CN111763857B - 一种制备5182铝合金带坯的方法 - Google Patents

一种制备5182铝合金带坯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备5182铝合金带坯的方法，包括熔炼、静置炉精炼、在线精炼、变质处理、铸轧和卷取。本发明使用上铜下钢的铝合金铸轧辊套组合方式，在满足生产5182铝合金铸轧带坯的同时，也降低了生产成本，生产出具有竞争力的产品。并通过合理的成分配比、采用先进的前箱控流技术、以及一系列与铜辊套铸轧技术相匹配的工艺技术条件，最终生产出符合要求的产品。

Description

一种制备5182铝合金带坯的方法
技术领域
本发明涉及铝合金带坯制备技术领域，具体涉及一种制备5182铝合金带坯的方法。
背景技术
5182属于Al-Mg-Si系合金,具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性，中等强度，用于制造交通车辆、船舶的钣金件、仪表等用途，使用范围广泛,是比较有发展前途的合金。但传统的热轧开坯法生产工艺复杂，生产成本高，严重制约了5182铝合金板带的市场化应用。
双辊连续铸轧法是将液态金属直接生产冷轧薄板坯的捷径，将铸造和热轧开坯等多道工序合并在连续铸轧一道工序完成，使板、带、箔生产工艺大大简化，在成本控制方面具有先天的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备5182铝合金带坯的方法，以解决上述问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种制备5182铝合金带坯的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe≤0.15%、Mg4.3-4.8%、Mn0.25-0.35%，Ti0.030-0.050%、Cr≤0.10%、Si≤0.15%、Cu≤0.10%、Zn≤0.15%、杂质≤0.15%、余量为Al，铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为25-40%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在740-755℃，熔炼时间为8-12h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；本步骤通过合理添加各成分元素，在成分符合国标要求的前提下，尽可能降低5182合金的固液两相区温差，降低铸轧过程中的中心偏析倾向；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入150-250kg同牌号冷料，精炼温度控制在730-750℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；本步骤通过向静置炉内添加同牌号固体废料的办法，增加熔体中活性结晶核心，再通过合理的设定精炼周期，尽可能减少熔体的过烧，保证熔体结晶后的冶金质量。
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为2-6kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度38-50mm，前箱温度控制在710-720℃，铸轧速度控制在700-1000mm/min，冷却水温度为20-35℃，获得厚度为8.5±0.2mm的铸轧坯料；本步骤设计新的铜辊套铸轧技术，相较于常规钢辊套，铜辊套具有更强的冷却能力，可用于生产常规钢辊套铸轧方式不能生产的一些合金；当前5182合金带材的常规生产方式是铸锭+热轧，采用铝液直接铸轧的方式生产5182合金带材，从而实现用短流程的铸轧生产方式替代传统热轧生产方式，省去了铝锭重熔、铸锭、铣面、均热、热轧等加工工序，提高了成材率，在降低生产成本的同时节约了能源，属于绿色环保的加工方式；铸轧轧辊辊套采用上铜下钢的组合方式，不仅可以铸轧生产出5182合金板材，相较于双铜辊套组合还可以降低生产成本，提高产品的竞争力；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷。
步骤一中所述的各组分均以中间合金的形式添加。通过使用中间合金配制5182铝合金熔体，不使用合金添加剂，显著减少夹渣和微量夹杂元素进入铝熔体，与常规的合金添加剂相比，可以改善熔体的纯净度。
步骤五中所述的铸轧机的上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为5-10mm。通过采用上辊（铜辊套）辊径比下辊（钢辊套）辊径大的办法，合理分配上下辊热量传递，改善带坯内部质量。
步骤五中所述的高精度激光控流***控制前箱液位波动幅度≤±0.3mm。通过采用先进的激光控流***来稳定前箱液面，将前箱液位波动幅度控制在≤±0.3mm，与常规的机械杠杆稳流器相比有明显的精度优势，可以显著改善板面因前箱液面波动而造成的横纹缺陷。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
本发明充分利用铜合金辊套冷却能力强的特点，铸轧法制备5182铝合金带坯可以显著降低生产成本，极具市场竞争力。
本发明使用上铜下钢的铝合金铸轧辊套组合方式，在满足生产5182铝合金铸轧带坯的同时，也降低了生产成本，生产出具有竞争力的产品。并通过合理的成分配比、采用先进的前箱控流技术、以及一系列与铜辊套铸轧技术相匹配的工艺技术条件，最终生产出符合要求的产品。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种制备5182铝合金带坯的方法，包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe≤0.15%、Mg4.3-4.8%、Mn0.25-0.35%，Ti0.030-0.050%、Cr≤0.10%、Si≤0.15%、Cu≤0.10%、Zn≤0.15%、杂质≤0.15%、余量为Al，各组分均以中间合金的形式添加；铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为25-40%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在740-755℃，熔炼时间为8-12h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入150-250kg同牌号冷料，精炼温度控制在730-750℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为2-6kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套，上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为5-10mm；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度，前箱液位波动幅度≤±0.3mm；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度38-50mm，前箱温度控制在710-720℃，铸轧速度控制在700-1000mm/min，冷却水温度为20-35℃，获得厚度为8.5±0.2mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷，得到内部质量、表面质量、力学性能符合要求的产品。
实施例1：
一种制备5182铝合金带坯的方法，包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.13%、Mg4.3%、Mn0.25%，Ti0.030%、Cr0.09%、Si0.12%、Cu0.08%、Zn0.07%、杂质0.14%、余量为Al，各组分均以中间合金的形式添加；铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为25%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在740-745℃，熔炼时间为8h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入150kg同牌号冷料，精炼温度控制在730-735℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为2kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套，上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为5mm；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度，前箱液位波动幅度≤±0.3mm；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度38mm，前箱温度控制在710-713℃，铸轧速度控制在700mm/min，冷却水温度为20℃，获得厚度为8.7mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷，得到内部质量、表面质量、力学性能符合要求的产品。
实施例2：
一种制备5182铝合金带坯的方法，包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.15%、Mg4.8%、Mn0.35%，Ti0.050%、Cr0.10%、Si0.15%、Cu0.10%、Zn0.15%、杂质0.15%、余量为Al，各组分均以中间合金的形式添加；铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为40%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在750-755℃，熔炼时间为12h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入250kg同牌号冷料，精炼温度控制在745-750℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为6kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套，上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为10mm；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度，前箱液位波动幅度≤±0.3mm；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度50mm，前箱温度控制在717-720℃，铸轧速度控制在1000mm/min，冷却水温度为35℃，获得厚度为8.3mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷，得到内部质量、表面质量、力学性能符合要求的产品。
实施例3：
一种制备5182铝合金带坯的方法，包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.13%、Mg4.5%、Mn0.28%，Ti0.035%、Cr0.09%、Si0.12%、Cu0.08%、Zn0.07%、杂质0.15%、余量为Al，各组分均以中间合金的形式添加；铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为32%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在745-750℃，熔炼时间为10h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入220kg同牌号冷料，精炼温度控制在740-745℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为3kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套，上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为8mm；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度，前箱液位波动幅度≤±0.3mm；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度39mm，前箱温度控制在715-718℃，铸轧速度控制在910mm/min，冷却水温度为29℃，获得厚度为8.6mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷，得到内部质量、表面质量、力学性能符合要求的产品。
实施例4：
一种制备5182铝合金带坯的方法，包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.15%、Mg4.7%、Mn0.34%，Ti0.032%、Cr0.09%、Si0.14%、Cu0.08%、Zn0.10%、杂质0.12%、余量为Al，各组分均以中间合金的形式添加；铝锭以及同牌号废料等固体物料占熔体总重量的配比范围为33%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在746-752℃，熔炼时间为9h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入210kg同牌号冷料，精炼温度控制在738-743℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为4kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套，上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为5mm；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度，前箱液位波动幅度≤±0.3mm；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度43mm，前箱温度控制在713-715℃，铸轧速度控制在875mm/min，冷却水温度为31℃，获得厚度为8.4mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷，得到内部质量、表面质量、力学性能符合要求的产品。

Claims (3)

1.一种制备5182铝合金带坯的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe≤0.15%、Mg4.3-4.8%、Mn0.25-0.35%，Ti0.030-0.050%、Cr≤0.10%、Si≤0.15%、Cu≤0.10%、Zn≤0.15%、杂质≤0.15%、余量为Al，铝锭以及同牌号废料固体物料占熔体总重量的配比范围为25-40%，其他为电解铝液，熔炼温度控制在740-755℃，熔炼时间为8-12h；熔炼炉第一次精炼采用喷粉精炼，添加合金后的精炼采用CCl4精炼，载体均为氩气；
步骤二、静置炉精炼：
对步骤一得到的熔体进行静置炉精炼，静置炉采用氩气精炼，每次精炼前加入150-250kg同牌号冷料，精炼温度控制在730-750℃，精炼时间30min，每4h精炼一次；
步骤三、在线精炼：
对步骤二得到的产物进行除气，除气箱采用氮化硅转子在线除气，在线精炼气体为氩气+氯气的混合气体，过滤箱采用30PPI+50PPI双级陶瓷过滤板过滤熔体；
步骤四、变质处理：
对步骤三得到的熔体进行变质处理，变质剂采用Al-5Ti-1B合金，加入量为2-6kg/t；
步骤五、铸轧：
对步骤四得到的熔体进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机的上辊辊径大于下辊辊径，辊径差为5-10mm，铸轧机上辊采用铜合金辊套，下辊采用钢辊套；前箱采用高精度激光控流***控制液位高度；辊面润滑采用石墨喷涂工艺；铸轧区长度38-50mm，前箱温度控制在710-720℃，铸轧速度控制在700-1000mm/min，冷却水温度为20-35℃，获得厚度为8.5±0.2mm的铸轧坯料；
步骤六、卷取：
将生产的铸轧带材进行卷取，按要求重量切卷。
2.如权利要求1所述的制备5182铝合金带坯的方法，其特征在于：步骤一中所述的各组分均以中间合金的形式添加。
3.如权利要求1或2所述的制备5182铝合金带坯的方法，其特征在于：步骤五中所述的高精度激光控流***控制前箱液位波动幅度≤±0.3mm。
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