技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
铝合金扁铸锭的制造方法。
背景技术
[0002] 双零箔铝合金扁铸锭具有良好的强度和韧性，是1xxx系合金中的典型合金，其化学成分和内在
纤维组织直接决定着双零箔的
轧制性能和
力学性能。高质量双零箔铝合金扁铸锭在轧制和使用过程中具有足够的强度和韧性，在外力作用下承受减薄
变形，防止断带或碎裂，并达到光亮均匀的表面质量。随着技术的进步及对产品性能要求的不断提高，对该合金的性能要求越来越大，传统的铸锭生产的双零铝箔针孔数基本在100～200/m2，双零铝箔针孔数高会导致双零铝箔的力学性能和表面质量。
[0003] 因此亟待研究一种高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法，满足市场对高质量双零箔铝合金扁铸锭合金铸锭的迫切需要。
发明内容
[0004] 本发明为了解决现有铸锭生产的双零铝箔针孔数过高导致的双零铝箔的强度与韧性降低问题，提出一种高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法。
[0005] 本发明高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法按以下步骤进行：
[0006] 一、熔炼：
[0007] 按质量分数为：Si:0.05～0.30％、Fe:0.7～1.3％、Cu<0.05％、Mn<0.05％、Mg<0.05％、Cr<0.05％、Ni<0.05％、Zn<0.10％、Ti<0.05％和余量为Al称取Al-Si中间合金、纯铝锭、Al-Fe中间合金作为作为熔炼原料；其中Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn和Ti为杂质；
[0008] 将称取的熔炼原料加入到燃气炉中，在
温度为700～750℃下熔炼至熔炼原料全部
熔化，然后在温度为720～750℃条件下进行搅拌熔炼10～15min，得到铝合金熔液；
[0009] 步骤一中所述搅拌速度为1.0m/s～1.5m/s；
[0010] 二、成型：
[0011] 将步骤一得到的铝合金熔液导入保温炉中，在温度为720～740℃条件下加入2#熔剂并通入氩气进行喷粉精炼20～30min，然后在温度为720～740℃和氩气保护下静置20～30min，得到
铸造熔体；铸造熔体过滤，然后采用半连续铸造将铸造熔体制成高质量双零箔铝合金扁铸锭；
[0012] 在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝至铸造熔体内Ti的质量分数为0.0049～0.0051％，B的质量分数为0.00049～0.00051％；在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝能够保证铸锭晶粒尺寸满足二级晶粒度的要求；
[0013] 步骤二所述2#熔剂按重量百分比由38～42％KCl、46％MgCl2和余量的BaCl2组成；
[0014] 步骤二所述2#熔剂的使用量为：每吨铝合金熔液添加0.9～1.1kg的2#熔剂；
[0015] 步骤二所述铸造熔体过滤时铝合金熔液依次经过两个50ppi的陶瓷过滤片；采用两个50ppi的陶瓷过滤片进行双级过滤，能够去除熔体中的夹杂物和氢气，得到的熔体纯度高，有效的保证了熔体内部质量；
[0016] 步骤二中所述半连续铸造的具体工艺为：铸造温度为720～750℃、
铸造速度为43～55mm/min、模具金属液位为90～110mm、
冷却水流量为60～130m3/h和冷却水温度为10～25℃；
[0017] 在半连续铸造过程中：铸造长度为0～120mm时，开启结晶器中的上部环形水箱，采用流量为60～65m3/h的单排冷却水进行冷却；铸造长度为120～500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为70～80m3/h的双排冷却水进行冷却，铸造长3
度大于500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为85～95m /h的双排冷却水进行冷却；
[0018] 本发明原理及有益效果为：
[0019] 一、熔体中若含氢量大，气体被隐藏在树枝晶杈间隙间内，随着结晶的进行，树枝晶杈相互搭接形成骨架，枝杈间的气体和
凝固时析出的气体无法溢出而聚集，结晶后这些气体占据的
位置成为空腔，即为气体疏松，将会降低铸锭的强度和伸长率；本发明采用2#熔剂喷粉精炼和50ppi+50ppi的双级陶瓷过滤片进行熔体过滤，有效的除去熔体中夹杂物与氢气，保证铝合金熔液氢含量<0.10ml/100mg；得到的熔体纯度高，确保了
净化效果，有效的保证了熔体内部质量；
[0020] 二、本发明半连续铸造过程中在半连续铸造前期采用单排水冷却，减少冷却强度，降低
应力，降低了
翘曲量，避免了铸锭因翘曲量过大造成铸锭漏铝或悬挂，避免底部
缺陷；后期使用双排水冷却增加了过渡期的冷却强度，避免了因过渡期铸锭冷却不够，
过热出现裂纹。采用本发明方法制备的铸锭制备的双零箔铝针孔数在50/m2以下；避免了由于针孔数过高导致的双零铝箔的强度与韧性降低问题。
附图说明
[0021] 图1为
实施例1中采用的结晶器的实物图；
[0022] 图2为图1中结晶器a处
侧壁的剖视图；图中1为上部环形水箱，2为下部环形水箱，3为上部环形排水通道，4为下部环形排水通道，5为上部冷却水排水口；6为下部冷却水排水口。具体实施方式：
[0023] 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
[0024] 具体实施方式一：本实施方式高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
[0025] 一、熔炼：
[0026] 按质量分数为：Si:0.05～0.30％、Fe:0.7～1.3％、Cu<0.05％、Mn<0.05％、Mg<0.05％、Cr<0.05％、Ni<0.05％、Zn<0.10％、Ti<0.05％和余量为Al称取Al-Si中间合金、纯铝锭、Al-Fe中间合金作为作为熔炼原料；其中Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn和Ti为杂质；
[0027] 将称取的熔炼原料加入到燃气炉中，在温度为700～750℃下熔炼至熔炼原料全部熔化，然后在温度为720～750℃条件下进行搅拌熔炼10～15min，得到铝合金熔液；
[0028] 二、成型：
[0029] 将步骤一得到的铝合金熔液导入保温炉中，在温度为720～740℃条件下加入2#熔剂并通入氩气进行喷粉精炼20～30min，然后在温度为720～740℃和氩气保护下静置20～30min，得到铸造熔体；铸造熔体过滤，然后采用半连续铸造将铸造熔体制成高质量双零箔铝合金扁铸锭；
[0030] 在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝至铸造熔体内Ti的质量分数为0.0049～0.0051％，B的质量分数为0.00049～0.00051％；在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝能够保证铸锭晶粒尺寸满足二级晶粒度的要求；
[0031] 在半连续铸造过程中：铸造长度为0～120mm时，开启结晶器中的上部环形水箱，采用流量为60～65m3/h的单排冷却水进行冷却；铸造长度为120～500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为70～80m3/h的双排冷却水进行冷却，铸造长3
度大于500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为85～95m /h的双排冷却水进行冷却；
[0032] 所述铸造熔体过滤时铝合金熔液依次经过两个50ppi的陶瓷过滤片。
[0033] 本实施方式具备以下有益效果：
[0034] 一、熔体中若含氢量大，气体被隐藏在树枝晶杈间隙间内，随着结晶的进行，树枝晶杈相互搭接形成骨架，枝杈间的气体和凝固时析出的气体无法溢出而聚集，结晶后这些气体占据的位置成为空腔，即为气体疏松，将会降低铸锭的强度和伸长率；本实施方式采用2#熔剂喷粉精炼和50ppi+50ppi的双级陶瓷过滤片进行熔体过滤，有效的除去熔体中夹杂物与氢气，保证铝合金熔液氢含量<0.10ml/100mg；得到的熔体纯度高，确保了净化效果，有效的保证了熔体内部质量；
[0035] 二、本实施方式半连续铸造过程中在半连续铸造前期采用单排水冷却，减少冷却强度，降低应力，降低了翘曲量，避免了铸锭因翘曲量过大造成铸锭漏铝或悬挂，避免底部缺陷；后期使用双排水冷却增加了过渡期的冷却强度，避免了因过渡期铸锭冷却不够，过热出现裂纹。采用本实施方式方法制备的铸锭制备的双零箔铝针孔数在50/m2以下；避免了由于针孔数过高导致的双零铝箔的强度与韧性降低问题。
[0036] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述搅拌速度为1.0m/s～1.5m/s。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
[0037] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二所述2#熔剂按重量百分比由38～42％KCl、46％MgCl2和余量的BaCl2组成。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
[0038] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述2#熔剂的使用量为：每吨铝合金熔液添加0.9～1.1kg的2#熔剂。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
[0039] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述半连续铸造的具体工艺为：铸造温度为720～750℃、铸造速度为43～55mm/min、模具金属3
液位为90～110mm、
冷却水流量为60～130m /h和冷却水温度为10～25℃。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
[0040] 采用以下实施例验证本发明的有益效果：
[0041] 实施例1：
[0042] 本实施例高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法按以下步骤进行：
[0043] 一、熔炼：
[0044] 按质量分数为：Si:0.05％、Fe:0.7％、Cu<0.05％、Mn<0.05％、Mg<0.05％、Cr<0.05％、Ni<0.05％、Zn<0.10％、Ti<0.05％和余量为Al称取Al-Si中间合金、纯铝锭、Al-Fe中间合金作为作为熔炼原料；其中Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn和Ti为杂质；
[0045] 将称取的熔炼原料加入到燃气炉中，在温度为700℃下熔炼至熔炼原料全部熔化，然后在温度为720℃条件下进行搅拌熔炼10min，得到铝合金熔液；步骤一中所述搅拌速度为1.0m/s；
[0046] 二、成型：
[0047] 将步骤一得到的铝合金熔液导入保温炉中，在温度为720℃条件下加入2#熔剂并通入氩气进行喷粉精炼20min，然后在温度为720℃和氩气保护下静置20min，得到铸造熔体；铸造熔体过滤，然后采用半连续铸造将铸造熔体制成高质量双零箔铝合金扁铸锭；
[0048] 在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝至铸造熔体内Ti的质量分数为0.0050％，B的质量分数为0.00050％；
[0049] 在半连续铸造过程中：铸造长度为0～120mm时，开启结晶器中的上部环形水箱，采用流量为60m3/h的单排冷却水进行冷却；铸造长度为120～500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为70m3/h的双排冷却水进行冷却，铸造长度大于500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为85m3/h的双排冷却水进行冷却；
[0050] 所述铸造熔体过滤时铝合金熔液依次经过两个50ppi的陶瓷过滤片；
[0051] 所述2#熔剂按重量百分比由40％KCl、46％MgCl2和8％BaCl2组成；
[0052] 所述2#熔剂的使用量为：每吨铝合金熔液添加1kg的2#熔剂；
[0053] 所述半连续铸造的具体工艺为：铸造温度为720℃、铸造速度为43mm/min、模具金属液位为100mm、冷却水流量为60m3/h和冷却水温度为10℃。
[0054] 实施例1中采用的结晶器的内侧壁为中空结构，结晶器的内侧壁中设置有上部环形水箱1和下部环形水箱2，结晶器的内侧壁下端面设置有环形排布的上部冷却水排水口5和下部冷却水排水口6，上部冷却水排水口5和下部冷却水排水口6并列设置，上部冷却水排水口5与上部环形水箱1通过环状的上部环形排水通道3连通，下部冷却水排水口6与下部环形水箱2通过环状的下部环形排水通道连通。
[0055] 本实施例具备以下有益效果：
[0056] 一、熔体中若含氢量大，气体被隐藏在树枝晶杈间隙间内，随着结晶的进行，树枝晶杈相互搭接形成骨架，枝杈间的气体和凝固时析出的气体无法溢出而聚集，结晶后这些气体占据的位置成为空腔，即为气体疏松，将会降低铸锭的强度和伸长率；本实施例采用2#熔剂喷粉精炼和50ppi+50ppi的双级陶瓷过滤片进行熔体过滤，有效的除去熔体中夹杂物与氢气，保证铝合金熔液氢含量<0.10ml/100mg；得到的熔体纯度高，确保了净化效果，有效的保证了熔体内部质量；
[0057] 二、本实施例半连续铸造过程中在半连续铸造前期采用单排水冷却，减少冷却强度，降低应力，降低了翘曲量，避免了铸锭因翘曲量过大造成铸锭漏铝或悬挂，避免底部缺陷；后期使用双排水冷却增加了过渡期的冷却强度，避免了因过渡期铸锭冷却不够，过热出现裂纹。采用实施例方法制备的铸锭制备的双零箔铝针孔数为20/m2；避免了由于针孔数过高导致的双零铝箔的强度与韧性降低问题。
[0058] 实施例2：
[0059] 本实施例高质量双零箔铝合金扁铸锭的制造方法按以下步骤进行：
[0060] 一、熔炼：
[0061] 按质量分数为：Si:0.30％、Fe:1.3％、Cu<0.05％、Mn<0.05％、Mg<0.05％、Cr<0.05％、Ni<0.05％、Zn<0.10％、Ti<0.05％和余量为Al称取Al-Si中间合金、纯铝锭、Al-Fe中间合金作为作为熔炼原料；其中Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn和Ti为杂质；
[0062] 将称取的熔炼原料加入到燃气炉中，在温度为750℃下熔炼至熔炼原料全部熔化，然后在温度为750℃条件下进行搅拌熔炼15min，得到铝合金熔液；步骤一中所述搅拌速度为1.5m/s；
[0063] 二、成型：
[0064] 将步骤一得到的铝合金熔液导入保温炉中，在温度为740℃条件下加入2#熔剂并通入氩气进行喷粉精炼30min，然后在温度为740℃和氩气保护下静置30min，得到铸造熔体；铸造熔体过滤，然后采用半连续铸造将铸造熔体制成高质量双零箔铝合金扁铸锭；
[0065] 在半连续铸造过程中向过滤后的铸造熔体内添加Al-Ti-B丝至铸造熔体内Ti的质量分数为0.0051％，B的质量分数为0.00051％；
[0066] 在半连续铸造过程中：铸造长度为0～120mm时，开启结晶器中的上部环形水箱，采用流量为65m3/h的单排冷却水进行冷却；铸造长度为120～500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为80m3/h的双排冷却水进行冷却，铸造长度大于500mm时，开启结晶器中的上部环形水箱和下部环形水箱，采用总流量为95m3/h的双排冷却水进行冷却；
[0067] 所述铸造熔体过滤时铝合金熔液依次经过两个50ppi的陶瓷过滤片；
[0068] 所述2#熔剂按重量百分比由40％KCl、46％MgCl2和8％BaCl2组成；
[0069] 所述2#熔剂的使用量为：每吨铝合金熔液添加1kg的2#熔剂；
[0070] 所述半连续铸造的具体工艺为：铸造温度为750℃、铸造速度为55mm/min、模具金属液位为100mm、冷却水流量为130m3/h和冷却水温度为25℃。
[0071] 本实施例具备以下有益效果：
[0072] 一、熔体中若含氢量大，气体被隐藏在树枝晶杈间隙间内，随着结晶的进行，树枝晶杈相互搭接形成骨架，枝杈间的气体和凝固时析出的气体无法溢出而聚集，结晶后这些气体占据的位置成为空腔，即为气体疏松，将会降低铸锭的强度和伸长率；本实施例采用2#熔剂喷粉精炼和50ppi+50ppi的双级陶瓷过滤片进行熔体过滤，有效的除去熔体中夹杂物与氢气，保证铝合金熔液氢含量<0.10ml/100mg；得到的熔体纯度高，确保了净化效果，有效的保证了熔体内部质量；
[0073] 二、本实施例半连续铸造过程中在半连续铸造前期采用单排水冷却，减少冷却强度，降低应力，降低了翘曲量，避免了铸锭因翘曲量过大造成铸锭漏铝或悬挂，避免底部缺陷；后期使用双排水冷却增加了过渡期的冷却强度，避免了因过渡期铸锭冷却不够，过热出现裂纹。采用实施例方法制备的铸锭制备的双零箔铝针孔数在10/m2；避免了由于针孔数过高导致的双零铝箔的强度与韧性降低问题。
