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5xxx系铝合金熔铸技术

5×××系铝合金熔铸技术

1 熔体净化技术

常采用半连续铸造将变形铝合金液体铸造成扁锭、圆锭。熔体净化主要采用熔剂净化,除去熔体中的H、Al2O3等有害杂质。以除H为主的铝熔体净化技术主要有气泡浮游法、真空处理法、超声波处理法、稀土储氢法等。在这些方法中,真空除氢净化虽效果好、无公害,但因需专用设备,投资大等缘故未获广泛应用。气泡浮游法中的采用气体净化剂的净化技术,近年获得较快的发展。在线除氢装置是各大铝熔铸厂重点研究和发展的对象,种类繁多,如采用固定喷嘴的MINT装置,还有采用旋转喷头的SNIF、Alpur装置。除气装置新的发展方向是在不断提高除气效率的同时,通过减少装置内铝液体积,消除或减少铸次间金属的放干,取消加热系统来降低运行费用,如Alcan公司开发的紧凑型除气装置ACD,该装置是在一般流槽上用多个小转子进行精炼,转子间用隔板分隔。该装置在铸次之间无金属存留,无需加热保温,运行费用大幅度下降,除气效果与传统装置相当或更好。

2 熔体过滤

随着Mg含量的增加,铝-镁合金的熔炼烧损加大,氧化夹渣增多,吸H量加大,必须严格控制工艺参数,除了在静置炉除H、除渣之外,还需要在铸造过程中,用陶瓷板、玻璃丝布等过滤杂质。用来过滤的陶瓷过滤板的制造水平不断提高,其最新的进展是挪威科技大学等正在研制的紧凑深床过滤器。过滤介质主要采用泡沫陶瓷过滤板,过滤效果好,价格低,应用广泛。泡沫陶瓷过滤板生产技术国内已基本掌握,但孔径控制方面的一些难题尚未攻克。国外产品已从15,20,30,40,50 ppi发展到60,70 ppi,同时还有不少新品种面世。较有前途的一种是Selee公司的复合过滤板,该过滤板分为上下两层,上层25.4 mm厚的孔径较大,下层25.4 mm厚的孔径较小,品种有30/50,30/60 ppi等,甚至有30/70,40/70ppi等。复合过滤板比普通过滤板的效率高,通过的金属量大,使熔体质量进一步得到保障。

3 晶粒细化技术

从上世纪60年代以来,Al-Ti-B一直是铝工业优先采用的晶体细化剂。但在含Zr和Cr的铝-镁合金中会引起TiB2中毒,造成晶粒大小不均匀。目前研究的替代产品是Al-Ti-C细化工艺,Al-Ti—C丝制备工艺比较成熟。20世纪80年代,英国AngloBlackwells公司开发了Al-6%Ti-0.02%C合金。它克服了含TiB2中间合金的缺点,但Ti/C比高(300:1),为提高所需的TiC晶核,T1加入量唷?995年SMC成功开发AI-3%Ti-0.5%C。1996年Alcoa公司开始工业应用Al-Ti-C。Al-3%Ti-0.5%C中TiC粒子数约为同体积Al-6%Ti-0.02%C的3倍,用前者取代后者,在相同添加量下TiC粒子数将增加5倍。几乎与此同时欧洲也成功研制了Al-5%Ti-0.25%C中间合金。这些合金被生产成铸块或挤压丝添加到铝-镁合金中,细化效果好。Ti在晶粒成核后限制其生长速度,同时它还可以提供成分过冷,有利于新晶核的形成,而TiC粒子起形核核心作用。

4 5xxx系铝合金带坯铸轧

铸轧工艺主要应用于1xxx系、3xxx系等软合金,对于5xxx系铝合金,只能铸轧Mg含量小于3.5%的5005、5052等低Mg铝合金。铸轧冷却速率可达到103℃/s,铸轧成品厚度为3~7mm。但是,铸轧产品可能存在表面偏析和中心偏析等铸造缺陷,而且容易遗传给成品板带材。

5 5xxx系铝合金带坯连铸

目前,世界上应用连续铸造技术的黑兹利特铸造机、劳纳铸造机、凯撒微型铸造机属于双带式连续铸造机,结构及铸造原理略有差异。铸造铝合金时冷却速率可达到102℃/s,可以铸造10~25mm 厚、镁含量达5%的5182等高Mg铝合金坯料。一般连铸机之后有单机架或多机架热连轧机,直接将铸坯轧成2~3mm的带坯。

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