[发明专利]一种双冷场连续制备高品质铝合金扁锭的工艺

说明书

本发明涉及一种双冷场连续制备高品质铝合金扁锭的工艺，属于铝合金铸造领域。一种双冷场连续制备高品质铝合金扁锭的工艺，所述工艺在扁锭半连续铸造过程中，向矩形分流孔与结晶器侧壁之间形成的矩形区域内插入若干与铝合金熔体成分相同的铝合金冷料；所述铝合金冷料在铸造过程中持续插入熔体中，使熔体温度保持在铝合金液相线温度或高于液相线温度10℃以内，所述铝合金冷料为实心铝合金板材；所述矩形分流孔与结晶器侧壁之间形成的矩形区域宽度为矩形分流孔的长度，长度为分流孔与结晶器侧壁内壁间的1/8～3/4区段。利用本发明生产的铸锭晶粒细小，成分均匀，合金铸锭内部质量得到大幅度提高，改善了合金的加工性。

技术领域

本发明涉及一种双冷场连续制备高品质铝合金扁锭的工艺，属于铝合金铸造领域。

背景技术

铝合金作为汽车、高速列车、飞机和航天器、坦克等工业产品轻量化的首选材料，在航空航天、交通运输、军工等行业应用十分广泛。例如，大型铝制货车需求的易于加工的厚铝板，列车的车体外板及车顶板、飞机蒙皮板、大型铝合金型材制作坦克或装甲车的车厢外壳、盖板、甲板、隔板，而这些材料的制备是建立在大规格高品质的铝合金扁锭的基础上，国内外普遍采用直冷式半连续铸造法生产铝合金扁锭。

直冷式半连续铸造工艺可以实现工艺流程的自动化，提高生产效率，节约生产成本，可以保证产品的质量且铝合金收得率高，是铝合金工业生产中极为重要且应用广泛的凝固手段。但是，在铸造过程中，熔体形成凝固坯壳后，由于收缩而与结晶器内壁脱离，产生间隙，充满空气的间隙会使铸锭的导热能力下降，这使凝固坯壳在喷水二次冷却前温度升高，局部出现重熔，金属液压力把凝固前沿的溶质富集层推向表面，容易在铸锭表层形成偏析瘤，造成铸锭的表面质量下降；而且直接水冷半连续铸造由于熔体内外冷却强度不一样，铸锭心部和边部的温差较大，导致横截面上心部晶粒组织较为粗大，合金元素宏观偏析。中国专利CN104109784A公布了一种超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金大规格扁铸锭及其制造方法，该方法使用的引锭头上底面呈双曲面，并且引锭头上覆盖有垫片，在结晶器底部安装刮水器。该发明不需纯铝铺底，并且扁锭表面壳层薄，铸锭表面质量提高，但该发明没有改善铸锭边部与心部温差较大的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种可以改善铸造过程中熔体心部与边部温差较大，提高生产效率的制备大规格高质量的铝合金扁锭的工艺，其主要思想为在铝合金扁锭半连续铸造的基础上，向分流盘下方的分流孔至结晶器内壁的矩形区域内插入多根材料成分与熔体相同的铝合金冷料，在传热的作用下，冷料迅速熔化，这为心部熔体提供了一个冷却场，有效地解决了大规格铸锭铸造过程中心部冷却较慢的问题。

一种双冷场连续制备高品质铝合金扁锭的工艺，所述工艺利用至少一个长方体形分流盘将熔体导入结晶器，所述分流盘矩形横截面的长边与结晶器矩形横截面的长边相平行；所述长方体形分流盘的两个相对的面上设有若干个相同的矩形分流孔，所述分流孔位于分流盘两个矩形宽边侧壁的底部且对称分布；

在扁锭半连续铸造过程中，向矩形分流孔与结晶器侧壁之间形成的矩形区域内插入若干与铝合金熔体成分相同的铝合金冷料；所述铝合金冷料在铸造过程中持续插入熔体中，使熔体温度保持在铝合金液相线温度或高于液相线温度10℃以内，

其中，所述的分流盘数量为单个时，矩形分流盘的中心与结晶器截面中心重合；所述分流盘为多个时，分流盘尺寸相同且多个分流盘按分流盘的中心在结晶器截面长边上的中心线设置；分流盘间的间距相同且分流盘间距不超过分流盘的宽度；

所述铝合金冷料为实心铝合金板材；所述矩形分流孔与结晶器侧壁之间形成的矩形区域宽度为矩形分流孔的长度，长度为分流孔与结晶器侧壁内壁间的1/8～3/4区段。