[发明专利]一种控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法

说明书

本发明涉及金属熔炼技术领域，提供了控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法。本发明在结晶器内施加多源超声振动系统辅助熔体凝固，当铸锭的直径大于等于1m小于1.2m时，施加4套超声振动系统，当铸锭的直径大于等于1.2m小于等于1.4m时，施加4套、5套或7套超声振动系统。本发明针对大直径规格的2219铝合金圆锭铸造，利用多个超声振动源在结晶器中的熔池内协同作用辅助铸锭凝固，全区域、广覆盖地向熔池内施加超声波，尽可能地扩大超声波的传播范围，增强外加超声能场对熔体凝固过程能场体系的均衡调控，提高组织与成分的均匀性，尤其是可以大幅度降低2219合金成分的偏析。

技术领域

本发明涉及金属熔炼技术领域，特别涉及一种控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法。

背景技术

我国航空航天事业越来越朝着整体化、大型化方向发展，大规格铝合金构件制造对大规格铸锭坯料的质量要求也越来越高。2219铝合金由于其优异的性能广泛应用于航空航天等领域，但是随着直径的增大尤其当直径达到1m以上时，铸锭组织与成分存在严重不均匀以及共晶相粗大且偏聚等问题，锭坯质量无法满足技术要求。

目前高强铝合金铸锭的制造普遍采用立式半连续铸造，半连续铸造具有生产效率高、所得锭坯组织致密等优点，但是随着铝合金圆铸锭直径的增大，铸锭芯部冷却缓慢、熔体温度场与流场分布极度不均匀，最终制备的大直径半连续铸造高强铝合金铸锭存在成分偏析严重、组织粗大不均匀、心部结晶相富集偏聚等问题。针对小规格半连续铸造的传热不均匀问题，一般采用铸造工艺参数的优化，如浇注温度、浇注速度、冷却水流量等，可以改善熔池内的温度分布，提升铸锭组织均匀性，但涉及到大直径铸锭，工艺参数的调整无法改变现有半连续铸造过程中心传热缓慢的问题，进而无法有效改善大直径2219铝合金圆锭成分偏析严重、心部组织粗大、结晶相富集问题，所以必须采取新型的技术及工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法。本发明针对不同直径的铸锭生产，提出了多种多源超声布控方法，能够控制大直径2219铝合金铸锭组织的成分偏析。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种控制直径1米级2219铝合金圆锭成分偏析的多源超声布控方法，包括以下步骤：

铝合金的熔体流入热顶结晶器中进行凝固和引锭，引锭开始后，在热顶结晶器中施加超声振动系统，铸造临近结束时，将超声振动系统移除，得到铝合金圆锭；

其中，当目标2219铝合金圆锭的直径大于等于1m小于1.2m时，施加4套超声振动系统，当目标2219铝合金圆锭的直径大于等于1.2m小于等于1.4m时，施加4套、5套或7套超声振动系统；

当施加4套超声振动系统时，4套超声振动系统在结晶器中心呈中心对称分布或以浇铸口中心线为轴进行对称分布；

当施加5套超声振动系统时，5套超声振动系统在以结晶器中心为圆心的圆周上均匀分布；

当施加7套超声振动系统时，1套施加在结晶器中心，剩余6套在结晶器中心呈中心对称分布或以浇铸口中心线为轴进行对称分布。

优选的，当施加4套超声振动系统时，相邻超声振动系统与结晶器中心的夹角为90°，超声振动系统与结晶器中心的距离为150～300mm。

优选的，当施加5套超声振动系统时，相邻超声振动系统与结晶器中心的夹角为72°，超声振动系统与结晶器中心的距离为150～300mm。

优选的，当施加7套超声振动系统时，除施加在结晶器中心的超声振动系统外，其余超声振动系统与结晶器中心的距离为150～300mm。

优选的，所述超声振动系统的辐射杆浸入熔体的深度为15～480mm。