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    电解铝液铸造铝合金铸件的工艺技术分析

    类别:行业动态   发布时间:2020-03-06 16:54:30   浏览:

      1铸件工艺流程及特色

      1.1工艺流程

      依据合金化学成分的要求,用电解原铝液,重熔用铝锭,回来废料和中心合金进行配料后,在熔炼炉中进行熔炼,除气除渣精粹,拌和,扒渣和取样剖析,经调整成分合格后将铝液转入静置炉,进行炉内除气精粹和保温静置,然后在流槽中连续参加铝钛硼丝晶粒细化剂,进行在线细化晶粒,通过ALPUR旋转除气设备进行在线除气,选用CFF双级泡沫陶瓷过滤设备在线过滤除渣,通过处理的铝液流入扁锭铸造设备的结晶器,依照全自动铸造工艺出产出铸锭,铸锭在扁锭锯床上锯切头尾,经检查合格后进行包装入库。

      1.2工艺特色

      (1)用电解铝液直接配料出产扁锭,与传统的用重熔铝锭出产扁锭相比,不光省去重熔工序,节约了能源,并且削减金属烧损,削减环境污染,下降出产成本。

      (2)选用低液位组合结晶器全自动铸造技能,金属液面高度远低于传统的DC铸造结晶器内金属液面,液面高度在35~65mm之间,其结晶器在传统的DC铸造结晶器内壁镶衬一层石墨环,石墨环选用连续渗透式润滑或在铸造前涂油脂,起着润滑铸锭外表的作用。LHC应用了两套独立操控的冷却水喷发设备,能够优化铸造开端阶段和安稳铸造阶段的工艺。

      用电解铝液铸造铝合金热轧锭坯的关键技能铸造过程由计算机自动操控铸造工艺参数,出产过程安稳,工艺参数动摇小。

      (3)低金属液位条件和石墨环润滑外表铸造,以及高功率的冷却水操控,使得LHC比传统的DC铸造技能出产的铸锭安排愈加细密,外表润滑,粗晶层和偏析区(壳区)减薄,削减铸锭底部翘曲。因而,能够削减铣面量50%以上,削减热轧切边量15%以上。

      2铝合金熔体的制造,净化和晶粒细化

      2.1配料及成分操控

      出产中一般参加20%~30%固体冷料(包含重熔用铝锭或本合金的一级废料和中心合金)进行配料,首要参加重熔用铝锭或本合金的一级废料,再参加中心合金,最后才注入电解铝液。利用电解铝液的高温热量使参加炉内的固体料迅速熔化,并使电解铝液温度得以下降,一起添加熔融金属的形核率。

      合金化学成分履行国家标准或按供货协议操控。

      2.2温度操控熔炼温度:正常熔炼温度操控在740~780#.精粹温度:除气除渣操控在740~760#.转炉温度:熔炼炉内铝液温度坚持在740~760#范围内,才干开端转炉。

      浇铸温度:一般操控在690~740#范围内。

      2.3熔体的净化电解铝液温度高达950#,含有硅,铁,钠,钙,磷,硼,钛,钒,锌等金属杂质和氧化铝,氟化铝,碳化铝,氮化铝等非金属夹杂物。气体含量高,抬包内电解铝液温度在760~840#时,氢含量可达0.60~1.29 mL/(100gAl)。熔体中的气体以及各种金属和非金属夹杂物的存在,会使铸锭发作安排缺点,从而影响加工制品的安排和功能,因而,用电解铝液配料出产铝合金扁铸锭时,必须对铝熔体采取愈加严格的净化处理工艺,以确保铝熔体的纯真度。在出产中,通过六次净化除渣除气,以确保熔体净化作用。

      2.3.1一次净化熔炼炉内熔体预处理电解铝液注入熔炼炉满炉后,按熔体分量的0.1%~0.2%向熔体外表撒入粉状除渣剂,电磁拌和12min并静置20min后,扒去铝液外表浮渣。通过熔体预处理,能够开端除掉从电解槽带来的氧化铝夹渣,并削减炉壁挂渣。

      2.3.2二次净化熔炼炉内除渣除气精粹待炉料悉数熔化且铝液温度抵达740~760#后,电磁拌和10~15min,使铝液上下外表的温度和炉内合金化学成分均匀,再次扒去熔体外表浮渣后进行取样剖析,成分调整合格后参加氯盐精粹剂精粹,精粹剂用量为熔体分量的0.2%~0.3%,再次对熔体进行电磁拌和12~24min.通过电磁拌和,使铝液上下外表的温度及炉内合金化学成分均匀的一起,可使熔体在电磁拌和力的作用下运动,与熔剂能够充沛接触,从而能够进步精粹作用。精粹结束,向熔体外表均匀撒上一层除渣剂,静置20min后扒净熔体外表浮渣。

      由于氯盐精粹剂与铝熔体发作反响生成气态AlCl3(沸点为183#),不溶于铝液,能起到除氢精粹作用,因而,在熔炼炉内进行除渣精粹的一起也除掉部分氢。通过二次净化,完成了第二次除渣和第一次除气的目的。

      2.3.3三次净化静置炉内惰性气体吹洗精粹在静置炉内,通过炉底的透气砖向熔体均匀地吹入氮气(高镁合金用氩气)对熔体进行精粹,氮气吹入量为每个透气砖45L/min,精粹时刻30min.精粹结束后,按熔体分量的0.15%撒入除渣剂,静置20min,然后扒出外表浮渣。

      通过惰性气体吹洗精粹,能够一起完成除渣和脱氢:利用气体分压差作用完成脱氢,利用吸附作用除掉夹渣。

      2.3.4四次净化在线除气精粹选用Alpur旋转除气设备进行在线处理,精粹气体为氮气(或氩气),纯度不低于99.99%;熔体温度720~740#;转子速度为180~230r/min.Alpur在线除气设备能够发作两个方面的熔体净化作用:

      (1)除氢:利用气泡表里氢分压差将氢吸附到气泡中,并带出铝合金熔体液面而除掉氢。

      (2)除渣:Alpur设备通过散射的气泡捕捉夹渣,并将夹渣带到熔体外表而除掉。

      2.3.5五次净化在线过滤除渣出产线

      选用CFF双级泡沫陶瓷过滤板过滤,过滤箱设备2套平行过滤板,处理流速为55t/h.过滤板为双层30/50目复合泡沫陶瓷过滤板,上层过滤板的孔隙度为30目,底层过滤板的孔隙度为50目。上层孔隙度少的过滤板截住较大尺度杂质,基层孔隙度多的过滤板进一步进步过滤作用,夹渣物被隔离在过滤板上部。CFF泡沫陶瓷过滤设备能够有用除掉直径大于20m的夹渣物,过滤功率可达75%.

      2.3.6六次净化铸锭前的过滤除渣浇注口前端选用100目玻璃纤维过滤网过滤除渣,在结晶器内用专用的金属分配过滤袋进行最后一道除渣净化处理,以除掉铝熔体在分配流槽和进入结晶器时所发作的氧化铝膜。

      通过以上六道净化工序后,除气除渣作用显着:氢含量低于0.15mL/(100gAl),取试样做金相低倍实验,未发现夹渣。

      2.4晶粒细化

      选用炉外在线添加铝钛硼丝来细化晶粒,细化剂的添加位置坐落静置炉出口与Alpur旋转除气设备金属入口之间的流槽中。此处熔体温度较高,细化剂易于充沛溶解,并在除气箱中遭到充沛拌和,使异质晶核在整个熔体中散布更均匀,细化作用好。

      3铸造工艺参数设定和操控

      低液位铸造技能选用%菜单&式出产工艺,不同的合金,不同的铸造条件需求拟定不同的工艺菜单,一旦菜单选定,铸造过程便由计算机全自动操控。首要铸造工艺参数包含:结晶器填充速度,金属流量操控销开口度,结晶器金属液面高度,冷却水流量,铸造速度等。

      3.1结晶器填充速度结晶器填充速度即金属液面填充速度,它与金属液位高度和金属流量操控销开口度相对应,首要用于铸造开端前引锭头的铝液填充操控。一个杰出的铸造最初,需求依据浇注温度,合金特性和预设定液面高度来设定结晶器填充速度参数。

      当铝液填充抵达预设定开端液面高度时,铸造便开端。预设定液面高度一守时,结晶器填充速度越快,则填充时刻越短,结晶器内熔体温度越高,金属来不及在LHC引锭头中构成一个固体凝壳,因而,快速填充可能会形成铸锭底部开裂,底部翘曲过大或金属从头熔化。缓慢均匀的金属填充,能够在引锭头构成较厚的凝壳,较厚的凝壳能抵制翘曲和从头熔化。可是,填充时刻过长会导致冷隔。

      3.2金属流量操控销开口度预设定操控销开口度,一般是从第一个到最后一个逐步添加,使金属从第一个结晶器到最后一个结晶器的填充速度均匀,确保各结晶器液面高度一致,结晶均匀,避免金属走漏。

      3.3结晶器金属液面高度金属液面高度,是指从结晶器大视点冷却水喷发孔的底部量起的金属液面高度。铸造出产中需求设定铸造开端液面高度,底部翘曲阶段的液面高度和安稳铸造阶段的液面高度。

      当金属填充抵达预设定铸造开端液面高度时,铸造开端。当铸造长度抵达25~30mm时,液面高度曲线快速向上倾斜大约12~30mm,这是由于在刚刚发作底部翘曲时通过进步液面高度,以避免窄面金属凝结过快而发作过量翘曲。接着液面逐步进步,并在二次翘曲阶段坚持最高水平,以避免底部冷隔。铸造长度抵达125~200mm后,金属液面高度缓慢地向下下降到安稳铸造阶段液面高度。

      在铸造开端期间的金属液面,比安稳铸造状况期间的高一些。这是由于较高的金属液面,可使铸造最初更容易成功,不易发作金属走漏,避免铸造最初几分钟里扁锭小面发作冷隔,并可有用操控翘曲。

      液面高度的设定与铸造速度有关,铸造速度越快,则金属液面应越低,以确保获得杰出的外表质量;铸造速度越慢,则应进步金属液面以避免金属凝结过快。

      液面高度参数设定还与合金性质,冷却水温度有关。

      3.4冷却水操控LHC低液位组合结晶器具有对称的上下两个水腔,每个水腔都有自己的成套喷水孔,高冲击角喷孔与低冲击角喷孔独立操控,窄面与宽面的冷却水也独立操控。冷却水操控与引锭头填充和液面高度合作,能够取代传统DC铸造扁锭时的铺底工艺,结晶器的窄面也不需求带缺口。

      针对不同的合金,能够为铸造开端设定不同的冷却水喷发方法。关于软合金,在铸造开端时只翻开宽面上的二次水喷嘴,使用低水流量喷发冷却,这可有用操控铸锭底部翘曲量。关于裂纹倾向大的合金,铸造开端时,应一起翻开大面和小面的两套水喷嘴,这样既能较好地操控底部翘曲,又可避免底部开裂。

      铸造开端的水流量操控,关于能否成功铸造和铸锭质量非常重要,假如流量太低,外表就会太热,导致过量的熔析,开裂和金属走漏;假如流量太高,则导致过多的翘曲。

      3.5铸造速度铸造速度与合金的性质,扁锭标准,金属液面高度和金属填充速度以及冷却水操控有关。设定铸造速度参数的关键是确认开端速度,速度进步斜线和安稳铸造速度。不同的合金选用不同的开端速度,一般开端速度在32~40mm/min.较高的开端速度能够避免冷隔的发作,可是较高的开端速度会进步结晶器内熔体温度,液穴加深,凝壳减薄,容易引起开裂。而较慢的开端速度可能添加翘曲量。开端速度在铸造长度为0~75mm一般坚持恒定,从铸造长度75mm开端到400mm作线性添加,最后进入安稳状况。速度斜线的长度一般随着合金不同和水的温度而改变:裂纹倾向大的合金或者冷却水温度较高时速度斜线则较长,裂纹倾向小的合金或者冷却水温度较低时则速度斜线较短。图3是典型的铸造速度曲线。

      4结语

    低液位组合结晶器全自动铸造技能比传统的DC铸造技能出产的铸锭安排愈加细密,外表润滑,偏析区图3典型的铸造速度曲线Fig.3Typicalcurveofcastingspeed(壳区)减薄,铸锭厚差和底部翘曲能够有用操控,在热轧时可削减扁锭铣和热轧切边量。用电解铝液与固体冷料合理配料,通过6道净化工序后,可为低液位铸造高精度铝板带出产用扁锭预备纯真度高的铝合金熔体。浇注温度,引锭头填充速度,金属流量操控销开口度,结晶器金属液面高度,冷却水流量,铸造速度等首要铸造工艺参数互相影响,出产中应依据合金性质,铸锭标准和铸造条件等,设定最佳铸造工艺参数,才干出产出优质的铝板带热轧锭坯。


     

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