一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠及其制造方法
【專利摘要】一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠及其制造方法，它涉及一種鋁合金鑄錠材料及其制造方法，本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法制造的鋁合金圓鑄錠成品率低的問題。焊絲用鋁合金圓鑄錠是由按質(zhì)量百分比為Cu：6.0%～6.5%、Mn：0.25%～0.35%、Cr：0.007%～0.08%、Ti：0.13%～0.15%、Zr：0.12%～0.15%、V：0.06%～0.10%、Be：0.0002%～0.0007%和余量的Al作為原料而制成。方法：一、稱取熔煉原料；二、熔煉原料按順序進(jìn)行熔煉；三、合金熔體放入反射爐中進(jìn)行鑄造得到鋁合金圓鑄錠。本發(fā)明采用熱頂鑄造并結(jié)合原料的科學(xué)配比降低拉裂廢品的產(chǎn)生，使鑄錠的成品率達(dá)到92%。
【專利說明】一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金鑄錠材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】[0002]焊絲用鋁合金圓鑄錠主要用于生產(chǎn)焊絲，是鋁合金焊接材料所必需的填充物，對鑄錠冶金質(zhì)量要求較高，傳統(tǒng)直接水冷半連續(xù)鑄造在鑄造開始時需要調(diào)整漏斗，易引起熔體表面不平，在流槽與結(jié)晶器之間存在落差，降低鑄錠質(zhì)量。所以在鑄造中，必須使結(jié)晶器內(nèi)的液體金屬控制在盡可能低的水平，才能獲得良好光滑的鑄錠表面。但是，控制液體金屬保持穩(wěn)定的低水平是相當(dāng)困難的，并且低水平鑄造易產(chǎn)生偏析瘤、冷隔等缺陷，鑄錠成品率很低，顯然鑄造這種高質(zhì)量鋁合金圓鑄錠是不適宜用這種方法的，因熱頂鑄造有其特有的優(yōu)勢，所以在生產(chǎn)這種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠時引進(jìn)熱頂鑄造方法。
[0003]在矮結(jié)晶器的上面安裝一個用耐火絕熱材料制造的貯槽(即熱頂)，或者在普通結(jié)晶器內(nèi)表面的上部襯一層絕熱材料，鑄造時，不使用傳統(tǒng)的浮漂漏斗，貯槽內(nèi)的熔體與分配流盤內(nèi)的熔體保持在同一水平，這種連續(xù)鑄錠法稱為熱頂鑄造。
[0004]熱頂多模鑄造是鑄造高質(zhì)量焊絲用圓鑄錠使用的一種鑄造方式，熱頂多模鑄造工藝的主要特點(diǎn)有結(jié)晶器內(nèi)壁鑲有石墨環(huán)，結(jié)晶區(qū)窄，鑄造速度快，并且取消了分液漏斗，實(shí)現(xiàn)了同水平鑄造，因此生產(chǎn)的鑄錠具有內(nèi)部質(zhì)量好、鑄錠組織均勻、力學(xué)性能高、鑄錠表面光滑和生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。現(xiàn)有方法制造的高質(zhì)量焊絲用鑄錠由于使用普通結(jié)晶器鑄造成型，鑄錠表面經(jīng)常有拉裂的現(xiàn)象產(chǎn)生，而且內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，不能滿足擠壓的標(biāo)準(zhǔn)，其鑄錠成品率僅為65%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法制造的鋁合金圓鑄錠因鑄錠表面存在拉裂缺陷而導(dǎo)致鑄錠成品率低的問題，提供了的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠及其制造方法。
[0006]本發(fā)明高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠是由按質(zhì)量百分比為Cu:6.0%~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%、Cr:0.007% ~0.08%、T1:0.13% ~0.15%、Zr:0.12% ~0.15%、V:0.06% ~0.10%、Be:0.0002%~0.0007%和余量的Al作為熔煉原料而制成。
[0007]本發(fā)明高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):
[0008]一、按質(zhì)量百分比為 Cu:6.0% ~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%、Cr:0.007% ~0.08%、Ti:0.13% ~0.15%,Zr:0.12% ~0.15%,V:0.06% ~0.10%、Be:0.0002% ~0.0007% 和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al_Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料；
[0009]二、將步驟一稱取的熔煉原料按先加入純鋁錠，再加入中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金A1-V，待熔體溫度為660~700°C時加入金屬Cu，最后當(dāng)熔體溫度為720~740°C時加入中間合金Al-Be的順序裝入電阻反射爐內(nèi)熔化，在700~750°C的條件下攪拌10~15min，覆蓋上熔劑后得到合金熔體；[0010]三、將步驟二得到的合金熔體在730~750°C的溫度下導(dǎo)入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氣精煉9~15min后靜置10~30min，保持電阻反射爐中熱頂內(nèi)的合金熔體液面和流盤內(nèi)的合金熔體液面在同一水平，然后在鑄造速度為130mm/min~145mm/min,鑄造溫度為715~730°C，鑄造冷卻水壓為0.07~0.1OMPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造得到高質(zhì)量焊
絲用鋁合金圓鑄錠。
[0011]本發(fā)明采用熱頂鑄造工藝并結(jié)合鋁合金圓鑄錠原料的科學(xué)配比有效降低了拉裂廢品的產(chǎn)生，縮短了鑄造時間，并保證了鑄錠的表面質(zhì)量；在金屬轉(zhuǎn)注方面，取消了漏斗供流，實(shí)現(xiàn)了橫向供流，同時通過熱頂內(nèi)的金屬液面和流盤內(nèi)的金屬液面保持同一水平，為改善鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量提供了有利條件，本發(fā)明針對不同合金的特性選擇不同的加入時機(jī)，解決了各元素充分合金化的問題，鑄錠成品率有所提高，達(dá)到92%，解決了現(xiàn)有方法制備的鑄錠成型率低的問題。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠是由按質(zhì)量百分比為Cu:6.0% ~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%,Cr:0.007% ~0.08%,T1:0.13% ~0.15%,Zr:0.12% ~0.15%、V:0.06%~0.10%、Be:0.0002%~0.0007%和余量的Al作為熔煉原料而制成。
[0013]按本實(shí)施方式原料配比得到的高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠由于Cu可以使合金產(chǎn)生CuAl2強(qiáng)化相，提高合金的強(qiáng)度。隨著Cu含量提高，合金強(qiáng)度增加。另外，Cu能改善合金的焊接性能，但當(dāng)Cu含量超過6.5%時，焊接裂紋系數(shù)又會急劇降低。
[0014]Mn、Cr是提高耐熱合金的主要元素，Ti能細(xì)化鑄態(tài)晶粒，提高合金的再結(jié)晶溫度，降低過飽和固溶體的分解傾向，使合金高溫下的組織穩(wěn)定，進(jìn)一步改善合金抗熱裂紋的能力。但Ti含量大于0.3%時，生成粗大針狀TiAl3化合物，則使合金的耐熱性有所降低。所以Ti含量規(guī)定為0.13%~0.15%。在合金中加入0.12%~0.15%的Zr和0.06%~0.10%的V時，能細(xì)化晶粒，并提高了合金的再結(jié)晶溫度和固溶體的穩(wěn)定性，從而提高了合金的耐熱性，并改善了合金的焊接性和焊縫的塑性。同時添加少量的Be元素可以減少熔煉時的燒損。
[0015]本實(shí)施方式中熔煉原料為純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al_Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠是按質(zhì)量百分比為 Cu:6.25%,Mn:0.3%、Cr:0.05%,T1:0.14%,Zr:0.13%、V:0.08%,Be:0.0004%和余量的Al作為熔煉原料而制成。
[0017] 【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):
[0018]一、按質(zhì)量百分比為 Cu:6.0% ~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%、Cr:0.007% ~0.08%、Ti:0.13% ~0.15%,Zr:0.12% ~0.15%,V:0.06% ~0.10%、Be:0.0002% ~0.0007% 和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al_Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料；
[0019]二、將步驟一稱取的熔煉原料按先加入純鋁錠，再加入中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金A1-V，待熔體溫度為660~700°C時加入金屬Cu，最后當(dāng)熔體溫度為720~740°C時加入中間合金Al-Be的順序裝入電阻反射爐內(nèi)熔化，在700~750°C的條件下攪拌10~15min，覆蓋上熔劑后得到合金熔體；
[0020]三、將步驟二得到的合金熔體在730~750°C的溫度下導(dǎo)入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氣精煉9~15min后靜置10~30min，保持電阻反射爐中熱頂內(nèi)的合金熔體液面和流盤內(nèi)的合金熔體液面在同一水平，然后在鑄造速度為130mm/min~145mm/min,鑄造溫度為715~730°C，鑄造冷卻水壓為0.07~0.1OMPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠。
[0021]本實(shí)施方式步驟二中所述的再加入的中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金Al-V的順序可按任意順序加入；此步驟中所述的攪拌熔體，其攪拌過程是從電阻反射爐的兩側(cè)爐門對流攪拌。
[0022]本實(shí)施方式采用熱頂鑄造工藝有效的降低了拉裂廢品的產(chǎn)生，并保證了鑄錠的表面質(zhì)量；在金屬轉(zhuǎn)注方面，取消了漏斗供流，實(shí)現(xiàn)了橫向供流，熱頂內(nèi)的金屬液面和流盤內(nèi)的金屬液面保持在同一水平，為改善鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量提供了有利條件。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三不同的是步驟一按質(zhì)量百分比為Cu:6.25%、Mn:0.3%、Cr:0.05%、Ti:0.14%、Zr:0.13%、V:0.08%、Be:0.0004% 和余量的 Al,稱取純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al_Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三或四不同的是步驟一中純鋁錠的純度為99.7%。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三或四相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三至五之一不同的是步驟二是在720°C的條件下攪拌lOmin。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三至五之一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三至六之一不同的是步驟二覆蓋的熔劑是按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)由45%的KCl、30%的NaCl及25%的Na3AlF6組成。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三至六之一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三至七之一不同的是步驟三通入氬氣的速率為0.1~0.15m3/min。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三至七之一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三至八之一不同的是步驟三在鑄造速度為140mm/min，鑄造溫度為730°C，鑄造冷卻水壓為0.08MPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】三至八之一相同。
[0029]實(shí)施例一:本實(shí)施例高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):
[0030]一、按質(zhì)量百分比為 Cu:6.25%、Mn:0.3%、Cr:0.05%、Ti:0.14%、Zr:0.13%、V:0.08%、Be:0.0004%和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Μη、中間合金Al_Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料；
[0031]二、將步驟一稱取的熔煉原料按先加入純鋁錠，再加入中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金A1-V，待熔體溫度為700°C時加入金屬Cu，最后當(dāng)熔體溫度為720°C時加入中間合金Al-Be的順序裝入電阻反射爐內(nèi)熔化，在720°C的條件下攪拌13min，覆蓋上熔劑后得到合金熔體；
[0032]三、將步驟二得到的合金熔體在740°C的溫度下導(dǎo)入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氣精煉IOmin后靜置15min，保持電阻反射爐中熱頂內(nèi)的合金熔體液面和流盤內(nèi)的合金熔體液面在同一水平，然后在鑄造速度為140mm/min，鑄造溫度為730°C，鑄造冷卻水壓為0.0SMPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠。
[0033]本實(shí)施例一得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的成品率達(dá)到了 92%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到236N/mm2，屈服強(qiáng)度達(dá)到了 123N/mm2，相對伸長率達(dá)到20%。 [0034]實(shí)施例二:本實(shí)施例高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):
[0035]一、按質(zhì)量百分比為 Cu:6.30%、Mn:0.3%、Cr:0.06%、Ti:0.14%、Zr:0.13%、V:0.07%、Be:0.0004%和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Μη、中間合金Al_Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料；
[0036]二、將步驟一稱取的熔煉原料按先加入純鋁錠，再加入中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金A1-V，待熔體溫度為700°C時加入金屬Cu，最后當(dāng)熔體溫度為720°C時加入中間合金Al-Be的順序裝入電阻反射爐內(nèi)熔化，在720°C的條件下攪拌15min，覆蓋上熔劑后得到合金熔體；
[0037]三、將步驟二得到的合金熔體在735°C的溫度下導(dǎo)入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氣精煉15min后靜置20min，保持電阻反射爐中熱頂內(nèi)的合金熔體液面和流盤內(nèi)的合金熔體液面在同一水平，然后在鑄造速度為135mm/min，鑄造溫度為725°C，鑄造冷卻水壓為
0.07MPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠。
[0038]本實(shí)施例得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的成品率達(dá)到了 92%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到240N/mm2，屈服強(qiáng)度達(dá)到了 125N/mm2，相對伸長率達(dá)到19%。
【權(quán)利要求】
1.一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠，其特征在于高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠是由按質(zhì)量百分比為 Cu:6.0% ~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%,Cr:0.007% ~0.08%,Ti:0.13% ~0.15%、Zr:0.12% ~0.15%、V:0.06% ~0.10%、Be:0.0002% ~0.0007% 和余量的 Al 作為熔煉原料而制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠，其特征在于高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠是按質(zhì)量百分比為 Cu:6.25%、Mn:0.3%、Cr:0.05%、T1:0.14%、Zr:0.13%、V:0.08%、Be:0.0004%和余量的Al作為熔煉原料而制成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法按下列步驟實(shí)現(xiàn):
一、按質(zhì)量百分比為Cu:6.0% ~6.5%、Mn:0.25% ~0.35%、Cr:0.007% ~0.08%、Ti:0.13% ~0.15%、Zr:0.12% ~0.15%、V:0.06% ~0.10%、Be:0.0002% ~0.0007% 和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料； 二、將步驟一稱取的熔煉原料按先加入純鋁錠，再加入中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr和中間合金A1-V，待熔體溫度為660~700°C時加入金屬Cu，最后當(dāng)熔體溫度為720~740°C時加入中間合金Al-Be的順序裝入電阻反射爐內(nèi)熔化，在700~750°C的條件下攪拌10~15min，覆蓋上熔劑后得到合金熔體； 三、將步驟二得到的合金熔體在730~750°C的溫度下導(dǎo)入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氣精煉9~15min后靜置10~30min，保持電阻反射爐中熱頂內(nèi)的合金熔體液面和流盤內(nèi)的合金熔體液面在同一水平，然后在鑄造速度為130mm/min~145mm/min，鑄造溫度為715~730°C，鑄造冷卻水壓 為0.07~0.1OMPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造得到高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于步驟一按質(zhì)量百分比為 Cu:6.25%、Mn:0.3%、Cr:0.05%、Ti:0.14%、Zr:0.13%、V:0.08%、Be:0.0004%和余量的Al，稱取純鋁錠、中間合金Al-Mn、中間合金Al-Cr、中間合金Al-T1、中間合金Al-Zr、中間合金A1-V、中間合金Al-Be和金屬Cu作為熔煉原料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于步驟一中純鋁錠的純度為99.7%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于步驟二是在720°C的條件下攪拌lOmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于步驟二覆蓋的熔劑是按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)由45%的KCl、30%的NaCl及25%的Na3AlF6組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于是步驟三通入氬氣的速率為0.1~0.15m3/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高質(zhì)量焊絲用鋁合金圓鑄錠的制造方法，其特征在于步驟三在鑄造速度為140mm/min，鑄造溫度為730°C，鑄造冷卻水壓為0.08MPa的條件下進(jìn)行半連續(xù)鑄造。
【文檔編號】C22C21/12GK103469036SQ201310460901
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】殷云霞, 馬月, 黃巖超, 姜德俊, 鄭力, 劉義虎, 韓再旭, 遲福全 申請人:東北輕合金有限責(zé)任公司