[发明专利]一种Al-Zn-Cu-Mg大规格扁铸锭的制备方法

说明书

本发明公开了一种Al‑Zn‑Cu‑Mg大规格扁铸锭的制备方法，包括以下步骤：配料；准备软起料和正式料；铸造时先注入软起料，当起铸到100~400mm时迅速切换到正式料；铸造完成进行应力消除处理。通过本发明能有效解决大规格扁铸锭成分不均匀、易开裂的问题。

技术领域

本发明涉及铝合金铸锭铸造技术领域，尤其是一种Al-Zn-Cu-Mg大规格扁铸锭的制备方法。

背景技术

航空焊条领域，需要大量可热处理高强度的铝合金，而经过多年的发展，Al-Zn-Cu-Mg系铝合金由于具有较好的耐蚀性、易加工等优点，已成为常用的高等强度可热处理的强化铝合金，被广泛应用于航空航天领域。但此类合金由于合金化程度高、成分复杂、结晶温度区间宽、铸态组织塑性低，也易于导致其铸造时裂纹倾向非常大，特别是宽厚比越大时，裂纹倾向也越大，因此目前Al-Zn-Cu-Mg系铝合金铸锭的尺寸一般≤2000mm，而尺寸大于2000mm的大规格铝合金扁铸锭在国内非常少有。受限于此，国内目前生产的此类合金的板材普遍都是窄规格居多，超宽板因受铸锭坯料尺寸的限制，只能用横轧+纵轧方式生产，这种生产方式会出现成品率低、生产困难、成本高等种种问题。而随着航空航天工业的不断发展，宽幅板材(宽度大于2300mm)的需求越来越大，使用大规格铸锭生产宽幅板材将具有明显优势，其无需宽展直接纵向轧制，能减少宽展轧制道次，保证轧制过程中铸锭温降，增加轧制成功率，提高产品成品率，降低生产成本。而传统装备工艺生产的Al-Zn-Cu-Mg系铝合金铸锭规格普遍较小，而用于生产大规格铸锭，铸锭往往存在易开裂、成型困难、成分不均匀、熔体氢含量高、易产生疏松等冶金缺陷，无法满足航空货运用大规格的铸锭生产要求。

发明内容

本发明公开了一种Al-Zn-Cu-Mg大规格扁铸锭的制备方法，能有效解决大规格扁铸锭成分不均匀、易开裂的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种Al-Zn-Cu-Mg大规格扁铸锭的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照Al-Zn-Cu-Mg铝合金的成分要求进行配料,分别称取铝锭、纯镁锭、纯锌锭及其它元素所需的中间合金作为原料；

S2.准备软起料：按质量百分含量Mg=1.5~2.5%、Zn=0.3~2.0%和余量的铝，称取铝锭、纯Zn锭和纯Mg锭，再将称取的原料加入到软起炉中熔化，待熔化完成且温度高于740℃，然后向软起炉中的铝合金熔体通入Ar气体进行精炼，精炼完成得到软起料；

S3.准备正式料：将余下的铝锭、纯Mg锭、纯Zn锭以及铝铜中间合金、铝铬中间合金、铝铍中间合金投入熔炼炉里熔炼，熔炼温度为730~760℃，熔炼时间为5~8h，在熔炼过程中充分搅拌，熔炼完成后转保温炉；

S4.保温：在保温炉内加入除晶粒细化剂以外的剩余中间合金进行成分微调后得到成分合格的熔体；后通入氩气和氯气的混合气体对铝熔体进行炉内精炼；

S5.除气过滤：精炼完成以后，倾动保温炉，使铝熔体流经旋转喷头除气系统进行除气精炼，精炼气体为氩气和氯气的混合气体，除气精炼完成后进行在线过滤；

S6.在线细化晶粒：通过喂丝机向在线除气系统出口流槽的铝熔体中连续加入Al-Ti-B线晶粒细化剂进行晶粒细化处理，得经晶粒细化处理后的正式料；

S7.铸造：先将软起料通过主流槽填充到结晶器中，铸造速度为30~45mm/min，铸造温度为685~710℃，冷却水温度为25~35℃，冷却水流量为20~50m³/h，待起铸长度到100~400mm后，停止软起料的添加，迅速切换到经晶粒细化处理后的正式料继续铸造，铸造过程中冷却水压为0.02~0.08MPa，冷却水流量为35~60m³/h，铸造温度为680~710℃，铸造速度为30~45mm/min，结晶器液位高度60~100mm，铸造完成后获得铸锭半成品；