3104铝合金扁锭疏松缺陷分析及其抑制方法

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
由于Si、Mn弹簧钢冷拔产品质量要求很严,所以 对供坯也有较高要求。如供坯车间生产的冷拔坯料表 面存在裂纹和发纹,修整清除是很困难的,特别是弹
簧钢都是小圆料,如果把裂纹、发纹带到冷拔,在冷 加工过程中就会沿裂纹、发纹而扩大至裂开或拔断, 这就是SiMn弹簧钢缺口敏感性很强的表现。 2.3 硬度与减面率的影响
3 铝合金扁锭疏松缺陷典型形貌及形成原因 分析
3.1 疏松缺陷典型形貌 对疏松铸锭试样做扫描电镜分析,发现有一定数
量弥散状分布的微观夹杂。夹杂主要成分是O、Na、 Mg、Si、Mn、H等元素的化合物,在严重疏松试样的 横截面存在大量的孔洞,这是夹杂性疏松,典型形貌 见图1a。
铸造温度过低会降低金属液流动性和补缩能力,金 属在结晶时进行液态收缩和凝固收缩,会在晶粒或晶枝 间形成孔隙,位于过渡带的液体金属黏性大、流动性差, 从而导致铸坯形成补缩性疏松,典型形貌见图1b。
在铸造平台侧旁增设抽流风机,将竖井冒出的水 汽排到其他区域,消除或减弱铸造平台上方聚集的水 蒸汽,使相对湿度小于40%,可减少因结晶夹气产生 的疏松废品。 4.4 控制炉内合金液温度
制定合理的合金生产炉内铝合金液温度控制区 间,并在达到温度后保持20~30 min,以免熔体温度失 控。同时在炉侧、炉门、出口三点监测温度,温差应 小于4℃,若温度低,可继续加温,若温度高,可添 加适量的降温料,直至炉内温度达到工艺要求(733~ 742℃)。 4.5 增设烘烤溜槽装置,采取石棉板封盖保温措施
造成生产困难和经济损失。 铝合金扁锭高倍显微组织按质量可分为四个等
级,即未见异常 (特级)、轻微疏松 (一级)、中度疏 松 (二级) 和严重疏松 (三级)。未见异常和轻微疏 松为合格品,中度疏松和严重疏松则为废品。
对3104扁锭出现疏松缺陷的试样采用扫描电镜和 金相显微镜进行分析,确定3104扁锭疏松的类型为夹 杂性疏松和补缩性疏松。
受季节和昼夜温差的影响,冬季和夜间所产生的 扁锭疏松废品占有率达95%。这是因为铝合金铸造的 三要素 (温度、水压和速度) 中最为重要的温度不稳 定引起的质量波动。
4 防止3104扁锭疏松缺陷的方法
4.1 熔体净化 首先是熔炼炉中的熔体净化,将运到铸造现场的
每包原铝先静止30min (时间不能过长,否则会使原 铝温度降低,甚至会发生凝铝),然后使用虹吸进行 入料,添加适量的除渣剂,电磁搅拌20~30 min,将 液面浮起的渣子扒干净,以电解原铝为主料的50t容量 的炉子扒渣量达到1500kg/炉次,其净化程度就达到了 要求 。其次是静止 炉内的熔 体 净 化 , 用 气 体 (Cl、 Ar、N或两种气体的混合) 精炼为宜。第三是浇铸在 线净化,采用三级在线除气系统为宜,过滤板目数按 用户要求进行选择。 4.2 控制合金液在静止炉内的静止时间
关键词:弹簧钢;拔裂原因;对策
1 引言
SiMn弹簧钢生产的主要问题是在拔制过程中常常 出现拔裂与拔断现象,降低了弹簧钢的成材率、合格 率,提高了成本。为了提高SiMn弹簧钢的成材率,有 必要对SiMn弹簧钢拔裂与拔断的原因进行分析。
2 冷拔弹簧钢拔裂原因分析
2.1 化学成分对冷拔过程的影响 SiMn弹簧钢在冷 拔生产中主 要钢号 有 55Si2Mn、
生大量的氧化物 (如Al2O3、MgAl2O4、MgO),同时还 带有熔炉中还没除净的杂物 (如NaCl、KCl、Na3AlF6 等盐分及其他杂质),静止炉内的精炼和扒渣不到位
3.2.3 环境相对湿度大 在现场铸造过程中冷却产生 的大量水蒸汽回旋在铸锭上方并与合金液表面接触, 铝合金液吸气和氧化,在流动过程中极易夹裹这些杂
时,同样会引起夹杂性疏松。
物。经测试和分析,当环境相对湿度大于85%时易引
3.2.2 炉内合金液静止时间不够 炉内合金液经过搅 起夹杂性疏松缺陷。
拌、扒渣和气体精炼净化后,合金液中杂质向上飘 3.2.4 炉内金属液温度、溜槽温度、环境温度不适宜
浮,这需要一定的时间 (一般在30min以上) 方能完 炉内金属液温度、溜槽温度、环境温度与显微组织分
中国铝业青海分公司第二电解厂铸造车间采用全 自动控制低液位铸造技术 (LHC),在两条立式半连 续铸造机上成功地用电解原铝液生产出3104铝合金易 拉罐扁铸锭 (以下简称3104扁锭)。该产品合格率为 91%,在国内民用铝合金生产中处先进水平,但与国 外铝合金铸造技术发达企业的同型号产品合格率96% 以上相比,差距明显,经分析,该产品疏松废品率达 7.24%,是影响其成品合格率的主要因素。本文分析 了3104扁锭疏松缺陷类型、形成原因及防止方法。
54
切实可行的。
参考文献: [1] 向凌霄. 原铝及其合金的熔炼与铸造[M]. 北京:冶金工业出版
社,2005. [2] 苏州有色金属研究院. 提高热轧用方铸锭产品质量生产技术
研究前期研究报告[R]. 苏州:苏州有色金属研究院,2008.
2 铝合金扁锭疏松缺陷类型
在铝合金铸锭的晶界或晶枝间,常常有一些宏观 或微观的孔洞,孔洞内表面大多参差不齐,呈棱角 状,就是疏松。疏松可以通过切取铸锭的低倍试片磨 光后用肉眼或显微镜检查出来。疏松破坏金属的连续 性,降低组织的致密度,在后续压延加工过程中,易 发生破裂,降低制品的机械性能、抗腐蚀能力、高强 铝合金的冲击韧性和横向延伸率。3104扁锭的疏松缺 陷使冲罐过程中易发生起泡、针孔、断罐等现象,不 仅影响正常生产和经济效益,而且给下游铝加工企业
拔制速度是根据拔制钢种而定的。对于低碳钢和 硬度低的钢,速度高可提高成材率。对于易裂钢及硬 度高的钢,应采用低速拔制 (12m·min-)1 。在冷拔的
5 结论
中国铝业青海分公司在铝合金铸造生产中,通过 对3104扁锭疏松缺陷的分析及其抑制方法的实施,使 3104扁锭疏松 废品率由原 来的 7.24% 降 低 到 现 在 的 2.2%,降低了5.04个百分点。实践证明,这些方法是
拔制时采用适宜的润滑剂和合理的润滑方法是正 常进行拔制和提高质量的条件之一。优良的润滑剂可 降低拉拔力,减少钢材与模具的摩擦系数,延长模具 的寿命。在选择润滑剂时应遵循原则:润滑料应有足 够的耐冲压强度,并要保证紧密贴合、均匀分布在金 属表面上。若冷拔选用的润滑剂不适宜,则常会出现 划线、拔制困难等现象,所以,SiMn弹簧钢应选比较 好的润滑剂,如磷化润滑剂、皂化润滑剂。 2.5 拔制速度的影响
65Si2MnWA、60Si2Mn,它们属于珠光体类型钢,含碳 量较高,钢的强度大、硬度高、塑性差。此类钢中, 由于SiMn在钢中不形成碳化物,而是以固溶体的形态 存在于铁素体中,它提高了钢中固溶体的强度,使冷 加工变形硬化率的作用增强,但在一定程度上降低了 钢 的 韧 性 和 塑 性 。 Si 与 Mn 共 同 作 用 虽 然 使 淬 透 性 提 高,但也增加了钢的回火脆性。一般弹簧钢所以选用 硅或硅锰钢,就在于硅能显著提高钢的弹性极限,提 高屈服强度和屈服比 (σS /σb) ,提高疲劳强度和疲 劳比 (σ-1 /σb),Mn和Fe形成固溶体也提高了钢中铁 素体的硬度和强度,所以,Si、Mn弹簧钢弹性极限很 高,屈强比可以达到0.8~0.9,但冷加工硬化强度和 塑性差,热处理时易于石墨化和脱碳,有回火脆性倾 向,这也是造成冷拔困难的原因。 2.2 坯料对拔制过程的影响
制作溜槽腔体和浇铸导流管加热装置,并用石棉 板盖住溜槽敞口,这样溜槽就可加热或保温,一般情 况下溜槽温度130℃以上就能达到工艺要求。 4.6 制定适时工艺制度,克服环境温度对铸锭组织的
影响 根据季节的变化和昼夜温差,分析制定适时扁锭 工艺制度,对铸造温度进行调整,或加长铸造长度,克 服环境温度对铸锭组织的影响,避免疏松废品的产生。
图1 疏松试样扫描电镜典型形貌
3.2 疏松缺陷形成原因 3.2.1 合金液的净化程度不高 以电解原铝为主料的
52ห้องสมุดไป่ตู้
合金液因夹有大量的电解质、炭渣等杂物,当注入合 金炉的原铝得不到有效净化处理,就会引起夹杂性疏
青海科技
2009 年第 4 期
研究与开发
松。当熔炼炉的料转注到静止炉,在转注过程中会产 的静止时间,夹杂性疏松废品就会不可避免地产生。
成工艺净化。如果合金炉内的金属液没达到工艺要求 析结果见表1。
表1
炉内金属液温度、溜槽温度、环境温度与显微组织分析结果
/℃
试样分析结果 炉内金属液温度
溜槽温度 环境温度
严重疏松 <728,>742
34~55 <2
中度疏松 729~732 56~129
<8
轻微疏松 733~738 130~180
9~12
研究与开发
2009 年第 4 期
青海科技
3104铝合金扁锭疏松缺陷
分析及其抑制方法
魏国忠
(中国铝业青海分公司,青海 大通 810108)
摘 要:本文从铸锭工艺条件方面分析了3104铝合金易拉罐料扁锭疏松缺陷的原因,提出了抑制铝合金扁锭疏松缺 陷的方法。
关键词:铝合金扁锭;疏松;缺陷分析;抑制方法
1 引言
熔体静止时间在30~40min就能达到净化的目的,
但在实际工作中往往对这项工艺缺乏经验或认识不足 而不重视,由此产生的疏松废品也占一定比例。因 此,编制炉内金属保持时间监控程序,设置“静止时 间不足30min不允许铸造”拒绝执行的模块,可使熔 体达到工艺净化标准。 4.3 增设抽流风机设备,减弱环境湿度对铸锭组织 的影响
53
研究与开发
2009 年第 4 期
青海科技
冷拔弹簧钢拔裂原因分析
赵冬梅 (西宁特钢股份有限公司,青海 西宁 810005)
摘 要:本文对冷拔弹簧钢拔裂原因进行了分析。为保证SiMn弹簧钢表面质量,在对三种不同工艺进行比较的基础 上,选择了26火—25.5火磨─25.3—24.2火磨─24Ф工艺,其成材率为90.41%。
未见异常 739~742
>180 13~16
从表1中可以看出,当炉内金属液温度低于733℃ 或高于742℃就会产生疏松废品,其原因是:金属液 温度过低,降低了金属液流动性和补缩能力,导致铸 坯形成补缩性疏松;金属液温度过高,高温合金液极 易吸气从而引起夹杂疏松。
当 溜 槽 中 的 温 度 低 于 129℃ 时 易 出 现 疏 松 废 品 , 原因是:高温合金液流经低温溜槽时,溜槽迅速吸热 使合金液温度急剧下降,降低了金属液流动性和补缩 能力,引起补缩性疏松。
冷拔SiMn弹簧钢半成品硬度(HB)要求≤270,硬度 越高,冷拔就越困难,也就越容易拔断和拔裂。根据 经验,每增加1%的减面率,硬度提高1.3~2.6。实践 证明:当压缩量大时,抗张强度提高很多,而压缩量 小时,虽然因道次多达到同一总压缩率,但抗张强度 的提高程度却少很多。SiMn弹簧钢属于难变形钢种, 减面率不能太大,否则冷加工变形加大,则内应力增 大,由于缺口的敏感性很容易造成裂纹与拔断,因 此,选择合适的坯料规格、制定合理的拔制工艺是减 少拔制缺陷产生的途径之一。 2.4 润滑影响
相关文档
最新文档