本發(fā)明屬于鑄造鋁合金技術(shù)工藝領(lǐng)域，具體涉及一種ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法。
背景技術(shù)：
鋁硅系鑄造鋁合金由于加入了大量的Si而具有良好的鑄造性能，此外氣密性也好，經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理和熱處理后，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能和加工性能。ZL114A鋁合金是航天領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種Al-Si系鑄造合金材料。其具有較高的力學(xué)性能、良好的鑄造工藝性能和抗腐蝕性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車等領(lǐng)域。
隨著連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展，連鑄連軋技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了4043、5052、8176等變形鋁合金盤條的生產(chǎn)，而中國(guó)國(guó)內(nèi)ZL114A鋁合金焊絲坯料仍普遍采用鑄錠擠壓生產(chǎn)方式生產(chǎn)，加工工藝是先鑄成直徑約為100mm的錠，再均勻化退火，然后經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)擠成直徑10mm左右的棒坯，擠壓速度慢，生產(chǎn)出的盤條單根凈重僅有5Kg左右，生產(chǎn)效率低，后續(xù)加工成本高。如果能夠?qū)崿F(xiàn)ZL114A鋁合金盤條的連鑄連軋生產(chǎn)，將實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬一次加工成材，不僅生產(chǎn)效率高，而且大大降低后續(xù)加工成本。因此，實(shí)現(xiàn)鋁合金盤條連鑄連軋成為材料制備領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
此外，由于一些產(chǎn)品僅按專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠且決不允許的，如導(dǎo)彈殼體是要求很嚴(yán)的軍品，不允許存在直徑大于1mm以上的缺陷。因此目前要想解決這些問(wèn)題，只能用焊接的方法進(jìn)行修復(fù)。用焊接的方法進(jìn)行修復(fù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)ZL114A連鑄連軋生產(chǎn)工藝能用于ZL114A鋁合金盤條連鑄連軋生產(chǎn)。焊接試驗(yàn)結(jié)果表明，ZL114A連鑄連軋盤條可以用于生產(chǎn)鋁合金焊絲。(2)連續(xù)鑄造過(guò)程中，由于鑄錠邊部過(guò)冷度比心部的過(guò)冷度大，連續(xù)鑄造后鑄錠邊界晶粒比心部晶粒細(xì)小。(3)在連續(xù)軋制過(guò)程中，由于變形溫度越來(lái)越低，累積變形量越來(lái)越大，因此隨著軋制道次增加，線材橫截面心部晶粒逐漸細(xì)化。(4)橫截面金相組織表明：第二相主要以粒狀形式分布于晶界處，隨著變形量增加，這種相沿晶界分布的特征逐步減弱。由縱截面金相組織圖中可以看到，隨著軋制的進(jìn)行，第二相由初始沿晶界分布變?yōu)檠刈冃畏较蚍植肌?/p>
因此，亟需一種能夠滿足上述需要，且能夠克服現(xiàn)有鑄造鋁合金工藝中的偏析、夾渣、氣孔、裂紋等缺陷的ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)和精確控制、焊接工藝性好、不存在偏析等問(wèn)題的ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法。
本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法，包括如下步驟：
(1)原材料稱重，并按如下質(zhì)量百分比配制ZL114A合金：Si：6.5％～7.5％；Mg：0.45％～0.6％；Ti：0.1％～0.2％；Be：0.04％～0.07％；Al：余量；Fe：0.1％～0.2％；Mn：≤0.1％；Ti：≤0.1％；Ti+Zr：≤0.2％；Sn：≤0.01％；Pb：≤0.03％；其中Mn、Ti、Zr、Sn、Pb為雜質(zhì)，所述雜質(zhì)的總和≤0.75％；
(2)鋁合金熔煉，在線除氣、除渣：
(2.1)爐內(nèi)精煉：采用純氮?dú)馀c粉狀打渣劑精煉兩次，每次精煉的時(shí)間均為30分鐘，精煉后使用熔體覆蓋劑迅速覆蓋鋁合金熔體表面，以防止熔體二次吸氫；
(2.2)爐外連續(xù)凈化處理：采用除氣保溫箱進(jìn)行在線除氣，所述除氣保溫箱中帶有旋轉(zhuǎn)噴頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴頭通入純氮?dú)猓瑲怏w壓力為0.25MPa，氣體流量為2m3/h，轉(zhuǎn)速為300r/min，除氣時(shí)間為7min～9min，除氣保溫箱的溫度控制在710℃～750℃；經(jīng)過(guò)在線除氣后的鋁合金熔體流入雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置進(jìn)行熔體除渣；
(3)變質(zhì)處理：采用Al-Sr變質(zhì)劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行變質(zhì)處理，Sr的添加量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.03％～0.04％；Al-Sr變質(zhì)劑是一種長(zhǎng)效變質(zhì)劑，能夠反復(fù)重熔，無(wú)腐蝕作用，根據(jù)ZL114A鑄錠擠壓桿變質(zhì)工藝，當(dāng)Al-Sr變質(zhì)劑Sr添加量為熔體質(zhì)量的0.03％～0.04％時(shí)，變質(zhì)效果最佳；
(4)晶粒細(xì)化：在鋁合金熔體中加入Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑，Al-5Ti-1B的添加量為鋁合金熔體的重量的0.3％～0.4％；
(5)合金坯連鑄：精煉后的合金鋁液流入中間澆包進(jìn)入結(jié)晶輪，進(jìn)行合金坯連鑄，在此，鋁液受到結(jié)晶輪壁極強(qiáng)的冷卻作用，進(jìn)入結(jié)晶輪的鋁液表面形成一層堅(jiān)固的外殼，這時(shí)已開(kāi)始凝固結(jié)晶的那部分鋁液在結(jié)晶輪上隨輪回轉(zhuǎn)180°后，以鑄錠形式不斷地離開(kāi)結(jié)晶輪，在720℃左右的鋁液迅速變?yōu)?00℃左右鑄錠的過(guò)程中，鋁液釋放出大量的潛熱，熱量迅速地由噴射在結(jié)晶輪和包覆結(jié)晶輪鋼帶上的冷卻水帶走；鑄造工藝參數(shù)包括：鑄造溫度為700±5℃～710±5℃、鑄造速度為2r/min～3r/min、模腔溫度為60±5℃、冷卻強(qiáng)度為0.35MPa～0.45MPa；
(6)鑄坯感應(yīng)加熱：熱軋溫度控制在480℃～520℃；由于金屬與合金的狀態(tài)圖能夠初步給出熱軋溫度范圍，是確定熱軋溫度的一個(gè)重要依據(jù)。通常熱軋溫度的上限取固相線溫度的85％～90％倍左右，但應(yīng)考慮低熔點(diǎn)相的影響。熱軋溫度過(guò)高，容易出現(xiàn)晶粒粗大，或晶間低熔點(diǎn)相的熔化，導(dǎo)致加熱時(shí)鑄錠過(guò)熱或過(guò)燒，熱軋時(shí)開(kāi)裂。塑性圖是金屬或合金的塑性在高溫下隨變形狀態(tài)和加載方式而變化的綜合曲線圖。金屬或合金的塑性圖能夠給出金屬或合金的最高塑性的溫度范圍，它是確定熱軋溫度的主要依據(jù)，因此，根據(jù)塑性圖選擇了塑性最高、強(qiáng)度最小的熱軋溫度范圍480℃～520℃；
(7)鑄坯熱連軋：鑄坯的軋制速度為13m/min；ZL114A軋制過(guò)程中使用的乳化液的強(qiáng)度為0.2MPa～0.3MPa，溫度小于50℃；ZL114A鑄坯的入軋溫度控制為480℃～520℃，出軋溫度控制為220℃～240℃；
(8)線材固溶處理：固溶處理溫度為535±5℃，處理時(shí)間為10h～14h；然后進(jìn)行時(shí)效處理：室溫，不少于8h；
(9)繞卷收線：對(duì)固溶處理過(guò)的線材通過(guò)拉線機(jī)、收線機(jī)進(jìn)行繞卷收線。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，所述鋁合金的熔煉溫度控制在710℃～750℃。由于鋁合金熔煉溫度和保溫時(shí)間會(huì)影響鑄造晶粒大小，熔體溫度過(guò)高不僅會(huì)加劇合金元素?zé)龘p，增加吸氣量，還會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大。鋁合金的熔煉溫度在710℃～750℃時(shí)效果最佳。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，所述雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置的雙級(jí)陶瓷過(guò)濾板的孔數(shù)為30ppi或50ppi。
進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，所述Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑為塊狀或棒狀，塊狀在調(diào)整好鋁熔體成分后加入，而棒狀在鑄造流槽中加入，細(xì)化效果顯著提高。
根據(jù)本發(fā)明所述方法制得的焊絲線桿的抗拉強(qiáng)度σb≥290MPa，伸長(zhǎng)率δ：≥2％，硬度≥85(5/250/30)HBS。
本發(fā)明的有益效果為：
1.由于鋁合金焊絲線坯的生產(chǎn)均采用先進(jìn)的熔煉、精煉和連鑄連軋技術(shù)，生產(chǎn)的鋁合金線坯化學(xué)成分能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和精確控制；
2.除氣除渣工藝先進(jìn)，再加上各種攪拌和過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用，使得合金內(nèi)部含氫量小，夾雜少，幾乎不存在偏析；
3.在使用過(guò)程中焊絲的焊接工藝性好，無(wú)飛濺和掉屑，焊接電弧穩(wěn)定，焊接接頭內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能高。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明所述ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例一
如圖1所示，一種ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法，包括如下步驟：
(1)原材料稱重，并按如下質(zhì)量百分比配制ZL114A合金：Si：6.8％；Mg：0.5％；Ti：0.15％；Be：0.05％；Al：余量；Fe：0.13％；Mn：≤0.1％；Ti：≤0.1％；Ti+Zr：≤0.2％；Sn：≤0.01％；Pb：≤0.03％；其中Mn、Ti、Zr、Sn、Pb為雜質(zhì)，所述雜質(zhì)的總和≤0.75％；
(2)鋁合金熔煉，在線除氣、除渣：
(2.1)爐內(nèi)精煉：采用純氮?dú)馀c粉狀打渣劑精煉兩次，每次精煉的時(shí)間均為30分鐘，精煉后使用熔體覆蓋劑迅速覆蓋鋁合金熔體表面；
(2.2)爐外連續(xù)凈化處理：采用除氣保溫箱進(jìn)行在線除氣，所述除氣保溫箱中帶有旋轉(zhuǎn)噴頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴頭通入純氮?dú)?，氣體壓力為0.25MPa，氣體流量為2m3/h，轉(zhuǎn)速為300r/min，除氣時(shí)間為7min～9min，除氣保溫箱的溫度控制在720℃；經(jīng)過(guò)在線除氣后的鋁合金熔體流入雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置進(jìn)行熔體除渣，所述雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置的雙級(jí)陶瓷過(guò)濾板的孔數(shù)為30ppi或50ppi；
所述鋁合金的熔煉溫度控制在710℃；
(3)變質(zhì)處理：采用Al-Sr變質(zhì)劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行變質(zhì)處理，Sr的添加量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.03％～0.04％；
(4)晶粒細(xì)化：在鋁合金熔體中加入Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑，Al-5Ti-1B的添加量為鋁合金熔體的重量的0.3％；所述Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑為塊狀或棒狀；
(5)合金坯連鑄：精煉后的合金鋁液流入中間澆包進(jìn)入結(jié)晶輪，進(jìn)行合金坯連鑄，鑄造工藝參數(shù)包括：鑄造溫度為700℃、鑄造速度為2r/min～3r/min、模腔溫度為55℃、冷卻強(qiáng)度為0.35MPa；
(6)鑄坯感應(yīng)加熱：根據(jù)金屬與合金的狀態(tài)圖、塑性圖選擇熱軋溫度為480℃；
(7)鑄坯熱連軋：鑄坯的軋制速度為13m/min；ZL114A軋制過(guò)程中使用的乳化液的強(qiáng)度為0.2MPa，溫度小于50℃；ZL114A鑄坯的出軋溫度控制為220℃；
(8)線材固溶處理：固溶處理溫度為530℃，處理時(shí)間為10h；然后進(jìn)行時(shí)效處理：室溫，不少于8h；
(9)繞卷收線：對(duì)固溶處理過(guò)的線材通過(guò)拉線機(jī)、收線機(jī)進(jìn)行繞卷收線。
本實(shí)施例制得的焊絲線桿的抗拉強(qiáng)度σb＝290MPa，伸長(zhǎng)率δ＝2％，硬度≥85(5/250/30)HBS。
實(shí)施例二
如圖1所示，一種ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法，包括如下步驟：
(1)原材料稱重，并按如下質(zhì)量百分比配制ZL114A合金：Si：7.0％；Mg：0.55％；Ti：0.15％；Be：0.05％；Al：余量；Fe：0.13％；Mn：≤0.1％；Ti：≤0.1％；Ti+Zr：≤0.2％；Sn：≤0.01％；Pb：≤0.03％；其中Mn、Ti、Zr、Sn、Pb為雜質(zhì)，所述雜質(zhì)的總和≤0.75％；
(2)鋁合金熔煉，在線除氣、除渣：
(2.1)爐內(nèi)精煉：采用純氮?dú)馀c粉狀打渣劑精煉兩次，每次精煉的時(shí)間均為30分鐘，精煉后使用熔體覆蓋劑迅速覆蓋鋁合金熔體表面；
(2.2)爐外連續(xù)凈化處理：采用除氣保溫箱進(jìn)行在線除氣，所述除氣保溫箱中帶有旋轉(zhuǎn)噴頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴頭通入純氮?dú)猓瑲怏w壓力為0.25MPa，氣體流量為2m3/h，轉(zhuǎn)速為300r/min，除氣時(shí)間為8min，除氣保溫箱的溫度控制在725℃；經(jīng)過(guò)在線除氣后的鋁合金熔體流入雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置進(jìn)行熔體除渣，所述雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置的雙級(jí)陶瓷過(guò)濾板的孔數(shù)為30ppi或50ppi；
所述鋁合金的熔煉溫度控制在為730℃；
(3)變質(zhì)處理：采用Al-Sr變質(zhì)劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行變質(zhì)處理，Sr的添加量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.035％；
(4)晶粒細(xì)化：在鋁合金熔體中加入Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑，Al-5Ti-1B的添加量為鋁合金熔體的重量的0.35％；所述Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑為塊狀或棒狀；
(5)合金坯連鑄：精煉后的合金鋁液流入中間澆包進(jìn)入結(jié)晶輪，進(jìn)行合金坯連鑄，鑄造工藝參數(shù)包括：鑄造溫度為705℃、鑄造速度為2.5r/min、模腔溫度為60℃、冷卻強(qiáng)度為0.4MPa；
(6)鑄坯感應(yīng)加熱：根據(jù)金屬與合金的狀態(tài)圖、塑性圖選擇熱軋溫度為500℃；
(7)鑄坯熱連軋：鑄坯的軋制速度為13m/min；ZL114A軋制過(guò)程中使用的乳化液的強(qiáng)度為0.25MPa，溫度小于50℃；ZL114A鑄坯的出軋溫度控制為230℃；
(8)線材固溶處理：固溶處理溫度為540℃，處理時(shí)間為12h；然后進(jìn)行時(shí)效處理：室溫，不少于8h；
(9)繞卷收線：對(duì)固溶處理過(guò)的線材通過(guò)拉線機(jī)、收線機(jī)進(jìn)行繞卷收線。
本實(shí)施例制得的焊絲線桿的抗拉強(qiáng)度σb≥290MPa，伸長(zhǎng)率δ≥2％，硬度≥85(5/250/30)HBS。
實(shí)施例三
如圖1所示，一種ZL114A焊絲線桿的連鑄連軋方法，包括如下步驟：
(1)原材料稱重，并按如下質(zhì)量百分比配制ZL114A合金：Si：7.2％；Mg：0.5％；Ti：0.15％；Be：0.05％；Al：余量；Fe：0.13％；Mn：≤0.1％；Ti：≤0.1％；Ti+Zr：≤0.2％；Sn：≤0.01％；Pb：≤0.03％；其中Mn、Ti、Zr、Sn、Pb為雜質(zhì)，所述雜質(zhì)的總和≤0.75％；
(2)鋁合金熔煉，在線除氣、除渣：
(2.1)爐內(nèi)精煉：采用純氮?dú)馀c粉狀打渣劑精煉兩次，每次精煉的時(shí)間均為30分鐘，精煉后使用熔體覆蓋劑迅速覆蓋鋁合金熔體表面；
(2.2)爐外連續(xù)凈化處理：采用除氣保溫箱進(jìn)行在線除氣，所述除氣保溫箱中帶有旋轉(zhuǎn)噴頭，通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴頭通入純氮?dú)?，氣體壓力為0.25MPa，氣體流量為2m3/h，轉(zhuǎn)速為300r/min，除氣時(shí)間為9min，除氣保溫箱的溫度控制在735℃；經(jīng)過(guò)在線除氣后的鋁合金熔體流入雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置進(jìn)行熔體除渣，所述雙級(jí)陶瓷過(guò)濾裝置的雙級(jí)陶瓷過(guò)濾板的孔數(shù)為30ppi或50ppi；
所述鋁合金的熔煉溫度控制在為750℃；
(3)變質(zhì)處理：采用Al-Sr變質(zhì)劑對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行變質(zhì)處理，Sr的添加量為鋁合金熔體質(zhì)量的0.04％；
(4)晶粒細(xì)化：在鋁合金熔體中加入Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑，Al-5Ti-1B的添加量為鋁合金熔體的重量的0.4％；所述Al-5Ti-1B晶粒細(xì)化劑為塊狀或棒狀；
(5)合金坯連鑄：精煉后的合金鋁液流入中間澆包進(jìn)入結(jié)晶輪，進(jìn)行合金坯連鑄，鑄造工藝參數(shù)包括：鑄造溫度為715℃、鑄造速度為3r/min、模腔溫度為65℃、冷卻強(qiáng)度為0.45MPa；
(6)鑄坯感應(yīng)加熱：根據(jù)金屬與合金的狀態(tài)圖、塑性圖選擇熱軋溫度為520℃；
(7)鑄坯熱連軋：鑄坯的軋制速度為13m/min；ZL114A軋制過(guò)程中使用的乳化液的強(qiáng)度為0.30MPa，溫度小于50℃；ZL114A鑄坯的出軋溫度控制為240℃；
(8)線材固溶處理：固溶處理溫度為535℃，處理時(shí)間為14h；然后進(jìn)行時(shí)效處理：室溫，不少于8h；
(9)繞卷收線：對(duì)固溶處理過(guò)的線材通過(guò)拉線機(jī)、收線機(jī)進(jìn)行繞卷收線。
本實(shí)施例制得的焊絲線桿的抗拉強(qiáng)度σb≥290MPa，伸長(zhǎng)率δ≥2％，硬度≥85(5/250/30)HBS。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。