5083合金鑄塊均熱加熱工藝研究

張宏亮

(東北輕合金有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150060)

5083合金屬于Al-Mg系硬合金，多采用先均熱后加熱的方式生產(chǎn)，為拓寬窄口，節(jié)約能源，在臺(tái)車式鑄錠加熱爐進(jìn)行5083合金鑄塊經(jīng)均勻化熱處理后直接進(jìn)行熱軋?jiān)囼?yàn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，摸索出5083合金鑄塊的均熱加熱制度。研究5083合金鑄塊在臺(tái)車式鑄錠加熱爐均勻化熱處理時(shí)，鑄塊升溫速度與加熱定溫、加熱時(shí)間、鑄塊規(guī)格之間關(guān)系，并結(jié)合熱軋情況確定合理的均熱加熱制度，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供合理的生產(chǎn)工藝參數(shù)。

1 試驗(yàn)方案

采用熔鑄分廠半連續(xù)鑄造的5083合金鑄塊，鑄塊規(guī)格255～320×1040～1620×1000～3200(mm)，化學(xué)成分見表1。工藝流程：熔鑄→鋸邊→銑面→均熱加熱→熱軋→剪切→矯直→成品鋸切→成品檢驗(yàn)→包裝交貨。

表1 5083合金化學(xué)成分表

本試驗(yàn)采用半連續(xù)鑄造的5083合金鑄錠，經(jīng)鑄錠鋸鋸切、銑床銑面后，在臺(tái)車式鑄錠加熱爐進(jìn)行鑄塊均熱加熱試驗(yàn)，研究不同的加熱定溫與裝爐量情況下，5083合金鑄錠表層與芯部溫度隨時(shí)間變化情況，摸索5083合金鑄錠的均熱加熱工藝制度。試驗(yàn)時(shí)在試驗(yàn)鑄塊芯層埋電偶，表面壓電偶，用以監(jiān)測(cè)鑄塊表層和芯層的溫度變化情況。當(dāng)鑄塊表層與芯部溫度均進(jìn)入工藝要求的溫度時(shí)，保溫一定時(shí)間出爐軋制，出爐時(shí)用叉式熱電偶對(duì)鑄塊表層溫度進(jìn)行檢測(cè)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 均熱加熱

第一爐鑄塊規(guī)格為300mm×1580mm×1500mm，裝爐方式為每垛6塊，共3垛，定溫為550℃，均熱加熱升溫曲線見圖1。第二爐鑄塊規(guī)格為300mm×1580mm×1500mm，裝爐方式為每垛4塊，共3垛，定溫為520℃，均熱加熱升溫曲線見圖2。

圖1 第一爐5083均熱加熱升溫曲線

圖中低點(diǎn)、高點(diǎn)為埋電偶，中點(diǎn)為壓電偶。從圖1及圖2可以看出，在高定溫時(shí)，鑄塊先期的升溫速度較快，但到達(dá)所需溫度的時(shí)間與低定溫的時(shí)間相差不大；另外裝爐量越大，鑄塊高點(diǎn)與低點(diǎn)的溫差越大，因?yàn)檠b爐量越大，爐內(nèi)熱傳導(dǎo)效果不佳造成高點(diǎn)與低點(diǎn)溫差較大。

圖2 第二爐5083均熱加熱升溫曲線

2.2 軋制

均熱加熱32小時(shí)后開始出爐軋制，用叉式電偶測(cè)出爐溫度為440℃～460℃，終了溫度為350℃～390℃，其中一塊鑄錠厚度280mm，熱軋板厚度為25mm的5083軋制情況見表2。

從表2中可見均熱直接加熱鑄塊的出爐溫度及終了溫度均符合規(guī)程要求，軋制壓下量為4mm～15mm，電流和軋制力均未超出軋機(jī)負(fù)荷；并且軋制后的表面質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，與正常均熱鑄塊的表面質(zhì)量基本一樣。

2.3 組織和性能

2.3.1 力學(xué)性能

對(duì)其中9批熱軋板材的力學(xué)性能值進(jìn)行了檢測(cè)，并與正常均火鑄塊性能值和標(biāo)準(zhǔn)要求性能值進(jìn)行對(duì)比，詳見表3。

表2 5083合金軋制工藝

表3 力學(xué)性能

從表3中可以看出均熱直接加熱5083鑄塊軋制板材的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，并且與正常均熱加熱5083鑄塊軋制板材的性能值相差不大。

2.3.2 沖擊功性能

此次共對(duì)5批板材進(jìn)行了沖擊功性能檢測(cè)，并與正常均熱鑄塊性能值和標(biāo)準(zhǔn)要求性能值進(jìn)行對(duì)比，詳見表4。

表4 沖擊功性能

從表4中可以看出均熱直接加熱5083鑄塊軋制出的板材沖擊功性能滿足標(biāo)準(zhǔn)值要求，并且與正常均熱加熱5083鑄塊軋制板材的沖擊功性能值差別不大。

2.3.3 偏光組織

均熱直接加熱鑄塊軋制的熱軋板與正常均熱加熱鑄塊軋制的熱軋板偏光組織照片見圖3、圖4。

圖3 20mm熱軋板偏光組織照片(均熱直接加熱鑄塊)，×200

圖4 20mm熱軋板偏光組織照片(正常均熱加熱鑄塊)，×200

從圖3、圖4可以看出，均熱直接加熱5083鑄塊軋制的熱軋板與正常均熱加熱5083鑄塊軋制的熱軋板均為典型的熱加工組織。

3 結(jié)論

1)根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析確定，應(yīng)采用較低的定溫與合適的裝爐量，并對(duì)預(yù)設(shè)制度進(jìn)行了微調(diào)，最終5083均熱加熱制度見表5；

2)此次均熱加熱試驗(yàn)時(shí)間為32h，比正常均熱加熱時(shí)間節(jié)省14h左右，生產(chǎn)的板材組織和力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；

表5 5083均熱加熱制度

3)此次銑面每塊料用時(shí)15分鐘，銑面時(shí)每面銑面量4mm～6mm，每面銑兩刀，而正常均熱5083鑄塊銑面量8mm～10mm，每面銑一刀，因此不均熱鑄塊的銑面效率較低；

4)本次軋制的5083鑄塊壓下量只有個(gè)別道次達(dá)到14mm～15mm，其它道次都在9mm～11mm，較正常均熱鑄塊12mm～18mm的壓下量普遍偏低，軋制道次比正常均熱加熱5083多2～4道次。