一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法。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％，Mn 0.5～0.80％，Mg 4.1～4.6％,Cr0.15～0.20％，Zn 0～0.15％，Ti 0～0.10％，余量為Al。本發(fā)明通過熔煉及鑄造、銑面、熱軋、再結(jié)晶溫度以下帶溫軋制、預(yù)拉伸、穩(wěn)定化退火、鋸切工序，使合金材料的晶粒結(jié)構(gòu)與性能的完美結(jié)合，材料的力學(xué)性能、抗腐蝕性能、可焊性均滿足常與海水接觸及類似環(huán)境中使用的要求。
【專利說明】
一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種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。由于該合金對晶間腐蝕和剝落腐蝕具有較高的敏感性，傳統(tǒng)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相的沿晶沉淀網(wǎng)膜，從而提高5083 合金板材的抗蝕性。目前，已有專利(CN104475477A，一種5083Η321鋁合金板材的加工工藝） 中將5083鋁合金鑄錠依次經(jīng)過銑面、加熱、熱粗乳、熱精乳、預(yù)先退火、第一冷乳、中間退火、 第二冷卻、剪切矯直，穩(wěn)定化熱處理、鋸切定尺，得到船用5083鋁合金飯材。該發(fā)明通過兩次 冷乳中設(shè)置退火，并且最后進(jìn)行了穩(wěn)定化熱處理操作，可以增加鋁合金板材的力學(xué)性能以 及抗腐蝕能力。這種方法適用于乳制5083Η321的薄板，對厚板乳制，如果按上述工藝需額外 增加大型寬幅片式乳機(jī)，而且工序長且復(fù)雜

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種鋁合金厚板及其生產(chǎn)方法。
[0004] 本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0005] -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%，Cr0.15~0·20%，Ζη 0~ 0.15%，Ti 0~0.10%，余量為Α1。它與ASTM Β928Μ或GB/T3190公布的標(biāo)稱化學(xué)成分相比， 主要合金元素更優(yōu)化，F(xiàn)e、Si等雜質(zhì)元素更純凈，有利于提高5083H321產(chǎn)品的力學(xué)性能、焊 接性能及抗腐蝕性能。
[0006] -種如上述鋁合金厚板的生產(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。
[0007] 根據(jù)上述方法，其特征在于，所述方法包括：
[0008] (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，開啟電磁攪拌，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)時間，在熔體溫度 700°C~710°C條件下經(jīng)在線處理，澆注成鋁合金鑄錠；
[0009] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面；
[0010] (3)熱粗乳: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 °C~570 °C，保溫8-12h，然后熱乳至1.2~1.3 X成品厚度的中間板材，終乳溫度為330°C~410°C ;
[0011] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線快速冷卻至230°C~260°C， 帶溫乳制至成品厚度，乳制變形率為20%~30% ;
[0012] (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105~120 °C退火處理，保溫時間為2h~4h。
[0013] 根據(jù)上述方法，其特征在于，步驟(1)所述的熔體凈化采用多級聯(lián)合熔體凈化技術(shù) (即：從原鋪材料選配開始，經(jīng)熔煉、熔體爐內(nèi)混合氣體精煉、在線多級串聯(lián)SNIF除氣、雙級 陶瓷過濾、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)到高純的水平）。
[0014] 根據(jù)上述方法，其特征在于，步驟(4)在線快速冷卻到再結(jié)晶溫度(230~260°C)范 圍內(nèi)進(jìn)行控溫帶溫乳制。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：
[0016] 1.提供一種船用鋁合金5083H321厚板，可提高了鋁合金板材的抗腐蝕性能及焊接 性能。
[0017] 2.本發(fā)明生產(chǎn)方法中在熔體熔煉鑄造過程中，熔體凈化采用多級聯(lián)合熔體凈化技 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；[H]<0. lml/ 100gAl;Na<2PPm;Ca<4PPm;渣<50K/kg。產(chǎn)品的成形性能及力學(xué)性能更優(yōu)異。
[0018] 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，具有廣泛的市場前 景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)105°C/2h退火后的晶粒組織；
[0020] 圖2是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)105°C/4h退火后的晶粒組織；
[0021] 圖3是本發(fā)明的鋁合金厚板經(jīng)120°C/2h退火后的晶粒組織。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明的一種鋁合金厚板，其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Si 0~0.10%，F(xiàn)eO~ 0·20%，Μη 0.5~0.80%，Mg 4.1 ~4.6%，Cr0.15~0·20%，Ζη 0~0.15%，Ti 0~0.10%， 余量為A1。制備方法包括: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。
[0023]下面結(jié)合一些具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0024] 一種船用鋁合金5083H321厚板，其化學(xué)成分及質(zhì)量百分比如表1。
[0025] 表1該合金成分實(shí)測值(wt%)
[0026]
[0027]
[0028] 實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H321厚板的生產(chǎn)方法之一，包括以下步 驟：
[0029] (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、二級廢料不超過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，開啟電磁攪拌，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)時間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過濾(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；[H] =0.079ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0030] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0031] (3)熱粗乳: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1.2~1.3 X成品厚度的中間板材，終乳溫度 為 353°C。
[0032] (4)帶溫乳制:將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻250°C，帶溫乳制至成品 厚度20.15mm。乳制變形率為25.6%。
[0033] (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105 °C退火處理，保溫時間為2h。
[0034]實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H321厚板的生產(chǎn)方法之二，包括以下步 驟：
[0035] (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、二級廢料不超過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，開啟電磁攪拌，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)時間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過濾(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；[H] =0.073ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0036] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0037] (3)熱粗乳: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1.2~1.3 X成品厚度的中間板材，終乳溫度 為 334°C。
[0038] (4)帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻230~260°C，帶溫乳制 至成品厚度20.2mm。乳制變形率為25.4%。
[0039] (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105 °C退火處理，保溫時間為4h。
[0040] 實(shí)例1~3之一任意所述的船用鋁合金5083H321厚板的生產(chǎn)方法之三，包括以下步 驟：
[0041] (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、二級廢料不超過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，開啟電磁攪拌，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)時間， 在熔體溫度700~710°C條件下經(jīng)在線（SNIF除氣、CCF過濾(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；[H] =0.081ml/100gAl ;Na<2ppm;Ca< 4PPM;渣<30K/kg
[0042] (2)銑面:將步驟(1)鋁合金鑄錠切頭切尾，銑面。
[0043] (3)熱粗乳: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1.2~1.3 X成品厚度的中間板材，終乳溫度 為 356°C。
[0044] (4)帶溫乳制:將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線冷卻251°C，帶溫乳制至成品 厚度20.3mm。乳制變形率為25.8%。
[0045] (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120 °C退火處理，保溫時間為2h。
[0046]實(shí)例1~3所述的船用鋁合金5083H321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?，5 0 8 3 Η 3 21厚板的綜合性能較好。圖1為 5083Η321經(jīng)不同退火后的晶粒組織。
[0047] 表3室溫下5083Η321 20mm厚板性能檢測
[0048]
【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%，Cr0.15~0.20%，Zn O~0.15%， Ti 0~0.10%，余量為Α1。2. -種如權(quán)利要求1所述鋁合金厚板的生產(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，開啟電磁攪拌，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)時間，在熔體溫度700°C ~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) 熱粗乳: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°C~570°C， 保溫8-12h，然后熱乳至1.2~1.3 X成品厚度的中間板材，終乳溫度為330°C~410°C ; (4) 帶溫乳制：將步驟(3)得到的鋁合金中間板材在線快速冷卻至230°C~260°C，帶溫 乳制至成品厚度，乳制變形率為20%~30% ; (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105~120°C退火處理，保溫時間為2h~4h。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1)采用多級聯(lián)合熔體凈化技術(shù)，使鑄 錠冶金質(zhì)量達(dá)到高純的水平。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(4)在線快速冷卻到再結(jié)晶溫度(280 ~340 °C)以下。
【文檔編號】C22C21/08GK105908025SQ201610408921
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】呂正風(fēng), 張華 , 孟凡林, 孫學(xué)明, 羅杰, 孫玉梅, 祝貞風(fēng), 張吉松
【申請人】山東南山鋁業(yè)股份有限公司, 煙臺南山學(xué)院