[发明专利]一种高通量铝合金高连铸连轧坯锭的组织细化和均匀化方法

说明书

本发明公开了一种高通量铝合金高连铸连轧坯锭的组织细化和均匀化方法，它主要包括电解工艺、熔炼工艺和连铸连轧工艺。该方法在保证高通量连铸连轧坯锭的成分均匀的同时，还保证铸坯组织的细化、均匀化和减少成分偏析。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，主要的应用领域为铝或铝合金的连铸连轧坯锭的熔铸处理，具体涉及一种高通量铝合金高连铸连轧坯锭的组织细化和均匀化方法。

背景技术

铝及铝合金板材具有比强度高，耐蚀性能好，加工性能好及焊接性能优良等特点，广泛应用于交通运输、航空航天、化学化工以及医疗器械等国民经济和国防军工等领域。目前，铝及铝合金板材广泛采用双辊式铸轧工艺和直冷式铸锭热轧工艺进行生产，存在工序多、流程长、能耗大、成本高等问题。连铸连轧工艺是将铸造过程与轧制过程集合到同一条生产线上，在连续铸造机后面配置热轧机，在连续铸造板坯还没有冷却到再结晶温度以下，板(杆)坯就在轧机的轧制力作用下发生塑性变形的板材制备工艺,因此，连铸连轧工艺的凝固结晶过程与轧制变形过程是连续完成的，具有短流程,节能降耗,降低生产成本等工艺优势。由于铝合金成分复杂，连铸过程的铸坯冷却速度高，铸、轧间不能进行均匀化退火等问题，铸造组织中易产生成分偏析，组织不均，影响后续的铸坯板加工性能。因此，要想获得高质量连铸连轧板材，有必要根据铝合金的连铸连轧特点，开发出新型兼顾连铸连轧铸坯成分均匀性和组织均匀性的新型熔体处理工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高通量铝合金高连铸连轧坯锭的组织细化和均匀化方法，该方法通过电解法制备铝合金原液，利用纯铝电解过程中所产生的磁场、电场和温度场的综合物理效应，增强合金元素的合金化效果，通过超声波处理使晶粒细化效果更优，实现高通量连铸连轧坯锭的成分均匀，保证铸坯组织的细化、均匀化和减少成分偏析的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种高通量铝合金高连铸连轧坯锭的组织细化和均匀化方法，它主要包括电解工艺、熔炼工艺和连铸连轧工艺：

第一步、电解工艺

钛金属氧化物与Al₂O₃置入工业电解槽中完成合金化得到高钛铝电解液，以合金铝液中钛元素含量为0.1-0.3％范围为准；钛金属氧化物的纯度98％，粒度0.1-0.8mm粒料；

第二步、熔炼工艺

a、抽取高钛铝电解液放入熔炼炉中；

b、在熔炉中加入普通电解铝液，把高钛铝电解液稀释；

c、采用直径10mm的棒状AlTi5B钛丝进行晶粒细化，通过送丝机构将钛丝加入SNIF前的流槽内，保证铝液中有上述比例的钛元素；保证合金中最后的Ti元素的含量在0.016-0.020％范围内；

d、在线除气、除杂、测氢：通过SNIF除气装置进行在线处理，精炼用气为Ar+1.0％Cl₂气；采用过滤箱单级过滤，过滤板采用进口50目，每100T切换一次过滤箱，切换熔炉20min内不允许切换过滤箱；要求前箱铝液氢含量小于0.10ml/100gAl；

e、超声辅助熔体净化除气：通过在流槽和前箱施加超声波对熔体进行净化除气，所述超声振动系统包括超声电源、超声换能器、变幅杆及辐射杆，超声电源输出功率为2-4kW，振动频率为15-30kHz，所述辐射杆的长度为490mm，直径为50mm；所述施加方式为将辐射杆自上而下垂直导入熔体中，对熔体持续施加超声；超声波振荡器引入铝液前要预热至与铝液接近温度；引入超声波振荡器的数量根据需处理的熔体体积和速度确定，并以垂直置入的方式均匀分布在前箱中；超声波振荡器在前箱的布置及超声功率设定要保证超声波振荡器工作时不能引起结晶器液面波动；超声波振荡器在前箱布置的位置要保证超声波辐射到结晶器前沿铝熔体固液两相区的范围最大化；

第三步、连铸连轧工艺