一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法。該厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Si 0～0.10％，F(xiàn)e 0～0.20％，Mn 0.5～0.80％，Mg 4.1～4.6％,Cr 0.15～0.20％，Zn 0～0.15％，Ti 0～0.10％，余量為Al。方法包括：配料→熔煉→轉(zhuǎn)爐→爐側(cè)精煉→靜置→鑄造→鋸切→銑面→鑄錠均勻化處理→熱粗軋→再結(jié)晶溫度以下帶溫軋制→預(yù)拉伸→穩(wěn)定化退火→成品。本發(fā)明縮短了工藝周期，降低工藝成本，同時(shí)，降低Fe、Si對(duì)抗腐蝕性和焊接性不利的影響，整體上提高了獲得高品質(zhì)的船用鋁合金板材。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于船用鋁合金生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船用鋁合金厚板及其生產(chǎn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 5083鋁合金屬于Al-Mg系不可熱處理強(qiáng)化型變形鋁合金，在造船業(yè)中有著廣泛的 應(yīng)用。由于該合金對(duì)晶間腐蝕和剝落腐蝕具有較高的敏感性，現(xiàn)有的加工方法是:冷變形后 進(jìn)行穩(wěn)定化退火處理，以改變其組織的不穩(wěn)定性，消除β相沿晶界沉淀的網(wǎng)膜，從而提高 5083合金板材的抗蝕性。但是現(xiàn)有技術(shù)厚板的冷變形需要工廠有片式乳機(jī)，無(wú)形增加設(shè)備 量；其次，現(xiàn)有技術(shù)的工序流程長(zhǎng)而復(fù)雜。目前，已有專(zhuān)利：CN201410777367.4; CN201410776263· 1;CN201410776164·3;CN 104388854 Α，有共同的特點(diǎn)是：5083鋁合金鑄 錠依次經(jīng)過(guò)銑面、加熱、熱粗乳、涼乳、剪切、拉伸矯直鋸切定尺，得到船用5083鋁合金厚板。 涼乳溫度在280~340°C的再結(jié)晶區(qū)間內(nèi)，仍屬于熱乳范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種船用鋁合金5083H116厚板，它在標(biāo)稱(chēng)化學(xué)成分的基礎(chǔ) 上進(jìn)行優(yōu)化(見(jiàn)下表1)，優(yōu)化的合金組分，可提高了鋁合金板的塑性、抗腐蝕性能及焊接性 能。
[0004] 表1標(biāo)稱(chēng)成分與本發(fā)明化學(xué)成分比較
[0005]
[0007]本發(fā)明的另一目的還在于提供一種短工序流程的船用鋁合金5083H116厚板的生 產(chǎn)方法。
[0008] 本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0009] -種鋁合金厚板，其特征在于，所述鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為:Si 0 ~0.10%，F(xiàn)e 0~0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr 0.15~0·20%，Ζη 0~ 0.15%，Ti 0~0.10%，余量為Α1。
[0010] -種上述鋁合金厚板生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括:配料-熔煉-轉(zhuǎn)爐- 爐側(cè)精煉4靜置4鑄造4鋸切4銑面4鑄錠均勻化處理4熱粗乳4再結(jié)晶溫度以下帶溫 乳制4預(yù)拉伸4穩(wěn)定化退火4成品。
[0011]根據(jù)上述方法，其特征在于，所述方法包括：
[0012] (1)熔煉及鑄造:按鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比準(zhǔn)備原材料，在720~750 °C的條件下熔煉鋁合金原材料，鋁合金原材料50 %~60 %熔化為鋁液時(shí)，開(kāi)啟電磁攪拌，當(dāng) 鋁合金原材料全部熔化后，加入成分添加劑，并進(jìn)行扒渣、調(diào)整成分、轉(zhuǎn)移熔體到保溫爐，進(jìn) 行爐側(cè)Ar+Cl2混合氣精煉，成分合格及鑄造準(zhǔn)備充分后，熔體靜置適當(dāng)時(shí)間，在熔體溫度 700~710°C條件下經(jīng)在線處理，澆注成鋁合金鑄錠；
[0013] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面；
[0014] (3)熱粗扎：將步驟（2)處理后的鋁合金鑄錠在步進(jìn)式推進(jìn)爐中加熱到480~570 °C，保溫1 Oh，然后乳至1.3~1.4 X成品厚度的中間板材，終乳溫度為330~410°C ;
[0015] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻至再結(jié)晶溫度以下，在 230~260°C溫度范圍內(nèi)帶溫乳制至成品厚度，乳制變形率為30~40%;
[0016] (5)穩(wěn)定化退火處理:將步驟(4)得到的鋁合金厚板進(jìn)行永久變形量0.5~1.5%的 預(yù)拉伸變形，接著在200~240 °C退火處理，保溫時(shí)間為2h~4h。
[0017] 本發(fā)明的有益效果：
[0018] 1.提供一種船用鋁合金5083H116厚板，可提高了鋁合金板材的抗腐蝕性能及焊接 性能。
[0019] 2.本發(fā)明生產(chǎn)方法中在熔體熔煉鑄造過(guò)程中，熔體凈化采用多級(jí)聯(lián)合熔體凈化技 術(shù)（即：從原鋪材料選配開(kāi)始，經(jīng)熔煉、熔體爐內(nèi)混合氣體精煉、在線多級(jí)串聯(lián)SNIF除氣、雙 級(jí)陶瓷過(guò)濾、加蓋流槽預(yù)熱干燥防污染等多種工藝措施，使熔體中的氣體、夾渣排除，得到 較純潔熔體的工藝技術(shù)），使鑄錠冶金質(zhì)量達(dá)到高純化的水平，使鑄錠冶金質(zhì)量滿足：晶粒 度1 級(jí)；[H] <0.11111/10(^41;恥<2??111;〇3<4??111 ;渣吣()<501(/1^(每恥鋁中尺寸大于2(^111的 渣含量<50千個(gè)）。產(chǎn)品的成形性能及力學(xué)性能更優(yōu)異。
[0020] 3.本發(fā)明生產(chǎn)方法采用以再結(jié)晶溫度下帶溫乳制+預(yù)拉伸代替冷乳變形，使工序 流程縮短，降低了工藝成本，提高品質(zhì)，獲得高質(zhì)量的船用鋁合金厚板，具有廣泛的市場(chǎng)前 景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)200°C/2h退火后的晶粒組織；
[0022] 圖2是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)220°C/4h退火后的晶粒組織；
[0023]圖3是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)240°C/2h退火后的晶粒組織。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明的鋁合金厚板，化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Si 0~0.10%，F(xiàn)e 0~0.20%， Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr 0.15~0·20%，Ζη 0~0.15%，Ti 0~0.10%，余量為 A1。本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括:配料-熔煉-轉(zhuǎn)爐-爐側(cè)精煉-靜置-鑄造-鋸切-銑面- 鑄錠均勻化處理-熱粗乳-再結(jié)晶溫度以下帶溫乳制-預(yù)拉伸-穩(wěn)定化退火-成品。 [0025]下面結(jié)合一些具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026] 一種船用鋁合金(5083H116)厚板，其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比如表2。
[0027] 表2該合金成分實(shí)測(cè)值(wt%)
[0028]
[0029] 實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H116厚板的生產(chǎn)方法之一，包括以下步 驟：
[0030] (1)熔煉及鑄造:按實(shí)例1~3任意所述的鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比準(zhǔn) 備原材料，其中，固體料占40 %，一、二級(jí)廢料不超過(guò)40 %，其余為電解液。在720~750°C的 條件下熔煉鋁合金原材料，鋁合金原材料50 %~60%熔化為鋁液時(shí)，開(kāi)啟電磁攪拌，當(dāng)鋁合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加劑，并進(jìn)行扒渣、調(diào)整成分、轉(zhuǎn)移熔體到保溫 爐，進(jìn)行爐側(cè)Ar+C12混合氣精煉(STAS)，成分合格及鑄造準(zhǔn)備充分后，熔體靜置適當(dāng)時(shí)間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過(guò)濾(30PPI+50PPI)、晶粒細(xì)化)處理， 澆注成鋁合金鑄錠。鑄錠冶金質(zhì)量滿足：晶粒度1級(jí)；[H] =0.079ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣 N2〇<30K/kg
[0031] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0032] (3)熱粗扎:將步驟(2)處理后的鋁合金鑄錠在步進(jìn)式推進(jìn)爐中加熱到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm熱熱粗乳機(jī)組上乳至（1.3~1.4 X成品厚度）的中間板材，終乳溫 度為351°C。
[0033] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻240~260°C，帶溫乳制 至成品厚度16.13mm。乳制變形率為36%。
[0034] (5)穩(wěn)定化退火處理:將步驟(4)得到的鋁合金厚板進(jìn)行永久變形量0.8%的預(yù)拉 伸變形。接著在200°C退火處理，保溫時(shí)間為2h。
[0035]實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H116厚板的生產(chǎn)方法之二，包括以下步 驟：
[0036] (1)熔煉及鑄造:按實(shí)例1~3任意所述的鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比準(zhǔn) 備原材料，其中，固體料占35 %，一、二級(jí)廢料不超過(guò)35 %，其余為電解液。在720~750°C的 條件下熔煉鋁合金原材料，鋁合金原材料50 %~60%熔化為鋁液時(shí)，開(kāi)啟電磁攪拌，當(dāng)鋁合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加劑，并進(jìn)行扒渣、調(diào)整成分、轉(zhuǎn)移熔體到保溫 爐，進(jìn)行爐側(cè)六^(：1 2混合氣精煉(STAS)，成分合格及鑄造準(zhǔn)備充分后，恪體靜置適當(dāng)時(shí)間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過(guò)濾(30PPI+50PPI)、晶粒細(xì)化)處理， 澆注成鋁合金鑄錠。鑄錠冶金質(zhì)量滿足：晶粒度1級(jí)；[H] =0.073ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣 N2〇<30K/kg
[0037] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0038] (3)熱粗扎:將步驟(2)處理后的鋁合金鑄錠在步進(jìn)式推進(jìn)爐中加熱到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm熱熱粗乳機(jī)組上乳至（1.3~1.4 X成品厚度）的中間板材，終乳溫 度為338°C。
[0039] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻240~260°C，帶溫乳制 至成品厚度16.16mm。乳制變形率為25.4%。
[0040] (5)穩(wěn)定化退火處理:將步驟(4)得到的鋁合金厚板進(jìn)行永久變形量1.0%的預(yù)拉 伸變形。接著在220°C退火處理，保溫時(shí)間為4h。
[0041 ]實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H116厚板的生產(chǎn)方法之三，包括以下步 驟：
[0042] (1)熔煉及鑄造：按實(shí)例1~3任意所述的鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比準(zhǔn) 備原材料，其中，固體料占40 %，一、二級(jí)廢料不超過(guò)40 %，其余為電解液。在720~750°C的 條件下熔煉鋁合金原材料，鋁合金原材料50 %~60%熔化為鋁液時(shí)，開(kāi)啟電磁攪拌，當(dāng)鋁合 金原材料全部熔化(720°C)后，加入成分添加劑，并進(jìn)行扒渣、調(diào)整成分、轉(zhuǎn)移熔體到保溫 爐，進(jìn)行爐側(cè)六^(：1 2混合氣精煉(STAS)，成分合格及鑄造準(zhǔn)備充分后，恪體靜置適當(dāng)時(shí)間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過(guò)濾(30PPI+50PPI)、晶粒細(xì)化)處理， 澆注成鋁合金鑄錠。鑄錠冶金質(zhì)量滿足：晶粒度1級(jí)；[H] =0.081ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣 N2〇<30K/kg
[0043] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0044] (3)熱粗扎:將步驟(2)處理后的鋁合金鑄錠在步進(jìn)式推進(jìn)爐中加熱到560°C/8h+ 480°C/2h，然后在4100mm熱熱粗乳機(jī)組上乳至（1.3~1.4 X成品厚度）的中間板材，終乳溫 度為350°C。
[0045] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻240~260°C，帶溫乳制 至成品厚度16.25mm。乳制變形率為35.4%。
[0046] (5)穩(wěn)定化退火處理:將步驟(4)得到的鋁合金厚板進(jìn)行永久變形量1.5%的預(yù)拉 伸變形。接著在240°C退火處理，保溫時(shí)間為2h。
[0047]實(shí)例1~3所述的船用鋁合金5083H116厚板的任意之一的生產(chǎn)方法生產(chǎn)厚板上取 縱向樣，在室溫下，按ASTM B928要求檢測(cè)鋁合金厚板的力學(xué)性能、抗晶間腐蝕和剝落腐蝕 性能以及焊接性能。其結(jié)果如表3所示?？梢?jiàn)，5083H116厚板的綜合性能較好。圖1-圖3為 5083H116經(jīng)不同退火后的晶粒組織。
[0048] 表3室溫下5083H116厚板性能檢測(cè)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋁合金厚板，其特征在于，所述鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為:Si O~ 0.10%，F(xiàn)e O~0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr 0.15~0.20%，Zn O~ 0.15%，Ti 0~0.10%，余量為Α1。2. -種如權(quán)利要求1所述的鋁合金厚板生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括:配料- 熔煉-轉(zhuǎn)爐-爐側(cè)精煉-靜置-鑄造-鋸切-銑面-鑄錠均勻化處理-熱粗乳-再結(jié)晶 溫度以下帶溫乳制-預(yù)拉伸-穩(wěn)定化退火-成品。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括： (1) 熔煉及鑄造:按鋁合金厚板的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比準(zhǔn)備原材料，在720~750°C的 條件下熔煉鋁合金原材料，鋁合金原材料50 %~60%熔化為鋁液時(shí)，開(kāi)啟電磁攪拌，當(dāng)鋁合 金原材料全部熔化后，加入成分添加劑，并進(jìn)行扒渣、調(diào)整成分、轉(zhuǎn)移熔體到保溫爐，進(jìn)行爐 側(cè)Ar+C12混合氣精煉，成分合格及鑄造準(zhǔn)備充分后，熔體靜置適當(dāng)時(shí)間，在熔體溫度700~ 710°C條件下經(jīng)在線處理，澆注成鋁合金鑄錠； (2) 銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面； (3) 熱粗扎:將步驟(2)處理后的鋁合金鑄錠在步進(jìn)式推進(jìn)爐中加熱到480~570°C，保 溫IOh，然后乳至1.3~1.4 X成品厚度的中間板材，終乳溫度為330~410°C ; (4) 帶溫乳制:將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻至再結(jié)晶溫度以下，在230~ 260°C溫度范圍內(nèi)帶溫乳制至成品厚度，乳制變形率為30~40%; (5) 穩(wěn)定化退火處理:將步驟(4)得到的鋁合金厚板進(jìn)行永久變形量0.5~1.5%的預(yù)拉 伸變形，接著在200~240 °C退火處理，保溫時(shí)間為2h~4h。
【文檔編號(hào)】C22F1/047GK105886855SQ201610260303
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】呂正風(fēng), 張華 , 孟凡林, 孫學(xué)明, 羅杰, 陶志民, 鄭貴超, 徐崇義, 魏建民, 張啟東
【申請(qǐng)人】山東南山鋁業(yè)股份有限公司, 煙臺(tái)南山學(xué)院