一种5052合金坯料短流程生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金坯料生产技术领域，具体为一种5052合金坯料短流程生产方法。

背景技术

5052合金属于Al-Mg系合金，具有良好的成形加工性能、抗蚀性、疲劳强度与中等的静态强度，广泛地用于交通运输、航空航天、汽车配件、电子产品和仪表制造等各个领域。传统生产5052合金坯料的方法是半连续铸造+热轧，其一般工艺流程为：熔炼→半连续铸造铝锭→头尾锯切→铣面→铝锭加热→热轧，由于该生产过程需要经过半连续铸造铝锭、热轧、冷轧、热处理退火等工序，因而生产周期较长，通常需要3天以上；另外，经过头尾锯切和铣面，成品率较低，一般成品率低于90％，整体生产成本较高。

为了解决上述问题，目前一些公司采用铸轧法生产5052合金坯料，铸轧法生产合金坯料的一般工艺流程为：原料准备→加料工序→冶炼工序→铸轧工序，该方法相比于传统的半连续铸造+热轧的方式，具有工序少、生产方便等优势，因而可以大幅度降低生产周期，提高企业的生产效率。但是5052合金含有较高的Mg元素(Mg含量为2.2-2.8％)，高镁含量的5052合金由液态结晶凝固为固态时，其流动性相对较差，凝固成型性不佳，在铸轧的过程中容易因为铝液来不及凝固而出现漏液停机的情况，进而导致铸轧过程不稳定、不连续，降低企业的生产效率。

发明内容

本发明意在提供一种5052合金坯料短流程生产方法，以解决现有的生产5052合金坯料时其铸轧过程不连续、不稳定的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种5052合金坯料短流程生产方法，主要包括如下步骤：

(1)原料准备：采用重熔用铝锭；

(2)熔炼工序：按照5052合金成分将各种原料放入熔炼炉中熔炼；

(3)倒炉工序：将步骤(2)中熔炼的铝液倒入保温炉中，将保温炉中的温度控制在750-770℃；

(4)铸轧工序：将保温炉内的铝液经在线细化晶粒度、除杂后，采用铸轧辊进行铸轧，铸轧的温度为715-725℃，铸轧速度为0.65-0.73m/min，铸轧区的长度为52-55mm，铸轧辊的轧制力为1000-1500t，铸轧辊冷却水流量为120-200t/h，压力为0.3-0.4MPa。

有益效果：

1、高镁含量的5052合金由液态结晶凝固为固态时，凝固区间温度间隔大(约为20℃)，完全凝固所需的时间较长，因此其凝固成型性不佳；本发明通过对铸轧时的温度和速度进行调控优化，保证了高镁含量的5052合金能够稳定、连续的铸轧；从投入原料熔炼到铸轧为坯料，生产周期仅需18-20小时，同时保证了产品表面质量和内部质量完全合格，最终坯料表面形态平整无孔洞，成品率大于96％。

2、将铸轧的温度设置为715-725℃，可以保证铝液顺利通过铸咀；当铸轧温度低于715℃时，铝液在铸咀内腔里就凝固为固体，导致铸咀损坏漏铝液，终止铸轧过程；当铸轧温度高于725℃时，铝液在通过铸咀进入铸轧辊缝时，会因温度过高无法及时凝固而直接漏铝液导致铸轧终止。

3、将铸轧速度设置为0.65-0.73m/min，可以保证铸轧连续、稳定地进行；当铸轧速度低于0.65m/min时，由于铝液流动很慢、冷却量太大，铝液可能在铸咀内腔的前沿部分就凝固为固体，进而导致铸咀损坏漏铝液，终止铸轧过程；当铸轧速度高于0.73m/min时，铝液在通过铸咀进入铸轧辊缝后，会因冷却不够无法及时凝固而出现孔洞、热带等表面质量问题，进而导致漏铝液，终止铸轧过程。

4、将铸轧区的长度设置为52-55mm，可以保证铸轧板表面质量合格，当铸轧区低于52mm时，铸咀和铸轧辊表面的间隙太小，铸咀擦挂到铸轧辊表面，导致铸轧板表面出现擦划伤缺陷，导致坯料表面质量不合格；当铸轧区超过55mm时，铸咀和铸轧辊表面的间隙太大，铸轧区内铝液表面的氧化膜会不停的加厚，加厚到一定程度时就脱落，被铸轧辊压入到铸轧板表面，形成夹渣，导致表面质量不合格。

进一步，铸轧的坯料厚度为7.05-7.25mm。

有益效果：按照本发明的参数设置，可连续、稳定地生产出厚度为7.05-7.25mm坯料，该坯料的成品率和力学性能均满足生产要求，当厚度低于7.05mm时,铸轧时轧制力较大,导致铸轧板内部组织过于致密,表面易出现较重打滑横纹,导致表面质量不稳定不合格；当厚度超过7.25mm时,铸轧时轧制力较小,导致铸轧板内部组织不致密,表面易出现裂纹,导致表面不稳定不合格.

进一步，当熔炼炉内的重熔用铝锭完全融化为铝液后，将温度控制在720-770℃，依次加入铬元素、镁元素并用永磁搅拌均匀，然后对铝液进行精炼，精炼时间为25min，精炼完静止20min。

有益效果：铝液精炼25min，充分去除了铝液中的各种非金属夹渣和氢原子，精炼完静止20min，使铝液中较轻的非金属夹渣上浮到铝液表面、较重的非金属夹渣下沉到炉底，提高铝液的纯净度，降低铝液的氢含量，更有利于后期的铸轧生产。

进一步，铝液倒入保温炉后，用高纯氩气补充精炼10min，再扒出铝液表面的浮渣。

有益效果：铝液倒入保温炉后，用高纯氩气补充精炼10min，充分去除在倒炉时铝液翻滚接触空气产生的非金属夹渣和吸附的氢原子，提高铝液的纯净度，降低铝液的氢含量，更有利于后期的铸轧生产。

进一步，铸轧前按2kg/t的标准加入铝钛硼丝在线细化晶粒，利用石墨转子除气机除去铝液中的夹杂物和氢，再用单级过滤箱去除铝液中的夹杂物，最后使铝液进入前箱和铸咀进行连续铸轧。

有益效果：铸轧前对铝液进行多次除杂，保证铸轧时铝液的纯净度，避免杂质影响铸轧坯料的质量。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

一种5052合金坯料短流程生产方法，主要包括如下步骤：

(1)原料准备：采用重熔用铝锭作为原料；

(2)熔炼工序：当熔炼炉内的重熔用铝锭完全熔化后，将铝液温度控制在720-770℃，按照5052合金成分进行调配；其中，铬元素以含量75％的铬添加剂加入，然后在铝液表面撒上覆盖剂二号熔剂(镁元素比较活泼，密度比铝小，漂浮在铝液表面，接触空气易氧化导致损耗较大，二号溶剂覆盖在铝液表面形成一层保护层隔绝空气，减少镁的氧化损耗)，镁元素以单质纯镁锭加入，用永磁搅拌60min，确保成分均匀；成分合格后，对熔炼炉内的铝液进行喷粉精炼25min，精炼完毕静止20min后，将铝液升温至750-770℃倒入保温炉中。

(3)倒炉工序：熔炼炉的铝液倒入保温炉后，立即用高纯氩气补充精炼10min，再扒出铝液表面的浮渣，将保温炉铝液温度控制在750-770℃。

(4)铸轧工序：铝液从保温炉流出后，立即按2kg/t的标准加入铝钛硼丝在线细化晶粒，再进入石墨转子除气机除去铝液中的夹杂物和氢，再进入单级过滤箱去除铝液中的夹杂物，然后进入前箱和铸咀进行连续铸轧。铸轧采用高温、低速的方式，具体的，铸轧温度为715-725℃，铸轧速度为0.65-0.73m/min；铸轧区长52-55mm，本实施例铸轧区长53mm；轧制力为1000-1500t，铸轧辊冷却水流量120-200t/h，压力0.3-0.4MPa，进水温度≤35℃；采用上述铸轧方式最终铸轧坯料厚度为7.05-7.25mm。

具体的，不同实施例、对比例中铸轧温度及铸轧速度对坯料生产过程的影响如下表1所示，其中，以铸轧坯料的厚度7.1mm为例，坯料的力学性能与国家控制标准GB/T3880-2012进行对比，抗拉强度为165-215MPa，屈服强度为≥65MPa，延伸≥19％。

表1：各实施例、对比例中铸轧温度、速度以及坯料质量参数如下表，其余参数与实施例一相同

综上所述：

由实施例1-3可知，当铸轧的温度在715-725℃，铸轧速度在0.65-0.73m/min时，可以进行连续、稳定的生产，且生产出来的坯料表面平整、无孔洞，坯料的力学性能满足生产的需求；具体的，坯料的抗拉强度最低可以达到203MPa，最高可达到212MPa；屈服强度最低可达到138MPa，最高可达到148MPa；延伸性最低为20.4％；由此可知，当铸轧温度和铸轧速度在上述范围值时，既可以实现连续、稳定的生产，生产周期仅需18-20小时，提高了企业的生产效率，又可以保证坯料的力学性能和表面质量。

由对比例1、3可知，当铸轧的温度低于715℃，或者铸轧的速度低于0.65m/min时，铝液在未进入铸轧区时就凝固，从而导致停机，停机之后铸嘴全部报废，需要耗用10小时左右的时间重新装配新铸嘴后，才能继续生产，因此其生产过程不连续、不稳定；由对比例2、4可知，当铸轧的温度高于725℃，或者铸轧的速度高于0.73m/min时，会导致铝液来不及凝固就从铸轧辊的辊缝流出，从而导致漏液、停机，降低生产的效率；由对比例4可知，在该条件下生产出来的铝带还会存在严重的表面质量问题，坯料的表面出现孔洞等缺陷。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。