东北轻合金有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150060
摘要：介绍了5083铸锭的特性及合金元素作用，并结合现场经验，制定了大规格5083合金的熔铸工艺。结合铸锭试片全分析，确定出5083合金580mm×2120mm规格合金铸锭铸造工艺参数为：T=710-730℃，V=36-53mm/min，冷却水流量23-132m3/h1。
关键词：5083；熔铸工艺；熔体质量
随着公司北线熔铸进行改造，引进wagstff铸铸造机及snif、HD2000除气装置。熔铸分厂熔铸北线组织相关技术人员研究大规格5083合金的熔铸工艺，摸索合理的熔铸工艺参数并在北线熔铸线进行了试验并完成5083合金580mm×2120mm规格熔铸工艺研究。
1 熔铸工艺特点
1.1 5083合金成分
5083合金的国标化学成分见表1。
2 各元素的作用
2.1 Fe、Si元素作用
Fe和Si是合金中的杂质。Fe与Mn形成难熔的金属间化合物，铸锭中又脆又硬的多元化合物会破坏铝基体组织的均匀性，降低合金耐蚀性，且使铸锭轧制时容易开裂，故Fe含量一般控制在0.3%以下。
2.2Mg元素作用
Mg主要以固溶状态和β相（Mg2Al3或Mg5Al8）存在，是5083合金中的主要强化元素。在5083合金中（Mg含量小于5%），随Mg含量的增加，合金的再结晶温度、焊接裂纹倾向有所降低，焊缝强度提高，合金的塑性降低[1]。
2.3 Mn元素作用
Mn部分固溶于铝基体，其余以MnAl6的形式存在于组织中。Mn可以提高合金的再结晶温度，阻止晶粒粗化，提高合金强度。并可使Mg在铝基体中的溶解度降低，减少焊缝裂纹倾向，对提高基体组织和焊接处的强度及抗应力腐蚀破裂能力有一定作用[2]。
2.4 Cr元素作用
Cr和Mn有相似的作用，可以提高基体金属和焊缝的强度，减少焊缝裂纹倾向，提高耐应力腐蚀性能，但使塑性略有降低，在Cr和Mn同时加入，其效果比单一加入的要好。
3 试验过程
根据合金特性和熔铸工艺特点制定如下试验方案。
3.1 工艺流程
配料→熔炼及调整成分→精炼、静置→铸造→机加。
3.2 配料
采用固体料投料，炉料由40%～45%新铝锭、除调整化学成分的金属外为5系合金二、三级废料。Mg以纯金属形式加入Mn、Cr以中间合金的形式加入。
3.3 熔炼
熔炼温度700-740℃，720℃以上加Mg，Fe>Si 0.1% ，保温炉补0.01%的Ti，并在熔炼温度范围内取样、调整化学成分。保温炉使用HD2000进行Ar2精炼30min，铸造前静置30min。
3.3铸造工艺
铸造采用snif双除气箱进行在线除气，采用30+50ppi陶瓷片过滤器进行净化处理，
铸造在线双点Al-Ti丝158cm/min。铸造工艺参数见表2
3.4机加
表3分析结果表明：Mg元素含量较高，分布波动较大，最大差值0.37%，元素含量最大差值较大，由取样位置看出Mg元素分布呈现出在铸锭心部及边部较少，四分之一处浓度达到最大值。
4.2铸锭表面质量
铸锭表面偏析层较薄，无拉裂、冷隔、拉痕等表面缺陷。
4.3低倍组织
铸锭低倍组织上无气孔、白斑等缺陷。
4.4 显微组织
从高倍组织照片可以看出，基本上符合铝合金熔炼过程中的结晶规律。
5分析与讨论
5.1 铸锭裂纹倾向
因为铸锭宽度方向的表面温度分布不均匀，所以当铸锭从结晶器中拉出时，铸锭表面层受急冷作用而收缩，但因为各点的温度不同，见水位置也不在一条水平线上，因而冷却速度不一样，其收缩量和收缩速率也不同，见水温度较高的部位形成了更大的附加拉应力，导致裂纹的产生。裂纹一经产生，便又成为应力的集中场所，使之向长度和深度方向发展。但裂纹发展的深度是有限的，因为扁铸锭中心部分受到压应力作用，能自动控制裂纹的扩展。
防止表面裂纹的根本办法：一是控制合金化学成分，提高合金在高温和低温时的塑性；二是控制翘曲量，消除应力集中源，包括各种夹渣、分流袋底结物、成层，拉裂和结晶微裂纹等。在操作上应把重点放在提高铸锭沿宽度方向温度分布的均匀性和降低铸锭在结晶器出口处的温度上，为此，应做到以下几点：
（1）使用单双排水冷却降低翘曲
（2）结晶器、平台要水平，水孔不堵塞，打油均匀
（3）控制填充时间，不易过长或过短
（4）确定合理的冷却水流量
（5）适当堵结晶器小面水孔
（6）特别注意防止表面夹渣和拉裂
6结论
采用上述工艺生产的铸锭可以满足要求，从而可以得出以下结论：
1）熔炼温度700～740℃。2）铸造前保温炉使用HD2000精炼30min，静置30min，铸造过程中采用snif双级在线除气+双级过滤对熔体进行熔体净化处理。3）铸造工艺参数：铸造速度V=36-53mm/min，铸造温度T=710-730℃，冷却水流量23-132m3/h。
参考文献
[1]周家荣.铝合金熔炼生产技术问答[M].北京：冶金工业出版社，2008.
[2]蒋香泵，张李光，贾均.轻金属[M].沈阳铝镁设计研究院，1986.
论文作者:刘学,孔祥生,张雷,韩再旭,潘勇生
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
标签：铸锭论文; 合金论文; 裂纹论文; 工艺论文; 元素论文; 作用论文; 基体论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;