一种7B99铝合金铸锭的制备方法与流程

本发明涉及铝合金铸锭生产，尤其涉及一种7b99铝合金铸锭的制备方法。

背景技术：

1、高强铝合金具有密度低、强度高、加工性能好及焊接性能良好等特点，被广泛应用于军工、航空航天等领域，7b99铝合金是在7a99基础上，降低si、fe，增加zn含量，为我国自主开发的合金化程度高的新型高强高韧铝合金，以该材料为基础制备的部段对接框，可大大提高其连接强度，减轻重量、提高装配效率，该合金产品已经应用在航空航天结构件。

2、7a99铝合金的生产工艺流程具体为：配料-熔炼-精炼-除气/过滤-铸造-均热，但7b99合金zn含量远高于同系列合金，且合金元素添加总量接近13％，热裂纹倾向更高，使用现有工艺生产时，难以铸造成形，成品率极低，且内部质量不佳，因此现有技术无法满足高品质7b99铝合金圆铸锭生产需求。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种7b99铝合金铸锭的制备方法，该制备方法能够稳定生产高品质7b99铝合金铸锭。

2、有鉴于此，本申请提供了一种7b99铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

3、a)按照7b99铝合金的成分配比以铝锭、铜板、镁锭、锌锭、铝锆中间合金和铝钛中间合金作为原料，所述7b99铝合金的成分包括：si≤0.03wt％，fe≤0.06wt％，cu:1.4～1.7wt％，mg:1.9～2.3wt％，zn:8.2～9.0wt％，ti≤0.05wt％，zr:0.10～0.20wt％，余量al；

4、b)将铝锭和铝锆中间合金在电磁搅拌下熔炼，加入铜板和锌锭，再加入铝铍中间合金，然后加入镁锭；成分分析后精炼，最后一次精炼前加入铝钛中间合金，精炼后静置扒渣，得到熔体；

5、c)将所述熔体依次进行在线晶粒细化、在线双级除气和在线双级过滤，得到高纯铝液；

6、d)将所述高纯铝液进行铸造，所述铸造的起铸温度为740～760℃，铸造速度为20～45mm/min，水流量为40～130m3/h；

7、e)将得到的铝锭进行均热，冷却后得到7b99铝合金铸锭。

8、优选的，所述在线晶粒细化的细化剂选自al-5ti-1b，所述细化剂的加入量为0.8～3kg/tal。

9、优选的，所述在线除气采用双除气箱，所述过滤板为60+60ppi过滤板。

10、优选的，步骤b)中，所述熔炼的温度为720～760℃，所述电磁搅拌开启次数≥2次，单次电磁搅拌的开启时间为30～60min；所述镁锭在熔体温度达到720～750℃时使用加镁框烫化加入；所述精炼加入精炼剂，所述精炼的温度为740～760℃，所述精炼的次数≥2，所述精炼的时间为20～30min；在每次精炼后静置，单次静置时间为30～60min。

11、优选的，所述在线双级除气是在除气箱内通过旋转喷头喷出氩气进行除气；所述在线双级除气次数≥2次，所述在线双级除气的方式为真空除气，所述氩气的流量为70～80in/min，压力为4.0～7.0barg，转子转速为600～800rpm，所述在线双级除气的铝液温度为750～800℃。

12、优选的，所述在线双级过滤的过滤板目数为30～60ppi。

13、优选的，在所述铸造之前使用纯铝液进行铺底，所述铺底铝液的温度为760～780℃；所述铸造为半连续直冷铸造，铸造速度为20～40mm/min，水流量为40～120m3/h；在所述铸造的过程中开启刮水器，所述刮水器的高度为100～300mm，压力为0.04～0.10mpa，刮水器开启时机为铸造长度200～500mm；在所述铸造的过程中开启保温炉透气砖进行在线精炼，所述透气砖的压力为600～900kpa，透气砖的流量为55～90l/min。

14、优选的，所述均热为多级均热，所述冷却为随炉冷却。

15、优选的，所述均热由第一级均热和第二级均热组成，所述第一级均热的温度为400℃，保温时间为12h，所述第二级均热的温度为475℃，保温时间为20～40h。

16、本申请提供了一种7b99铝合金铸锭的制备方法，其包括依次进行的原材料选择、熔炼、炉内精炼除气、在线精炼除气、在线晶粒细化、在线双级过滤和均热，本申请通过电磁搅拌辅助熔炼提高了熔化效率，提高了熔体合金化程度；通过在线双级除气+在线双级过滤提高了熔体纯净化；通过成分设计及铸造参数的优化使得铸锭成分均匀化；进一步的，通过多级均热工艺提高了铸锭组织高均匀化。实验结果表明，通过本发明提供的制备方法生产的铸锭规格为φ380～φ830mm，晶粒细小均匀，成分偏析率低，无其它缺陷，铸锭车皮量小，车皮后铸锭经超声探伤检测无明显内部缺陷，内部质量高，成品率高。

技术特征：

1.一种7b99铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在线晶粒细化的细化剂选自al-5ti-1b，所述细化剂的加入量为0.8～3kg/tal。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在线除气采用双除气箱，所述过滤板为60+60ppi过滤板。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述熔炼的温度为720～760℃，所述电磁搅拌开启次数≥2次，单次电磁搅拌的开启时间为30～60min；所述镁锭在熔体温度达到720～750℃时使用加镁框烫化加入；所述精炼加入精炼剂，所述精炼的温度为740～760℃，所述精炼的次数≥2，所述精炼的时间为20～30min；在每次精炼后静置，单次静置时间为30～60min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在线双级除气是在除气箱内通过旋转喷头喷出氩气进行除气；所述在线双级除气次数≥2次，所述在线双级除气的方式为真空除气，所述氩气的流量为70～80in/min，压力为4.0～7.0barg，转子转速为600～800rpm，所述在线双级除气的铝液温度为750～800℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在线双级过滤的过滤板目数为30～60ppi。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铸造之前使用纯铝液进行铺底，所述铺底铝液的温度为760～780℃；所述铸造为半连续直冷铸造，铸造速度为20～40mm/min，水流量为40～120m3/h；在所述铸造的过程中开启刮水器，所述刮水器的高度为100～300mm，压力为0.04～0.10mpa，刮水器开启时机为铸造长度200～500mm；在所述铸造的过程中开启保温炉透气砖进行在线精炼，所述透气砖的压力为600～900kpa，透气砖的流量为55～90l/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均热为多级均热，所述冷却为随炉冷却。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述均热由第一级均热和第二级均热组成，所述第一级均热的温度为400℃，保温时间为12h，所述第二级均热的温度为475℃，保温时间为20～40h。

技术总结
本发明提供了一种7B99铝合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：A)按照7B99铝合金的成分配比配料；B)将铝锭和铝锆中间合金在电磁搅拌下熔炼，加入铜板和锌锭，再加入铝铍中间合金，然后加入镁锭；成分分析后精炼，最后一次精炼前加入铝钛合金，精炼后静置扒渣，得到熔体；C)将所述熔体依次进行在线晶粒细化、在线双级除气和在线双级过滤，得到高纯铝液；D)将所述高纯铝液进行铸造；E)将得到的铝锭进行均热，冷却后得到7B99铝合金铸锭。本发明解决了高合金化的7XXX铸锭铸造过程中化学成分偏析严重，热裂纹倾向大、探伤合格率低等问题，实现了高品质7B99铝合金圆铸锭产业化生产。

技术研发人员：黄元春,郑奇,赵斌南,盛智勇,刘从江,刘龙,鲁昱,孙飞
受保护的技术使用者：湖南中创空天新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15