一种6A02合金棒材及其生产工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种6A02合金棒材及其生产工艺，涉及铝合金加工技术领域。6A02合金棒材的生产工艺，包括加料熔炼步骤、精炼步骤、优化步骤、铸造步骤和后处理步骤，本发明专利技术提供的6A02合金棒材的生产工艺能够制得抗拉强度强、布氏硬度高的6A02合金棒材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝合金加工
，具体而言，涉及一种6A02合金棒材及其生产工艺。
技术介绍
6A02合金属于Al-Mg-Si系铝合金，可进行热处理强化，具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性，淬火和时效后具有较好的可塑性和切削加工性，主要用于电力和结构工程工业。对于直径在150mm以下(若非圆棒则指内切圆直径)的6A02合金棒材而言，按照行业内现有的6A02-T6棒材生产技术，得到的棒材的抗拉强度一般为295MPa～340MPa，布氏硬度也在95HB以下。这些抗拉强度不高、硬度偏低的棒材因存在机加工粘刀、强度不够等问题，不能满足更加苛刻的使用要求，而如此，就直接制约了6A02合金棒材的使用范围。基于此，李念奎等人在专利技术专利《一种6A02铝合金的热处理方法》中提出了一种6A02铝合金的固溶淬火工艺和时效热处理工艺，能够使6A02合金的布氏硬度达到120HB以上。但即使布氏硬度提高了，却仍然可能存在抗拉强度较低、易断裂等情况，综上，如何提高6A02合金的综合性能才是关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种6A02合金棒材的生产工艺，此生产工艺能够制得抗拉强度高、布氏硬度高的6A02合金棒材。本专利技术的另一目的在于提供一种6A02合金棒材，其综合性能好，适用范围广。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种6A02合金棒材的生产工艺，包括：加料熔炼步骤：将800～820℃的铝液与固体料混合，待温度降至750～770℃时加入配料，搅拌熔炼10～20min后扒渣，得到熔炼物；其中，固体料是与铝液原料的合金牌号相同的铝废料，铝液与固体料的质量比为100：15～20，配料为生产6A02合金棒材必须的其他合金元素原料；精炼步骤：将熔炼物与精炼剂混合，在730～750℃下精炼15～20min，精炼剂与熔炼物的质量比0.1～0.3：100；优化步骤：保持精炼后的熔体的温度为715～725℃，利用纯度在99.9％以上的保护气体自熔体的底部由下往上吹气除氢，然后进行熔体过滤；其中，保护气体选自氮气、惰性气体中的一种或多种，保护气体的压力为0.2～0.6MPa、流量为5～6m3/h；铸造步骤：对熔体进行铸造，铸造温度为710～720℃，铸造时所用的铸造模具的外部水冷；后处理步骤：去除铸造得到的铸锭的表面偏析层，然后进行加热挤压、淬火、人工时效处理。另外，一种6A02合金棒材，是通过上述的6A02合金棒材的生产工艺制得。相对于现有技术，本专利技术包括以下有益效果：本专利技术先利用高温铝液的热量熔化固体料，在此过程中，一方面可以达到降低铝液温度、将铝液中的气体初步除去的目的，另一方面，还可为后期铸锭的结晶过程提供晶核，增加形核能力，提高晶粒度。紧接着，根据需要生产的合金棒材，按量加入配料，之后精炼、优化，优化过程中，由于保护气体从下往上吹气，所以会在熔体中产生大量弥散的细小起泡，而这些细小起泡就能够带出、从而除去熔体中含有的含氢气体以及氧化夹杂物。而继续进行的铸造操作，由于采用外部水冷的冷凝铸造技术，所以铸造效果好，得到的铸锭的质量高，而为了消除组织缺陷，又去除了铸锭的表面偏析层，通过后续操作，得到综合性能好，质量高的6A02合金棒材。利用本专利技术提供的生产工艺制得的6A02合金棒材能达到以下指标：抗拉强度≥340MPa，断后伸长率≥8％，布氏硬度≥95HB。合金棒材强度得到显著提升，远高于国标要求，通过本专利技术提供的工艺，能够批量稳定生产高强度的6A02合金棒材，实用性高，适合大范围推广。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的6A02合金棒材及其生产工艺进行具体说明。6A02合金棒材的生产工艺包括步骤S1，加料熔炼：将800～820℃的铝液与固体料混合，待温度降至750～770℃时加入配料，搅拌熔炼10～20min后扒渣，得到熔炼物；其中，固体料是与铝液原料的合金牌号相同的铝废料，铝液与固体料的质量比为100：15～20，配料为生产6A02合金棒材必须的其他合金元素原料。在实际操作中，铝液可以是电解得到的铝液，根据电解铝液的预分析结果选择合适的铝电解槽进行出铝，然后将电解铝液从电解槽抽至真空抬包中运至铸造车间倒入熔炼炉内，再加入固体料。如此，生产流程一条线，因为电解而可以将得到的铝液转运后投入生产应用，与固体料混合，而无需再将铝液凝固、转移、再熔化，简化了生产工艺，降低了生产能耗。固体料只要是与铝液原料的合金牌号相同的铝废料均可，而铝废料可以选自重熔用铝锭、铸锭锯切头尾料、热轧厚板切头尾料中的一种或多种。待铝液与固体料的混合物降温至750～770℃(优选767～770℃)时，根据要生产制造的合金棒材来进行配料，加入熔炼炉中。配料选自铝合金元素添加剂(如Cu元素添加剂、Mn元素添加剂等)、Al-Fe中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Mg锭中的一种或多种。加入配料后，充分搅拌熔炼，然后扒渣，取样做快速分析，若成分符合所配制铝合金的成分要求，即将扒渣后得到熔炼物转入静置炉中，进行后续精炼处理。在步骤S1中，通过降温、搅拌扒渣等处理，可使熔炼物中的氢含量降低。在此需要说明的是，本领域的技术人员公知，由于生产的合金棒材的不同，配料的具体成分以及用量会存在差异，所以在此并不做限定。另外，扒渣为本领域的常见操作，即为去除液体表面浮渣，所以在此不再赘述。6A02合金棒材的生产工艺还包括步骤S2，精炼：将熔炼物与精炼剂混合，在730～750℃下精炼15～20min，精炼剂与熔炼物的质量比0.1～0.3：100。在精炼步骤中，将熔炼物与精炼剂混合精炼的方法为喷粉精炼法，具体操作为：可以将需要精炼的熔炼物倒入静置炉中，然后将粉状的精炼剂装入喷粉罐，将“T”型精炼器和喷粉罐连接牢固，插入静置炉的熔炼物中，打开气体瓶气阀，操作“T”型精炼器在静置炉中来回移动。其中，气体瓶中装的是纯度在99.9％以上(优选在99.99％以上)的保护气体，选自氮气、惰性气体中的一种或多种，气体瓶中的压力为0.2～0.6MPa，喷出气体的流量为5～6m3/h。利用喷粉精炼法来进行精炼，效果非常好。这是因为掺杂着粉状精炼剂的气泡进入熔炼物后，粉状精炼剂熔化，以液体熔剂膜的形式包裹在气泡表面，将气泡表面的氧化膜溶解、吸附，使其瓦解。这时氢从熔炼物中经熔剂膜进入气泡中的速度要比经氧化膜进入气泡中的速度快得多，同时也防止了熔炼物与保护气体中水分的直接接触。另一方面，由于熔剂膜提高了气泡表面的活性，加强了吸附除渣的能力，所以也使得除渣效果显著提高，氧化夹杂量显著降低。测量数据表明，通过本专利技术的炉内精炼处理，可使熔炼物中的氢含量降到0.3mL/100gAl～0.4mL/100gAl。而由于上述精炼过程中通入了保护气体，经过上述处理后，要满足浇铸的需求，还可以进行改进，即在利用喷粉精炼法将熔炼物与精炼剂混合精炼之后，精炼步骤还包括：在混合精炼后的熔体表面撒施覆盖剂，静置10～15min，覆盖剂与熔体的质量比为0.2～0.4：100。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种6A02合金棒材的生产工艺，其特征在于，包括：加料熔炼步骤：将800～820℃的铝液与固体料混合，待温度降至750～770℃时加入配料，搅拌熔炼10～20min后扒渣，得到熔炼物；其中，所述固体料是与所述铝液原料的合金牌号相同的铝废料，所述铝液与所述固体料的质量比为100：15～20，所述配料为生产所述6A02合金棒材必须的其他合金元素原料；精炼步骤：将所述熔炼物与精炼剂混合，在730～750℃下精炼15～20min，所述精炼剂与所述熔炼物的质量比0.1～0.3：100；优化步骤：保持精炼后的熔体的温度为715～725℃，利用纯度在99.9％以上的保护气体自所述熔体的底部由下往上吹气除氢，然后进行熔体过滤；其中，所述保护气体选自氮气、惰性气体中的一种或多种，所述保护气体的压力为0.2～0.6MPa、流量为5～6m3/h；铸造步骤：对所述熔体进行铸造，铸造温度为710～720℃，铸造时所用的铸造模具的外部水冷；后处理步骤：去除铸造得到的铸锭的表面偏析层，然后进行加热挤压、淬火、人工时效处理。

【技术特征摘要】
1.一种6A02合金棒材的生产工艺，其特征在于，包括：加料熔炼步骤：将800～820℃的铝液与固体料混合，待温度降至750～770℃时加入配料，搅拌熔炼10～20min后扒渣，得到熔炼物；其中，所述固体料是与所述铝液原料的合金牌号相同的铝废料，所述铝液与所述固体料的质量比为100：15～20，所述配料为生产所述6A02合金棒材必须的其他合金元素原料；精炼步骤：将所述熔炼物与精炼剂混合，在730～750℃下精炼15～20min，所述精炼剂与所述熔炼物的质量比0.1～0.3：100；优化步骤：保持精炼后的熔体的温度为715～725℃，利用纯度在99.9％以上的保护气体自所述熔体的底部由下往上吹气除氢，然后进行熔体过滤；其中，所述保护气体选自氮气、惰性气体中的一种或多种，所述保护气体的压力为0.2～0.6MPa、流量为5～6m3/h；铸造步骤：对所述熔体进行铸造，铸造温度为710～720℃，铸造时所用的铸造模具的外部水冷；后处理步骤：去除铸造得到的铸锭的表面偏析层，然后进行加热挤压、淬火、人工时效处理。2.根据权利要求1所述的6A02合金棒材的生产工艺，其特征在于，所述铝废料选自重熔用铝锭、铸锭锯切头尾料、热轧厚板切头尾料中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的6A02合金棒材的生产工艺，其特征在于，所述配料选自铝合金元素添加剂、Al-Fe中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Mg锭中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的6A02合金棒材的生产工艺，其特征在于，在所述精炼步骤中，将所述熔炼物与所述精炼剂混合精炼的方法为...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁寨，肖栋，赵海滨，王兴瑞，韩培滨，韩有亮，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：山东;37