本发明属于铝合金棒材的制备领域，涉及一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺。
背景技术：
：铝及铝合金在熔炼铸造过程中，熔体内溶解的氢原子在铸造凝固时析出后容易形成气泡，导致铝及铝合金铸锭或铸件产生缺陷。同时在熔炼过程中熔体与空气反应形成氧化物，卷入熔体导致其纯净度降低，若在后序生产中未将其除去，则在铸锭或铸件中形成氧化物夹杂，影响制品性能。因此在铝及铝合金生产中必须通过精炼处理，降低氢含量和除去夹杂物。铝及铝合金在铸造凝固过程中，如果没有外加晶粒细化剂。则熔体中没有异质形核，那么在凝固过程中将导致晶粒粗大，影响铸锭或铸件性能。在铝合金铸锭的制备过程中，为了减小铝合金铸锭内强化相的尺寸，现有技术，在铝液精炼过程中通常向溶液内加入铝钛硼丝细化剂来减小铝合金铸锭内强化相的尺寸，但是6系铝合金铸锭过程加入现有铝钛硼丝细化剂会产生少量气泡，使得铝合金铸锭内部组织分布不均匀，容易产生裂纹，最终制备的铝合金型材力学性能不能达到生产要求，因此有必要研制一种新的细化剂代替al-ti-b细化剂以及通过该细化剂铸造铝合金铸棒的方法。技术实现要素：有鉴于此，本发明为了解决现有的6系铝合金在铸锭过程中会产生气泡，使得铝合金铸锭内部组织分布不均匀，容易产生裂纹的问题，提供一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，通过该生产工艺可以大大的减少铸锭过程中气泡的产生，降低铸锭裂纹的几率，提高成品率。为达到上述目的，本发明提供一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，包括以下步骤：a、将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀搅拌混合后熔炼为液态铝合金，熔炼温度为710～760℃；b、将熔炼炉中加入精炼剂进行精炼，精炼温度为730～740℃，精炼时间为15～20min，精炼后的铝液静置30～40min，精炼过程中同时通过电磁搅拌装置均匀搅拌，其中精炼剂的用量要求为：0.7～1.0kg/tal；c、将精炼后的铝液熔炼炉中加入细化剂进行在线细化，细化剂的添加量为0.5～1.0kg/tal，其中细化剂的制备工艺为：a、通过气体雾化装置制备al5cuti2，al5cuti2的熔融温度1500～1600℃，气体雾化装置的喷嘴直径为2～3mm，气体雾化装置的高压气体压力为4～5mpa，al、cu和ti的物质量之比为5∶1∶2；b、将上述制备的al5cuti2用筛子分级选取出75～150μm的颗粒；c、将上述筛分的al5cuti2与纯度≥99.9％的铝按照1∶9的比例混合，并向混合物中加入0.2～0.5份硬脂酸盐后混合均匀；d、将上述混合物通过等离子体烧结装置烧结制备成细化剂，其中烧结温度为500～600℃，升温速度1.67℃/秒，烧结时间为5min，成型压力为45mpa；d、将细化后的铝液通过泡沫陶瓷过滤板进行过滤；e、采用石墨转子对熔炼炉中铝液进行二次除杂，熔炼炉中通入高纯惰性气体作为保护气体，石墨转子的转速为350～400r/min，熔体温度为725～730℃，熔体的氢含量控制在0.12ml/100gal以内；f、将二次除杂后的铝液转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为730～740℃，铸造速度为20～22mm/min，单支水流量300～310l/min，其中铝液铸造开始时先放少量铝液缓慢流进结晶器，当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50～70s时开始铸造，铸造结束后先关闭铸造冷却水，待铝合金铸棒尾端完全凝固后将铸造后的铝合金铸棒运输到指定位置。进一步，步骤a中铝合金原料按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序进行投料。进一步，步骤a通过搅拌、扒渣的步骤除去铝液中的大杂质，每隔10min搅拌一次，每次搅拌10min。进一步，步骤b中精炼剂采用喷粉机加入或者将精炼剂均匀的撒入铝液中，再吹入氩气并打开电磁搅拌振动器，使精炼剂与铝液充分接触。进一步，步骤b中精炼剂的成分为23～28％的nacl、20～40％的kcl和40～60％的mgcl2。进一步，步骤c中al5cuti2的熔融温度1550℃，气体雾化装置的喷嘴直径为2mm，气体雾化装置的高压气体压力为4mpa。进一步，步骤c中等离子体烧结装置的烧结温度为500℃。进一步，将步骤c细化后的铝液中注入超声频率为30khz的超声波。进一步，步骤d泡沫陶瓷过滤板过滤前加热20～40min，加热温度为750～800℃。进一步，步骤e采用浓度为99％的氮气或者氩气对细化后铝液从炉底进行吹气，吹气时间为25～35min。本发明的有益效果在于：1、本发明所公开的高强6系铝合金铸棒的生产工艺，用本发明al5cuti2细化剂代替现有普通al-ti-b细化剂，将熔炼后的铝液熔炼精炼，进而制备出优质的铝合金铸锭，铝合金铸锭中铝合金的晶粒尺寸可以大大的降低，铝合金晶粒可以降低到20～80μm，其他共晶晶粒可以降低到9μm左右，铝合金铸锭内部的组织成分更佳均匀，提高了铝合金铸锭的机械强度。通过该铝合金铸锭制备的铝合金型材在挤压过程中，不会产生由于温度高或者挤压速度快导致晶粒长大，影响铝合金型材力学性能的问题。2、本发明所公开的高强6系铝合金铸棒的生产工艺，采用al5cuti2代替传统的al-ti-b细化剂，使铸锭内部的组织成分更佳均匀，提高了铸锭的机械强度，提高铸锭的质量，除去铝液中的气泡，降低铝锭表面裂纹的现象，提高了铝合金铸棒的成品率，成品率能够达到99％。具体实施方式下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例1一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，包括以下步骤：a、按比例确定待铸造6082铝合金的各成分，按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序进行投料，控制熔炼温度为710℃；b、将上述熔体进行搅拌、扒渣等步骤除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟；c、精炼温度控制在730℃，精炼剂的用量要求为：0.7kg/tal，精炼剂的成分为23％的nacl、20％的kcl和57％的mgcl2。精炼剂必须用喷粉机加入，或者去掉包装袋，把粉末均匀的撒入铝液中，再吹入氩气并打开电磁搅拌振动器，使精炼剂与铝液充分接触后，静置30min；d、添加下述制备的细化剂进行在线细化，添加量控制在每吨0.5kg，其中细化剂的制备工艺为：a、通过气体雾化装置制备al5cuti2，熔融温度1550℃，喷嘴尺寸为2mm，高压气体压力为4mpa，其中al、cu和ti的物质量之比为5∶1∶2；b、将上述制备的al5cuti2用筛子分级选取出75μm的颗粒；c、将上述筛分的al5cuti2与纯度≥99.9％的铝按照1∶9的比例混合，并向混合物中加入0.2份硬脂酸盐后混合均匀；d、将上述混合物通过等离子体烧结装置烧结制备成细化剂，其中烧结温度为500℃，升温速度1.67℃/秒，烧结时间为5min，成型压力为45mpa；e、将超声波注入熔融的铝液中，控制超声波的频率为30khz；f、使用泡沫陶瓷过滤板对铝液进行过滤，使用前，应先加热过滤板20min，加热温度为800℃；g、采用石墨转子对铝液进行最后一步的除杂，保护气体为氩气，吹气时间为25min，每个石墨转子的转速控制在350r/min，温度控制在725℃，熔体的氢含量控制在0.12ml/100gal以内；h、将除渣后的铝液转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为730℃，铸造速度为20mm/min，单支水流量300l/min，其中铝液铸造开始时先放少量铝液缓慢流进结晶器，当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50s时开始铸造，铸造结束后先关闭铸造冷却水，待铝合金铸棒尾端完全凝固后将铸造后的铝合金铸棒运输到指定位置。实施例2一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，包括以下步骤：a、按比例确定待铸造6082铝合金的各成分，按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序进行投料，控制熔炼温度为760℃；b、将上述熔体进行搅拌、扒渣等步骤除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟；c、精炼温度控制在740℃，精炼剂的用量要求为：1.0kg/tal，精炼剂的成分为28％的nacl、20％的kcl和52％的mgcl2。精炼剂必须用喷粉机加入，或者去掉包装袋，把粉末均匀的撒入铝液中，再吹入氩气并打开电磁搅拌振动器，使精炼剂与铝液充分接触后，静置40min；d、添加下述制备的细化剂进行在线细化，添加量控制在每吨1.0kg，其中细化剂的制备工艺为：a、通过气体雾化装置制备al5cuti2，熔融温度1550℃，喷嘴尺寸为2mm，高压气体压力为4mpa，其中al、cu和ti的物质量之比为5∶1∶2；b、将上述制备的al5cuti2用筛子分级选取出100μm的颗粒；c、将上述筛分的al5cuti2与纯度≥99.9％的铝按照1∶9的比例混合，并向混合物中加入少量硬脂酸盐后混合均匀；d、将上述混合物通过等离子体烧结装置烧结制备成细化剂，其中烧结温度为500℃，升温速度1.67℃/秒，烧结时间为5min，成型压力为45mpa；e、将超声波注入熔融的铝液中，控制超声波的频率为30khz；f、使用泡沫陶瓷过滤板对铝液进行过滤，使用前，应先加热过滤板40min，加热温度为760℃；g、采用石墨转子对铝液进行最后一步的除杂，保护气体为氩气，吹气时间为35min，每个石墨转子的转速控制在400r/min，温度控制在730℃，熔体的氢含量控制在0.12ml/100gal以内；h、将除渣后的铝液转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为740℃，铸造速度为22mm/min，单支水流量310l/min，其中铝液铸造开始时先放少量铝液缓慢流进结晶器，当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持70s时开始铸造，铸造结束后先关闭铸造冷却水，待铝合金铸棒尾端完全凝固后将铸造后的铝合金铸棒运输到指定位置。实施例3一种高强6系铝合金铸棒的生产工艺，包括以下步骤：a、按比例确定待铸造6082铝合金的各成分，按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序进行投料，控制熔炼温度为710℃；b、将上述熔体进行搅拌、扒渣等步骤除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟；c、精炼温度控制在730℃～740℃，精炼剂的用量要求为：0.9kg/tal，精炼剂的成分为25％的nacl、25％的kcl和50％的mgcl2。精炼剂必须用喷粉机加入，或者去掉包装袋，把粉末均匀的撒入铝液中，再吹入氩气并打开电磁搅拌振动器，使精炼剂与铝液充分接触后，静置13min；d、添加下述制备的细化剂进行在线细化，添加量控制在每吨1.0kg之间，其中细化剂的制备工艺为：a、通过气体雾化装置制备al5cuti2，熔融温度1550℃，喷嘴尺寸为2mm，高压气体压力为4mpa，其中al、cu和ti的物质量之比为5∶1∶2；b、将上述制备的al5cuti2用筛子分级选取出100μm的颗粒；c、将上述筛分的al5cuti2与纯度≥99.9％的铝按照1∶9的比例混合，并向混合物中加入少量硬脂酸盐后混合均匀；d、将上述混合物通过等离子体烧结装置烧结制备成细化剂，其中烧结温度为500℃，升温速度1.67℃/秒，烧结时间为5min，成型压力为45mpa；e、将超声波注入熔融的铝液中，控制超声波的频率为30khz；f、使用泡沫陶瓷过滤板对铝液进行过滤，使用前，应先加热过滤板30min，加热温度为760℃；g、采用石墨转子对铝液进行最后一步的除杂，保护气体为氩气，吹气时间为30min，每个石墨转子的转速控制在400r/min，温度控制在725℃，熔体的氢含量控制在0.12ml/100gal以内；h、将除渣后的铝液转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为730℃，铸造速度为20mm/min，单支水流量300l/min，其中铝液铸造开始时先放少量铝液缓慢流进结晶器，当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持60s时开始铸造，铸造结束后先关闭铸造冷却水，待铝合金铸棒尾端完全凝固后将铸造后的铝合金铸棒运输到指定位置。对比例一种6系铝合金铸棒的生产工艺，包括以下步骤：a、按比例确定待铸造6082铝合金的各成分，按照先高熔点、后低熔点、先大密度、后小密度的顺序进行投料，控制熔炼温度为710℃；b、将上述熔体进行搅拌、扒渣等步骤除去铝液中的大杂质，每隔10分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟；c、精炼温度控制在730℃，精炼剂的用量要求为：1kg/tal，精炼剂的成分为23％的nacl、20％的kcl和57％的mgcl2。精炼剂必须用喷粉机加入，或者去掉包装袋，把粉末均匀的撒入铝液中，再吹入氩气并打开电磁搅拌振动器，使精炼剂与铝液充分接触后，静置15min；d、添加al-ti-b细化剂进行在线细化，添加量控制在每吨0.5kg；e、将超声波注入熔融的铝液中，控制超声波的频率为30khz；f、使用泡沫陶瓷过滤板对铝液进行过滤，使用前，应先加热过滤板20min，加热温度为760℃；g、采用石墨转子对铝液进行最后一步的除杂，保护气体为氩气，吹气时间为25min，每个石墨转子的转速控制在350r/min，温度控制在715℃，溶体的氢含量控制在0.15ml/100gal以内；h、将除渣后的铝液转入熔铸静置炉中，对静置炉中的铝液采用半连续铸造法进行铸造，铸造温度为730℃，铸造速度为20mm/min，单支水流量300l/min，其中铝液铸造开始时先放少量铝液缓慢流进结晶器，当铝液升至结晶器石墨环下方1/3处保持50s时开始铸造，铸造结束后先关闭铸造冷却水，待铝合金铸棒尾端完全凝固后将铸造后的铝合金铸棒运输到指定位置。实施例1～3和对比例制备的6系铝合金铸棒的成品率和含氢量的实验数据见表一：表一实施例1实施例2实施例3对比例成品率(％)99％99.4％99.2％96％含氢量(ml/100g)0.120.110.10.08由表一可以看到，通过本发明高强6系铝合金铸棒生产工艺制备的铝合金铸棒成品率基本达到99％以上，含氢量能够达到0.12ml/g，铝合金铸棒表面裂纹现象得到了抑制。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12