一种铝合金厚板及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金厚板及其生产方法。铝合金厚板的化学成分及质量百分比为：Si 0～0.10％，Fe 0～0.20％，Mn 0.5～0.80％，Mg 4.1～4.6％,Cr0.15～0.20％，Zn 0～0.15％，Ti 0～0.10％，余量为Al。本发明通过熔炼及铸造、铣面、热轧、再结晶温度以下带温轧制、预拉伸、稳定化退火、锯切工序，使合金材料的晶粒结构与性能的完美结合，材料的力学性能、抗腐蚀性能、可焊性均满足常与海水接触及类似环境中使用的要求。
【专利说明】
一种铝合金厚板及其生产方法
技术领域
[0001 ]本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金厚板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 5083铝合金属于Al-Mg系不可热处理强化型变形铝合金，在造船业中有着广泛的 应用。由于该合金对晶间腐蚀和剥落腐蚀具有较高的敏感性，传统的加工方法是:冷变形后 进行稳定化退火处理，以改变其组织的不稳定性，消除β相的沿晶沉淀网膜，从而提高5083 合金板材的抗蚀性。目前，已有专利(CN104475477A，一种5083Η321铝合金板材的加工工艺） 中将5083铝合金铸锭依次经过铣面、加热、热粗乳、热精乳、预先退火、第一冷乳、中间退火、 第二冷却、剪切矫直，稳定化热处理、锯切定尺，得到船用5083铝合金饭材。该发明通过两次 冷乳中设置退火，并且最后进行了稳定化热处理操作，可以增加铝合金板材的力学性能以 及抗腐蚀能力。这种方法适用于乳制5083Η321的薄板，对厚板乳制，如果按上述工艺需额外 增加大型宽幅片式乳机，而且工序长且复杂
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术中的缺点，提供一种铝合金厚板及其生产方法。
[0004] 本发明采取如下技术方案：
[0005] -种铝合金厚板，其特征在于，所述铝合金厚板的化学成分及质量百分比为:Si 0 ~0.10%，Fe 0~0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr0.15~0·20%，Ζη 0~ 0.15%，Ti 0~0.10%，余量为Α1。它与ASTM Β928Μ或GB/T3190公布的标称化学成分相比， 主要合金元素更优化，Fe、Si等杂质元素更纯净，有利于提高5083H321产品的力学性能、焊 接性能及抗腐蚀性能。
[0006] -种如上述铝合金厚板的生产方法，其特征在于，所述方法包括:配料-熔炼-转 炉-炉侧精炼-静置-铸造-锯切-铣面-铸锭均匀化处理-热粗乳-再结晶温度以下 带温乳制-预拉伸-稳定化退火-成品。
[0007] 根据上述方法，其特征在于，所述方法包括：
[0008] (1)熔炼及铸造:按铝合金厚板的化学成分及质量百分比准备原材料，在720~750 °C的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50 %~60 %熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当 铝合金原材料全部熔化后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进 行炉侧Ar+C12混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间，在熔体温度 700°C~710°C条件下经在线处理，浇注成铝合金铸锭；
[0009] (2)铣面:将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面；
[0010] (3)热粗乳:将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到480 °C~570 °C，保温8-12h，然后热乳至1.2~1.3 X成品厚度的中间板材，终乳温度为330°C~410°C ;
[0011] (4)带温乳制：将步骤(3)得到的铝合金中间板材在线快速冷却至230°C~260°C， 带温乳制至成品厚度，乳制变形率为20%~30% ;
[0012] (5)稳定化退火处理:将步骤(4)得到的铝合金厚板进行永久变形量0.5~1.5%的 预拉伸变形，接着在105~120 °C退火处理，保温时间为2h~4h。
[0013] 根据上述方法，其特征在于，步骤(1)所述的熔体净化采用多级联合熔体净化技术 (即：从原铺材料选配开始，经熔炼、熔体炉内混合气体精炼、在线多级串联SNIF除气、双级 陶瓷过滤、加盖流槽预热干燥防污染等多种工艺措施，使熔体中的气体、夹渣排除，得到较 纯洁熔体的工艺技术，使铸锭冶金质量达到高纯的水平）。
[0014] 根据上述方法，其特征在于，步骤(4)在线快速冷却到再结晶温度(230~260°C)范 围内进行控温带温乳制。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 1.提供一种船用铝合金5083H321厚板，可提高了铝合金板材的抗腐蚀性能及焊接 性能。
[0017] 2.本发明生产方法中在熔体熔炼铸造过程中，熔体净化采用多级联合熔体净化技 术，使铸锭冶金质量达到高纯化的水平，使铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]<0. lml/ 100gAl;Na<2PPm;Ca<4PPm;渣<50K/kg。产品的成形性能及力学性能更优异。
[0018] 3.本发明生产方法采用以再结晶温度下带温乳制+预拉伸代替冷乳变形，使工序 流程缩短，降低了工艺成本，提高品质，获得高质量的船用铝合金厚板，具有广泛的市场前 景和显著的经济效益。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的铝合金厚板经105°C/2h退火后的晶粒组织；
[0020] 图2是本发明的铝合金厚板经105°C/4h退火后的晶粒组织；
[0021] 图3是本发明的铝合金厚板经120°C/2h退火后的晶粒组织。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的一种铝合金厚板，其化学成分及质量百分比为：Si 0~0.10%，FeO~ 0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr0.15~0·20%，Ζη 0~0.15%，Ti 0~0.10%， 余量为A1。制备方法包括:配料-熔炼-转炉-炉侧精炼-静置-铸造-锯切-铣面-铸 锭均匀化处理-热粗乳-再结晶温度以下带温乳制-预拉伸-稳定化退火-成品。
[0023]下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
[0024] 一种船用铝合金5083H321厚板，其化学成分及质量百分比如表1。
[0025] 表1该合金成分实测值(wt%)
[0026]
[0027]
[0028] 实例1~3之一任意所述的船用铝合金5083H321厚板的生产方法之一，包括以下步 骤：
[0029] (1)熔炼及铸造:按实例1~3任意所述的铝合金厚板的化学成分及质量百分比准 备原材料，其中，固体料占40 %，一、二级废料不超过40 %，其余为电解液。在720~750°C的 条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50 %~60%熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温 炉，进行炉侧Ar+C12混合气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间， 在熔体温度700~710°C条件下经在线（SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理， 浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H] =0.079ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0030] (2)铣面:将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
[0031] (3)热粗乳:将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm热热粗乳机组上乳至1.2~1.3 X成品厚度的中间板材，终乳温度 为 353°C。
[0032] (4)带温乳制:将步骤(3)得到的铝合金中间板材在线冷却250°C，带温乳制至成品 厚度20.15mm。乳制变形率为25.6%。
[0033] (5)稳定化退火处理:将步骤(4)得到的铝合金厚板进行永久变形量0.8%的预拉 伸变形。接着在105 °C退火处理，保温时间为2h。
[0034]实例1~3之一任意所述的船用铝合金5083H321厚板的生产方法之二，包括以下步 骤：
[0035] (1)熔炼及铸造:按实例1~3任意所述的铝合金厚板的化学成分及质量百分比准 备原材料，其中，固体料占35 %，一、二级废料不超过35 %，其余为电解液。在720~750°C的 条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50 %~60%熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温 炉，进行炉侧Ar+C12混合气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间， 在熔体温度700~710°C条件下经在线（SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理， 浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H] =0.073ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0036] (2)铣面:将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
[0037] (3)热粗乳:将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm热热粗乳机组上乳至1.2~1.3 X成品厚度的中间板材，终乳温度 为 334°C。
[0038] (4)带温乳制：将步骤(3)得到的铝合金中间板材在线冷却230~260°C，带温乳制 至成品厚度20.2mm。乳制变形率为25.4%。
[0039] (5)稳定化退火处理:将步骤(4)得到的铝合金厚板进行永久变形量1.0%的预拉 伸变形。接着在105 °C退火处理，保温时间为4h。
[0040] 实例1~3之一任意所述的船用铝合金5083H321厚板的生产方法之三，包括以下步 骤：
[0041] (1)熔炼及铸造:按实例1~3任意所述的铝合金厚板的化学成分及质量百分比准 备原材料，其中，固体料占40 %，一、二级废料不超过40 %，其余为电解液。在720~750°C的 条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50 %~60%熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温 炉，进行炉侧Ar+C12混合气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间， 在熔体温度700~710°C条件下经在线（SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理， 浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H] =0.081ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0042] (2)铣面:将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
[0043] (3)热粗乳:将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm热热粗乳机组上乳至1.2~1.3 X成品厚度的中间板材，终乳温度 为 356°C。
[0044] (4)带温乳制:将步骤(3)得到的铝合金中间板材在线冷却251°C，带温乳制至成品 厚度20.3mm。乳制变形率为25.8%。
[0045] (5)稳定化退火处理:将步骤(4)得到的铝合金厚板进行永久变形量1.5%的预拉 伸变形。接着在120 °C退火处理，保温时间为2h。
[0046]实例1~3所述的船用铝合金5083H321厚板的任意之一的生产方法生产厚板上取 纵向样，在室温下，按ASTM B928要求检测铝合金厚板的力学性能、抗晶间腐蚀和剥落腐蚀 性能以及焊接性能。其结果如表3所示。可见，5 0 8 3 Η 3 21厚板的综合性能较好。图1为 5083Η321经不同退火后的晶粒组织。
[0047] 表3室温下5083Η321 20mm厚板性能检测
[0048]
【主权项】
1. 一种铝合金厚板，其特征在于，所述铝合金厚板的化学成分及质量百分比为:Si O~ 0.10%，Fe O~0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr0.15~0.20%，Zn O~0.15%， Ti 0~0.10%，余量为Α1。2. -种如权利要求1所述铝合金厚板的生产方法，其特征在于，所述方法包括:配料- 熔炼-转炉-炉侧精炼-静置-铸造-锯切-铣面-铸锭均匀化处理-热粗乳-再结晶 温度以下带温乳制-预拉伸-稳定化退火-成品。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括： (1) 熔炼及铸造:按铝合金厚板的化学成分及质量百分比准备原材料，在720~750°C的 条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50 %~60%熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合 金原材料全部熔化后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉 侧Ar+C12混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间，在熔体温度700°C ~710°C条件下经在线处理，浇注成铝合金铸锭； (2) 铣面:将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面； (3) 热粗乳:将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到480°C~570°C， 保温8-12h，然后热乳至1.2~1.3 X成品厚度的中间板材，终乳温度为330°C~410°C ; (4) 带温乳制：将步骤(3)得到的铝合金中间板材在线快速冷却至230°C~260°C，带温 乳制至成品厚度，乳制变形率为20%~30% ; (5) 稳定化退火处理:将步骤(4)得到的铝合金厚板进行永久变形量0.5~1.5%的预拉 伸变形，接着在105~120°C退火处理，保温时间为2h~4h。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1)采用多级联合熔体净化技术，使铸 锭冶金质量达到高纯的水平。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)在线快速冷却到再结晶温度(280 ~340 °C)以下。
【文档编号】C22C21/08GK105908025SQ201610408921
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】吕正风, 张华 , 孟凡林, 孙学明, 罗杰, 孙玉梅, 祝贞风, 张吉松
【申请人】山东南山铝业股份有限公司, 烟台南山学院