[发明专利]一种超大规格铝合金扁锭及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金铸造领域，具体地说是涉及一种超大规格铝合金扁锭及其铸造方法。

背景技术

5083属于Al-Mg-Si系合金，使用范围广泛，特别是建筑业离不开此合金，是最有前途的合金。它耐蚀性好，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度。5083合金中主要合金元素为Mg。Mg能提高流动性，改善加工性能，可提高强度和屈服极限，提高合金的切削加工性，但加入量大时，铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，易导致热裂和形成疏松并降低伸长率，增大合金的粘性，因此要严格控制含量。Si可增加抗拉强度，提高合金流动性，减小收缩率和热裂倾向性，降低热膨胀系数，提高气密性、耐磨性、耐蚀性和导热性，但加入量大时，会导致切削加工困难。钛（Ti）加入量适当能细化晶粒，防止出现粗晶，而且有抑制羽毛状晶的作用。

由于5083铝合金的化学成分和晶相组成都极为复杂，因此合金中主要元素含量、配比以及杂质含量对铸锭和成品的组织和性能有很大的影响。现有的5083铸态铝合金力学性能如下：

抗拉强度 σ_b (MPa)：≥110；

屈服强度 σ _0.2 (MPa)：≥110；

伸长率 δ₅ (％)：≥12；

5083的主要合金元素为镁，具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性，中等强度，用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。但是目前国内最大的5083铸造铝合金扁锭为600×2200mm，扁锭的规格限制了轧制和锻造成品的规格，使成品的应用范围不够广，在某些大型飞机上无法使用单块中厚板，需要通过焊接或铆接完成。使用现有铸造技术生产的5083大规格铝合金扁锭经常出现粗晶组织，且扁锭表面容易出现拉痕，因此限制其规格及运用范围。因此需要开发新的大规格扁锭以适应市场需求，同时保证其质量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的5083铝合金力学性能低，铸造出的扁锭规格小，不能适应市场需要及铝合金扁锭易出现粗晶组织、扁锭易开裂和表面拉痕的问题，提供一种利用5083铝合金铸造出650×2750mm的超大规格铝合金扁锭及其铸造方法。

本发明的技术方案：

本发明的超大规格铝合金扁锭的合金成分质量百分比如下：

Si : 0.00～0.40        Fe : 0.00～0.40          Cu : 0.00～0.10  

Mn : 0.40～1.00       Mg : 4.00～4.90          Cr : 0.05～0.25

Zn : 0.00～0.25        Ti : 0.00～0.15           余量为Al

各组分质量百分比之和为100%。

本发明的超大规格铝合金扁锭铸造方法包括如下步骤：

（1）配料

根据合金成分计算纯度为99.7%的重熔铝锭和5083铝合金返回料用量，然后进行混合配料，5083铝合金返回料用量占总投入量的百分比为0.1~60％，计算称量好的Mn中间合和AlCr75中间合金备用。

（2）熔炼

a. 将配好的重熔铝锭和5083铝合金返回料投入熔炼炉中加热，再添加AlMn75中间合金、AlCr75中间合金；熔炼炉中加热至炉料融化，则启动炉底的电磁搅拌装置搅拌10min~30min，促进炉内铝液温度和成分的均匀，加速固体原料的融化； 

b. 待炉内固态金属全部融化，铝液温度达到735℃~755℃，转入保温炉。

（3）保温

炉料在保温炉内保温，温度控制在735℃~755℃，先铝液成分进行检测，然后先加入AlMn75中间合金进行成分调整，再添加AlTi6，纯镁锭调整成分，成分调整完成后进行初级精炼10min～15min，初级精炼氩气流量50~60L/min，初级精炼过程中保持搅拌，清理浮渣。

（4）在线除气精炼、晶粒细化和过滤

a、启动保温炉倾翻系统，使铝液注入流槽，经过除气装置进行在线除气精炼，除氢气，转子氩气流量150~180L/min，转子转速400 ~ 500rpm/min。

b、晶粒细化是在除气装置之后，进入过滤装置之前，在铝液中加入铝钛硼晶粒细化剂进行晶粒细化，其加入量为1~1.5 kg/t Al。

c、晶粒细化之后进入过滤装置过滤，让铝液经过过滤箱去除更细微的杂质，达到提纯目的。