摘要：本文介绍了520×1820mm规格的LF6g合金扁铸锭的应用前景。并从合金特性出发，分析了LF6g合金的熔铸工艺特点并制定相应的熔铸工艺参数，重点分析讨论了熔体质量、铸造工艺参数对铸锭的影响，为后续该合金的试制或量产提供数据基础。
关键词：LF6g；熔体质量；工艺参数
1 前言
LF6g铝板属于高镁合金，含镁量为5.8-6.8%，在不可热处理合金中属于强度良好，耐蚀性、可切削性良好的产品。阳极化处理后表面美观。因此，LF6g铝板主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件。同时，优良的抗腐蚀性能使LF6g合金广泛用于海事用途，如船舶、汽车、飞机焊接件、地铁轻轨，需严格防火的压力容器（如液体罐车、冷藏车、冷藏集装箱）、制冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹零件、装甲等。
2 LF6g合金的化学元素组成
2.1 LF6g合金成分
LF6g合金的国标化学成分见表1。
表1 LF6g合金化学成分
3 520×1820mm规格的LF6g合金的熔铸工艺特点
3.1 520×1820mm规格的宽厚比大，裂纹倾向性大
520×1820mm规格宽厚比较大，达到了3.5，铸锭宽度面的冷却要比厚度面慢得多，这种冷却速度的差异导致宽度面和厚度面收缩不一致，因此铸锭内部更易累计凝固内应力，铸锭的开裂倾向也就相对较大。随着铸锭宽厚比的增加，必然使铸锭的内外层温差增大，铸锭的热应力也逐步增加，内应力的值超过金属的承受极限，铸锭即发生开裂，铸锭一旦开裂，往往裂纹会贯穿始终。从而产生大量废品，所以大规格铸锭的铸造成型是需要解决的问题。
3.2 LF6g合金的特性
LF6g合金含Mg量高，熔体粘度大、氧化膜、夹渣物不容易与熔体分离，铸锭中易产生夹杂、氧化膜等缺陷。合金流动性不好，所以在熔铸过程中比其他合金具有更大的形成拉裂的倾向性，这种合金铸锭表面的氧化膜强度低，易黏着，具有很大的拉锭阻力。
4 试验过程
4.1 试验方向
通过对以往的经验总结发现大规格LF6g合金的易出现的问题主要是大规格铸造成型和熔体夹杂、氧化膜等缺陷，具体的试验方向为：
4.1.1 大规格铸造成型的解决方向
由于北线生产方式采用低液位水平铸造，520×1820mm的LF6g合金属于首次生产，所以没有完善的数据支持和工艺制度，需要设定合理的填充速率、冷却强度、铸造温度、铸造速度。
4.1.2 控制夹杂物和氧化物
铸锭中的夹杂物和氧化物的含量主要取决于金属洁净度。夹杂物和氧化物的含量破坏金属连续性的缺陷，降低材料的使用性能，对于大规格的LF6g合金，其夹杂物和氧化物更应严格控制。
5 分析与讨论
5.1 熔体质量对铸锭裂纹倾向性的影响
影响LF6g合金浇注过程中的熔体质量的主要是夹杂物，而影响夹杂物含量的因素有很多，有炉料条件、熔炼工艺和净化手段等。本文主要研究的是炉料条件、熔炼工艺条件相同改善熔体纯净度。改善熔体纯净度的方法主要有：改善精炼、提高铸造温度、增加过滤装置。
5.2 选择合适的工艺参数
在铸造过程中，由于铸锭规格较大，铸锭各部位的凝固时间和冷却速度不同，使铸锭中存在应力集中区域。为达到减小铸造应力、均匀分布应力的目的，应合理调整铸造工艺参数和选择合适的分液漏斗。
设定合理的填充速率。铝液填充速率在铸造启动前是指结晶器中铝液的加注速度，铸造开始后该速度由自动控制系统控制，填充速度过快，热量难以及时散发，易造成过度翘曲、锭尾裂纹和底部的重熔泄露。速度过慢会造成冷析或凝固分层，偶尔也会伴随裂纹，因此合理控制填充速度，对铝合金非常重要。
合理控制冷却水流量。冷却水量过小，铸锭表面太热，容易产生熔析、裂纹真是漏铝；水流量太大，则铸锭尾部翘曲会提前变大，造成裂纹、漏铝，甚至出现悬挂。
控制合理铸造速度。铸造速度对铸造质量影响很大，速度较低时，铸锭的大面呈凸出形状，铸锭易出现悬挂、冷隔等缺陷。铸造速度较高时，铸锭易出现拉裂、漏铝、裂纹等缺陷。
经过上诉的分析，选择合适的工艺参数十分重要。结合合金性质和其熔铸工艺特点，确定铸造速度为40-55mm/min，铸造挡板前温度为700-715℃，冷却水流量160-200 m3/h，填充时间80-120S，液位高度80-100mm。
增大冷却强度；采用低液位同水平铸造；选取适当的铸造速度；适当提高铸造挡板前温度；合适的填充时间和液位高度；采用合适的铸造分液漏斗，均匀导流；使用细化剂细化晶粒。
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）不同规格的LF6g铸锭均有不同程度的成分偏析，但520mm×1820mm规格铸锭Mg元素的偏析更大一些，Mg的最大偏差达到0.63%，个别点已经超过内控范围；
（2）不同规格的LF6铸锭高倍组织中心到边部，晶粒从大到小，基本上符合铝合金熔炼过程中的结晶规律；
（3）铸造前保温炉使用Ar气体精炼30min，静置30min，铸造过程中采用Ap在线除气+双级过滤对熔体进行熔体净化处理；
（4）铸造工艺参数：铸造速度V=40-55mm/min，铸造挡板前温度T=700-715℃，冷却水流量P=160-200 m3/h，液位高度80-100mm，填充时间80-120s，使用450mm长的分液漏斗。
参考文献：
[1]周家荣.铝合金熔铸生产技术问答[M].北京：冶金工业出版社，2008.
[2]当代铝熔体处理技术/柯东杰，王祝堂编著.-北京：冶金工业出版社，2010.7.
[3]变形铝合金熔炼与铸造/王立娟，张万金，吴欣凤编著-长沙：中南大学出版社，2010.9.
论文作者:赵大明,孙兰,张雷,韩再旭,潘勇生
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/28
标签：铸锭论文; 合金论文; 速度论文; 工艺论文; 规格论文; 裂纹论文; 参数论文; 《基层建设》2018年第19期论文;