[发明专利]2A14合金圆铸锭的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及2A14合金圆铸锭技术领域，尤其涉及一种2A14合金圆铸锭的生产工艺。

背景技术

2A14合金在工业上广泛用于生产锻件、挤压制品和轧制板材等，在航空和军工生产中用该合金制作飞机结构件、火箭和导弹蒙皮等。近年来，随着军工、航空、航天工业的飞速发展，对2A14合金所需的最大圆铸锭规格已达到Ф1000mm。2A14合金属于2系高Cu合金，其合金化程度高，合金塑性低，同时其结晶温度区间宽（液相线温度638℃，固相线温度510℃），结晶应力大，导致其铸锭裂纹倾向大。随着铸锭规格增大，铸锭铸造裂纹的倾向性显著增加。目前国内针对硬合金（主要2系、7系合金）大规格圆铸锭均是在半连续非自动铸造条件下（主要指铸造机不能无极变速，无自动液位控制系统、使用单体铝质结晶器、无刮水器等条件）生产，并且生产2A14合金圆铸锭的最大规格为Ф630mm。

目前，对于直径≤Ф630mm的2A14合金圆铸锭，为防止裂纹，大多数厂家所能采取的措施就是合理调整铸造工艺参数，铝合金半连续铸造工艺参数包括；铸造速度、铸造温度、冷却水量或水压、金属分配方式、铸锭底部和浇口处理等项，这些工艺参数对防止铸锭裂纹起着十分重要的作用。目前生产直径≤Ф630mm的2A14合金圆铸锭时控制裂纹的关键措施主要有：

1）合理控制铸造速度。对铸造速度的常规控制是：裂纹倾向小的合金允许采用较高的铸造速度，而裂纹倾向大的合金则只宜采用较低铸造速度；铸造大直径铸锭时，适当降低铸造速度。若铸造速度过低，将出现过于平坦液穴，导致铸锭表面裂纹，并使铸锭产生拉裂、拉漏，使铸造过程难以进行甚至引发铸锭裂纹，同时易产生光亮晶粒、金属化合物偏析聚集等缺陷。若铸造速度过高，铸造应力显著增加，很容易产生铸锭中心裂纹。目前生产2A14合金Ф630mm大规格铸锭的铸造速度一般控制为22-24mm/min。按目前对铸造速度的常识控制，生产直径为840～1000mm2A14合金圆铸锭的铸造速度应控制在15mm/min以下。

2）合理控制铸造温度。目前所说的铸造温度是指结晶器熔体注入温度，其对防止铸锭裂纹，防止气体、非金属夹渣和金属组织缺陷等方面有十分重要作用。选择铸造温度一般考虑合金的开始结晶温度、合金的流动性以及铸造过程的保温条件和熔体流量。对2A14合金大规格圆铸锭，铸造温度过高易产生铸锭裂纹，铸造温度过低，铸锭易产生气体疏松、非金属夹渣和金属组织缺陷。目前生产2A14合金Ф630mm大规格铸锭的炉内金属温度一般控制为740-760℃，结晶器熔体注入温度一般控制为695-725℃。

3）铸锭的底部和浇口处理。铸锭的底部和浇口部均属拉应力区，在铸造低塑性大直径铸锭时，可能引起铸锭的底裂和浇口裂纹。防止铸锭底裂和浇口裂纹的措施一般是分别采取铺底和回火。对2A14合金大规格圆铸锭，生产过程易产生浇口裂纹，如按常规采取回火措施，铸锭肯定会裂。目前生产2A14合金Ф630mm大规格铸锭，为防止铸锭底裂和浇口裂纹，采取的措施分别是纯铝铺底和不回火。

实践中，采取常规铸造工艺生产直径为840～1000mm的2A14合金圆铸锭会产生如下问题：

1）若按常规采用15mm/min以下铸造速度，铸锭易产生成层、拉裂、拉漏等表面缺陷而引发铸锭裂纹；

2）铸造收尾不回火，按常规结晶完毕停止冷却或继续冷却不超过半小时，也会产生铸锭浇口裂纹；

3）铸锭均匀化处理时，若按常规生产控制的炉膛初始温度及升温速度，铸锭会发生炸裂，同时即使炉膛初始温度较低，若将铸锭浇口部放置在均匀化炉出热风口端，也会发生铸锭炸裂。

因此，如何解决直径为840～1000mm的2A14合金圆铸锭在生产过程中容易出现铸造裂纹和均匀化处理裂纹的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种2A14合金圆铸锭的生产工艺，该工艺能够解决直径为840～1000mm的2A14合金圆铸锭在生产过程中容易出现铸造裂纹和均匀化处理裂纹的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种2A14合金圆铸锭的生产工艺，用于铸造直径为840～1000mm的2A14合金圆铸锭，包括以下步骤：

S1、进行铸造前准备，其中，将铸造炉的炉内金属温度控制为760-775℃，将结晶器熔体注入温度控制为700-720℃；

S2、进行铸造；

S3、进行铸造收尾；

S4、依次停止供流、停车、停水；

S5、吊铸锭；