一种大规格铝合金半圆管加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种大规格铝合金半圆管加工工艺，其工艺流程为：熔炼

【技术实现步骤摘要】
一种大规格铝合金半圆管加工工艺


[0001]本专利技术属于金属半圆管加工
，具体涉及一种大规格铝合金半圆管加工工艺。

技术介绍

[0002]目前，国内对铝合金的管材成型，都是由针对钢材的螺旋焊管、折弯机、U成形机、RB辊弯机等直接进行铝合金的成型。然而，由于铝合金材质和钢材物理特性有较大的区别，因此成形精度及效率往往达不到要求。
[0003]铝合金半圆管主要应用在空分设备的压力容器上，属于关键性部件。现阶段，该类产品主要通过同类合金的板材折弯成形获取，即通过熔炼
→
热轧
→
弯曲成型工艺加工而成，但该种加工方式工序多，成品率低，制造成本高，而且产品的质量参差不齐。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有铝合金半圆管加工工艺存在的上述缺陷，提供一种成本低廉、成品率高的大规格铝合金半圆管加工工艺。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种大规格铝合金半圆管加工工艺，其工艺流程为：熔炼
→
纯净化处理
→
铸造
→
铸锭均火
→
挤压
→
辊矫
→
包装。具体包括以下步骤：步骤一、熔炼：以质量百分比计，将占装炉量总量49.8
‑
50.2%的铝锭和45.95
‑
46.35%的废料加入熔炼炉中，于700
‑
750℃下熔炼，其中，管状及棒状废料装于炉底层，块状废料及铝锭装于炉中层；待炉料完全熔化后均匀撒入15
‑
20Kg的2号熔剂覆盖，于700
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750℃的熔炼温度下扒渣，扒渣后加入装炉量总量3.85%的Mn剂、Mg剂和Cr剂，所有合金元素全部加入保温15min后，充分搅拌熔体，以确保合金元素完全熔化，待成分均匀后取样检测，取样时熔体温度≥730℃；步骤二、纯净化处理：将静置炉炉膛温度控制在760℃，至少保温1h，并向炉内撒入10
‑
20Kg的 2号熔剂，待步骤一中成分检测合格的熔体温度≥750℃时，将该熔体导入静置炉内，通入氮氯混合气体精炼10
‑
12min，然后进行扒渣、静置和氢气含量测定，氢气含量≤0.1ml/100g 铝的熔体，开始铸造；步骤三、铸造：铸造开始时使用Al99.70的铝液铺底，待铺底铝液边缘凝固厚度达到20
‑
40mm后，开始注入步骤二中氢气含量≤0.1ml/100g 铝的熔体进行铸造，铸造速度40
‑
60mm/min，铸造温度710
‑
720℃，水压0.08
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0.12MPa，最后得到铸锭，铸造过程中距铸锭首尾端0.5
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1.0m内各取最终光谱、化学试样两份，一份分析，一份备查；步骤四、铸锭均火：将步骤三中所得铸锭置于均火炉，于450
‑
465℃下保温24h，然后随炉冷却至250℃以下后出炉；步骤五、挤压：采用50MN挤压机，将步骤四中均火后的铸锭置于挤压筒中进行挤压，得到半圆管管材；
步骤六、辊矫：对步骤五中半圆管管材进行辊矫，矫直完的管材表面光洁，应无划伤、碰伤、压坑和棱子，对于壁厚为5
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50mm的管材，可有深度≤0.5mm的棱子存在。
[0006]作为本专利技术技术方案的优选，步骤一中，所述废料为5A83。
[0007]步骤一中，所述铝锭牌号为Al 99.70。
[0008]所述Mn剂为90%含量的Mn剂，Mg剂为99.99%含量的镁锭，Cr剂为75%含量的Gr剂。Mn剂占比0.80%、Mg剂占比3.0%、Cr剂占比0.05%。
[0009]步骤一中，所述镁剂用加料铲加到熔体中间，或放到炉门推入到熔体中间，并加入4
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6kg/t熔体的二号熔剂粉进行覆盖以防镁的氧化、烧损。
[0010]所述取样前熔体搅拌两次，每次不少于5min，保证取样时熔体中各成分的均匀性，从而确保成分检测的准确性。
[0011]所述氮氯混合气体中氮气的体积分数为85
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90%，氯气的体积分数为10
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15%，氮氯混合气体流量为10
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30L/min。
[0012]步骤三中，铸造开始前对铸造模具进行设计：增大模具上铝液流速快的工作带的宽度，减小铝液流速慢的工作带的宽度，并在流速快的地方设置阻流角减缓流速。
[0013]步骤五中，所述挤压速度为1.5m/min，挤压时间30min，加热温度480℃。
[0014]与现有铝合金半圆管加工工艺相比，本专利技术具有以下有益效果：1、现有铝合金半圆管的规格见表1、图1，本专利技术在现有铝合金半圆管的基础上，通过工艺改进，加工出了一次挤压成型的大规格铝合金半圆管。该规格已经接近理论极限，为目前国内最大一次挤压成型规格。
[0015]表1 现有铝合金半圆管的尺寸及公差
2、本专利技术突破半圆管熔铸、挤压、模具设计、精整矫直、热处理等关键技术，解决了半圆管一次挤压成型过程中顶端金属填充不足造成的壁厚不均和成型时扩口、并口难题，实现压力容器用铝合金半圆管的一次挤压成型，大幅缩减生产工序，半圆管尺寸精度、表面质量和其他各项指标均达到了使用要求，提高了成品率和产品质量。
[0016]3、本专利技术通过对模具进行合理的设计，控制金属的流动性，使成型过程中各部位金属填充均匀，保证产品各部位尺寸精度高一致性好，且不产生表面缺陷。
[0017]4、在5系铝合金中，镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高30MPa。如果加入1%以下的锰，可以补充强化作用。加锰后可降低热裂倾向，还可以改善材料抗蚀性。和5083铝合金相比，5A83提高了镁、锰的含量，材料更易变形，塑性更好。所以半圆管材料选择5A83铝合金（表2）。
[0018]表25A83与5083铝合金化学成分的区别（质量分数%）
本专利技术加工工艺中近一半的原材料采用所述大规格铝合金半圆管加工本身产生的5A83一级废料，廉价易得，大幅降低了铝合金半圆管的加工成本。
[0019]5、本专利技术采用氯气和氮气的混合物来净化铝液，一方面可以脱去氢气，分离氧化物，另一方面可以清除铝中如镁等金属杂质。
附图说明
[0020]图1为现有铝合金半圆管的规格示意图；图2为铸锭均火过烧的电镜图；图3为模具设计主视图；图4为模具设计左视图，图中A为阻流角。
具体实施方式
[0021]下面通过具体实施例对本专利技术铝合金半圆管的加工工艺进行详细说明。
[0022]本专利技术中出现的%，均为质量百分比。
[0023]本专利技术提供的一种大规格铝合金半圆管加工工艺，其工艺步骤如下：步骤一、熔炼：原材料选用的铝锭牌号为Al 99.70，用量为50%，废料5A83 用量为47%，其他添加元素为Mn剂、Mg剂、Cr剂，用量为3%，所使用的原材料，装炉前应保证表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规格铝合金半圆管加工工艺，其特征在于，该加工工艺包括以下步骤：步骤一、熔炼：以质量百分比计，将占装炉量总量49.8
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50.2%的铝锭和45.95
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46.35%的废料加入熔炼炉中，于700
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750℃下熔炼，其中，管状及棒状废料装于炉底层，块状废料及铝锭装于炉中层；待炉料完全熔化后均匀撒入15
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20Kg的2号熔剂覆盖，于700
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750℃的熔炼温度下扒渣，扒渣后加入装炉量总量3.85%的Mn剂、Mg剂和Cr剂，保温15min后，充分搅拌熔体，使合金元素完全熔化，取样检测，取样时熔体温度≥730℃；步骤二、纯净化处理：将静置炉炉膛温度控制在760℃，至少保温1h，并向炉内撒入10
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20Kg的 2号熔剂，待步骤一中成分检测合格的熔体温度≥750℃时，导入静置炉内，通入氮氯混合气体精炼10
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12min，然后进行扒渣、静置和氢气含量测定，氢气含量≤0.1ml/100g 铝的熔体开始铸造；步骤三、铸造：铸造开始时使用Al99.70的铝液铺底，待铺底铝液边缘凝固厚度达到20
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40mm后，注入步骤二中氢气含量≤0.1ml/100g 铝的熔体进行铸造，铸造速度40
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60mm/min，铸造温度710
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720℃，水压0.08
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0.12MPa，最后得到铸锭，铸造过程中距铸锭首尾端0.5
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1.0m内各取最终光谱、化学试样两份，一份分析，一份备查；步骤四、铸锭均火：将步骤三中所得铸锭置于均火炉，于450
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465℃下保温24h，然后随炉冷却至250℃以下后出炉；步骤五、挤压：采用50MN挤压机，将步骤四中均火后的铸锭置于挤压筒中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周霞，赵锦辉，赵蛟龙，史恒，林茂，李维忠，魏新民，边永奇，赵刚，张秋锦，张世通，王鹏卫，田建强，王守业，黄嵘，陈小霞，
申请(专利权)人：西北铝业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：