[发明专利]一种提高AlSi7Mg晶粒度的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体地说是一种提高AlSi7Mg铸造铝合金晶粒度的生产方法。

背景技术

AlSi7Mg铸造铝合金在国内被广泛运用于生产轿车的主要材料，如轮毂、引擎盖等，具有较广的市场前景。目前, AlSi7Mg铸造铝合金的生产方式主要有，水平铸造、竖井铸造等方式，其细化晶粒主要方法是在熔体添加晶粒细化剂。竖井铸造方式存在大量的羽毛状晶，安全隐患较大；水平铸造方式靠自然冷却成型，偏析较大，晶粒度基本在3-5级，针孔度较差等问题。用两种铸造方法生产的晶粒度在3级已下，不适应市场变化的要求。

发明内容

本发明目的是提供一种提高AlSi7Mg铸造铝合金晶粒度的生产方法。用该生产方法生产的AlSi7Mg铝合金产品其晶粒度得到提高，得到很细晶粒组织AlSi7Mg铸件，最终达到该产品的机械性能、物理性能的提高。

本发明是在轮带式铸造铝合金生产线上，通过改变铸造的工艺条件，从物理的角度增加结晶前固相粒子的数量。液体AlSi7Mg铝合金（全部或部分）在进入结晶之前，使它沿着其温度低于该铸造合金熔点的表面流过，则产生许多的结晶核心。在产品其它性能保持基本不变的情况下，晶粒度得到了较大的提升，保证了产品的后续性能。

本发明技术方案为：

1）熔炼采用熔炼炉配置静置炉，在熔炼时添加一定量的铝锶合金和钛剂进行熔炼、精炼，得到化学成分、温度符合要求的AlSi7Mg熔体（添加方法为现有技术）；

2）在现有的轮带式铸造工艺上，采用浇铸温度635-650℃，浇铸速度5-8吨/小时；利用结晶轮的圆周转动和结晶带的增长，使结晶轮具有双重作用，即：流道和结晶器的作用，故AlSi7Mg体在沿着结晶轮腔冷却表面流动过程中受到冷却，从而得到更多的固相粒子数量；

3）对结晶轮上的冷却水进行分区，分为内冷却三个区、外冷却三个区、内侧冷却三个区、外侧冷却三个区，调整各区的冷却强度，即：内冷却水流量1区3.5-6m3/h、内冷却水流量2区19 -23m3/h、内冷却水流量3区3.5 -6m3/h、外冷却水流量1区2-4m3/h、外冷却水流量2区19-29m3/h、外冷却水流量3区19-23m3/h、内侧冷却水流量1区2-4m3/h、内侧冷却水流量2区8-10m3/h、内侧冷却水流量3区1-2.5m3/h、外侧冷却水流量1区2-4m3/h、外侧冷却水流量2区8-10m3/h、外侧冷却水流量3区2.5-4m3/h；冷却水压力0.3-0.7MPa；以获得较高晶粒度的AlSi7Mg铝合金产品。

本发明在国内首次使用轮带铸造方式生产AlSi7Mg铸造铝合金，产品质量得到了很好的提高，受到同行业高端市场客户的认可。其产品主要指标为：Si偏析控制在0.3%以内；抗拉强度保持在160MPa以上； 硬度60HB以上；针孔度1-3级；晶粒度可达到GB3642.2要求的二级以上，并且一级的占80%以上。

附图说明

图1是铝熔体冷却状态示意图。

图2是轮带式铸造结晶轮冷却分区示意图。

图中，1―结晶轮，2、4、7、8―冷却水管，5―带钢，6―铝熔体，A－外冷，B－内外侧冷，C－内冷。

具体实施方式

1、熔炼及熔体净化

在熔炉中装入一定量（≤30%）的AlSi7Mg工艺废料后，注入电解铝液，通过现有的方法计算添加硅、镁、锶钛等金属或中间合金。充分搅拌、精炼后，铝溶体倒入静置炉静置，获得成分合格、温度合格的AlSi7Mg铝溶体，经在线除气、除渣和过滤后进行浇铸（此步骤均为常规技术）。

本方法铸造AlSi7Mg合金化学成分如下表：

2、连续铸造：在现有轮带式铸造工艺上，浇铸温度635-650℃（浇铸口），浇铸速度5-8吨/小时（产量可由电机转速控制），铝熔体经浇包进入浇铸口，注入五辊轮带组成的结晶轮与钢带形成的模腔内（如图1所示），由电机驱动结晶轮，实现合金液连续铸造成型，得到铝坯；

3、同时在结晶轮的内外侧、上下侧四个方向通入冷却水（如图1所示），采用12个区域冷却（如图2所示），各区域的冷却强度大小，通过调整其水流量实现。

AlSi7Mg铝合金结晶轮冷却水工艺参数见下表：

4、经结晶轮成型的铝合金坯被送入校直机进行校直处理，校直后铝合金坯进行在线剪切成扁锭产品。扁锭经输送链和水喷淋装置实现在线输送、冷却。最终自动堆垛、打捆。