
配料：根据原材料进行称量计算，按照如下质量分数进行配料：Si：＜0.12％，Fe：＜0.15％，Cu：1.9-2.5％，Mn：＜0.1％，Mg：2.0-2.7％，Zn：5.9-6.9％％，Ti≤0.06％，余量为Al。
熔炼：熔化过程中严格控制熔化温度为725～765℃。待铝液全部熔化后，启动电磁搅拌器搅拌30min，确保合金熔体成分和温度均匀性；铝液温度升至730℃以上时，进行人工搅拌，搅拌均匀后用四氯化碳对熔体进行预精炼，降低熔体中渣含量、氢含量和碱金属含量。
取样分析及转炉：预精炼完成后静置20min取样分析，待成分合适且温度达到730℃时转炉，转炉时保温炉炉膛温度必须要保证在750℃。
保温炉内铝液的精炼：采用高纯氩气载六氯乙烷与无钠精炼剂混合粉末对铝合金熔体进行喷粉精炼，精炼时间不少于20min。精炼完成后静置20min并扒渣、取样，对熔体化学成分进行炉前快速检测，成分合格后开始铸造。
铸造：铝熔体通过低液位铝合金扁锭铸造机铸造成型，铸造速度和冷却水水流量随+造时间的变化而变化，具体为：第0—90s，铸造速度为6mm/min，冷却水流量为420L/min；第90—150s，铸造速度为10mm/min，冷却水流量为480L/min；第160—480s，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—630s，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为800L/min；第630s以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；铸造温度为685～695℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加了质量分数为0.01％的Ti。
退火：铸造后的铝合金铸锭进行均匀化退火和冷却程序后即可制得成品铝合金扁锭。
本发明的有益效果：1、本发明对熔化温度、精炼方法进行优化设置，有效减少了熔体中非金属渣含量、氢含量和碱金属含量。2、本发明采用电磁搅拌装置对熔体进行搅拌，保证了熔体温度和熔体成分的均匀性，有效减少了合金成分偏析，保证了合金成分的均匀性。3、采用“阶梯式”(即不同阶段采用不同工艺参数，具体为铸造过程中，不同时间段控制不同的铸造速度和冷却水水量)铸造工艺，避免了铸造裂纹和羽毛晶的产生。提高了一次成材率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种7150铝合金扁锭熔铸工艺，由以下步骤组成：
(1)配料：按照如下质量分数进行配料：Si：＜0.12％，Fe：＜0.15％，Cu：1.9-2.5％，Mn：＜0.1％，Mg：2.0-2.7％，Zn：5.9-6.9％％，Ti≤0.06％，余量为Al。
(2)熔炼：熔化过程中严格控制熔化温度为735℃。待铝液全部熔化后，启动电磁搅拌器搅拌30min，确保合金熔体成分和温度均匀性；铝液温度升至730℃以上时，进行人工搅拌，搅拌均匀后用四氯化碳对熔体进行预精炼，降低熔体中渣含量、氢含量和碱金属含量。
(3)取样分析及转炉：预精炼完成后静置20min取样分析，待成分合适且温度达到730℃时转炉，转炉时保温炉炉膛温度必须要保证在750℃。
(4)保温炉内铝液的精炼：采用高纯氩气载六氯乙烷与无钠精炼剂混合粉末对铝合金熔体进行喷粉精炼，精炼时间不少于20min。精炼完成后静置20min并扒渣、取样，对熔体化学成分进行炉前快速检测，成分合格后开始铸造。
(5)铸造：铝熔体通过低液位铝合金扁锭铸造机铸造成型，铸造速度和冷却水水流量随铸造时间的变化而变化，具体为：第0—90s，铸造速度为6mm/min，冷却水流量为420L/min；第90—150s，铸造速度为10mm/min，冷却水流量为480L/min；第160—480s，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480—630s，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为800L/min；第630s以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；铸造温度为685～695℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加了质量分数为0.01％的Ti。
(6)退火：将铸造后的铝合金铸锭进行均匀化退火和冷却程序后即可制得成品铝合金扁锭。
在成品上任取一试片进行低倍、高倍组织、表面质量检测，检测结果如下：
低倍组织：在低倍试片上没有发现夹渣、裂纹、羽毛晶等缺陷，铸锭晶粒度小于一级。
高倍组织：在高倍照片中未见晶间疏松缺陷，铸锭内部疏松缺陷小于一级。
表面质量检测：表面光亮，无裂纹、无偏析瘤。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种7150铝合金扁锭熔铸工艺，其特征在于，由以下步骤组成：
(1)配料：按照如下质量分数进行配料：Si：＜0.12％，Fe：＜0.15％，Cu：1.9-2.5％，Mn：＜0.1％，Mg：2.0-2.7％，Zn：5.9-6.9％％，Ti≤0.06％，余量为Al；
(2)熔炼：熔化过程中严格控制熔化温度为735℃，待铝液全部熔化后，启动电磁搅拌器搅拌30min，确保合金熔体成分和温度均匀性；铝液温度升至730℃以上时，进行人工搅拌，搅拌均匀后用四氯化碳对熔体进行预精炼，降低熔体中渣含量、氢含量和碱金属含量；
(3)取样分析及转炉：预精炼完成后静置20min取样分析，待成分合适且温度达到730℃时转炉，转炉时保温炉炉膛温度保持在750℃；
(4)保温静置炉内铝液的精炼：采用高纯氩气载六氯乙烷与无钠精炼剂混合粉末对铝合金熔体进行喷粉精炼，精炼时间不少于20min，精炼完成后静置20min并扒渣、取样，对熔体化学成分进行炉前快速检测，成分合格后开始铸造；
(5)铸造：将步骤(4)得到的熔体放流到分配流槽，导入大规格全铝自动油润滑结晶器进行铸造；
(6)退火：将铸造后的铝合金铸锭进行均匀化退火和冷却程序后即可制得成品7150铝合金扁锭。
2.根据权利要求1所述的一种7150铝合金扁锭熔铸工艺，其特征在于：步骤(5)的工艺参数如下：第0-90s，铸造速度为6mm/min，冷却水流量为420L/min；第90-150s，铸造速度为10mm/min，冷却水流量为480L/min；第150-480s，铸造速度为20mm/min，冷却水流量为700L/min；第480-630s，铸造速度为23mm/min，冷却水流量为800L/min；第630s以后，铸造速度恒为27mm/min，冷却水流量恒为900L/min；铸造温度为685-695℃，冷却水温度为25℃，除气箱转子转速为350mm/min，在线细化过程中细化剂添加量增加了质量分数为0.01％的Ti。
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