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1、(10)申请公布号 CN 102380589 A (43)申请公布日 2012.03.21 CN 102380589 A *CN102380589A* (21)申请号 201110317425.1 (22)申请日 2011.10.19 B22D 11/00(2006.01) B22D 11/055(2006.01) (71)申请人 江苏盛天实业有限公司 地址 215611 江苏省苏州市江苏省张家港市 塘桥镇人民南路 158 号 (72)发明人 叶飞 (74)专利代理机构 常州佰业腾飞专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 32231 代理人 朱小杰 (54) 发明名称 铝镁合金管连续凝固及半固态成。
2、形工艺 (57) 摘要 本发明涉及铝及铝合金 “管、 棒、 线、 型材产 品” 生产领域的金属熔炼、 铸锭及塑性变形加工 工艺。本发明提供一种全新的金属凝固及半固态 成形工艺， 用来生产铝及铝合金管、 棒、 线、 型材产 品。本发明是在连续挤压 (Conform) 技术基础上 发展起来的一种金属加工成形新工艺， 是将铸造 (Casting) 与挤压 (Extrusion) 结合为一体的金 属连续凝固与半固态成形工艺。该工艺的成形过 程， 是铝镁合金材料在高压下的结晶凝固和塑性 变形过程， 是强制补缩和致密化过程的复合， 外加 压力提供的膨胀能增加了材料的形核率， 从而使 材料组织细化， 有利于。
3、提高铝镁合金管的机电综 合性能。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 102380604 A1/1 页 2 1. 一种铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 具有如下步骤 ： 1) 将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到 240 260 ； 2) 将铸锭投入自动加料装置的加热炉中， 加热到 660 720 ； 3) 熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口 ； 4) 成形主机将液态铝镁合金的制成管材 ； 5) 成型铝镁合金管材采用水冷却， 冷却水温度不超过 50 ； 6) 由收卷机对冷却后管材进行。
4、收卷卷曲。 2. 根据权利要求 1 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 步骤 2) 中铸锭在加热炉加热过程中充入保护气体氩气， 防止金属熔体受到污染， 并且熔体 铝镁合金上设有覆盖剂。 3. 根据权利要求 2 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 覆盖剂为 KCL 和 NaCL。 4. 根据权利要求 1 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 步骤 3) 中熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片过滤杂质。 5. 根据权利要求 1 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 步骤 4) 成形主机采用 D。
5、ZJ-460 型， 成型过程中采用强制循环水冷系统进行冷却， 冷却后温 度控制在 350 450之间， 成形主机的成形轮表面采用辐射式冷却方式。 6. 根据权利要求 5 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 成形主机采用 “Pilger” 螺母给成形轮系装配预紧力， 并设有橡胶密封件。 7. 根据权利要求 5 所述的铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 其特征在于 ： 上述 成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器， 用于监测金属成型过程中各阶段温度。 权 利 要 求 书 CN 102380589 A CN 102380604 A1/3 页 3 铝镁合金管连续凝固及。
6、半固态成形工艺 技术领域 0001 本发明涉及铝及铝合金 “管、 棒、 线、 型材产品” 生产领域的金属熔炼、 铸锭及塑性 变形加工工艺。 背景技术 0002 当前国内、 外的铝及铝合金 “管、 棒、 线、 型材产品” 的生产工艺复杂， 设备投资巨 大 ； 一般采用 “熔炼、 铸锭、 轧制” ， 或 “熔炼、 铸锭、 挤压” ， 或 “连铸连轧” ， 或 “熔炼、 拉铸” 等 工艺， 不仅能耗高， 成材率低， 而且产品的综合性能(力学性能和电气性能)差， 产品性能波 动大， 而生产成本较高。 0003 对于铝及铝合金线坯生产工艺， 一般仅能生产 8 16mm 规格的产品， 几乎不 可能生产 8。
7、mm 以下规格的线坯。 0004 以6061为代表的6000系列铝合金中的主要合金元素为镁与硅， 具有中等强度、 良 好的抗腐蚀性、 可焊接性， 抗氧化性能较好。 广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种 工业结构件， 如制造卡车、 塔式建筑、 船舶、 电车、 铁道车辆等。 0005 一般传统的 6061 管材生产工艺流程如下 ： 0006 铝镁合金熔炼铸锭锭坯处理(铣削等)挤压管坯拉制热处理拉制 热处理管材校直锯切成品包装入库等。该生产流程工艺装备投资巨大， 工艺 流程长， 金属损耗大， 工艺能耗高， 产品的外观及综合机械性能表现一般， 而生产成本高昂。 发明内容 0007 为了解决这个难题。
8、， 本发明提供一种全新的金属凝固及半固态成形工艺， 用来生 产铝镁合金管型材产品。 0008 本发明是在连续挤压 (Conform) 技术基础上发展起来的一种金属加工成形新工 艺， 是将铸造 (Casting) 与挤压 (Extrusion) 结合为一体的金属连续凝固与半固态成形工 艺。 0009 金属连续凝固及半固态成形工艺， 是采用液体金属为坯料， 不仅无需锭坯铸造工 序， 而且省去了锭坯二次加热， 极大地降低了能耗。 该工艺综合了凝固加工和塑性加工的优 势， 即加工温度比液态低， 变形抗力比固态小， 可一次大变形量加工成形状复杂、 且精度和 性能质量要求较高的铝镁合金管材制品。 同时， 。
9、该工艺的成形过程， 是金属材料在高压下的 结晶凝固和塑性变形过程， 是强制补缩和致密化过程的复合， 外加压力提供的膨胀能增加 了材料的形核率， 从而使材料组织细化， 有利于提高铝镁合金产品的机电综合性能。 0010 具体技术方案如下 ： 0011 一种铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺， 具有如下步骤 ： 0012 1) 将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到 240 260 ； 0013 2) 将铸锭投入自动加料装置的加热炉中， 加热到 660 720 ； 0014 3) 熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口 ； 说 明 书 CN 102380589 A CN 102380604 A2/3 。
10、页 4 0015 4) 成形主机将液态铝镁合金的制成管材 ； 0016 5) 成型铝镁合金管材采用水冷却， 冷却水温度不超过 50 ； 0017 6) 由收卷机对冷却后管材进行收卷卷曲。 0018 上述步骤 2) 中铸锭在加热炉加热过程中充入保护气体氩气， 防止金属熔体受到 污染， 并且熔体铝镁合金上设有覆盖剂。 0019 上述覆盖剂为 KCL 和 NaCL。 0020 上述步骤 3) 中熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片过滤杂质。 0021 上述步骤4)成形主机采用DZJ-460型， 成型过程中采用强制循环水冷系统进行冷 却， 冷却后温度控制在 350 450之间， 成形主机的成形轮表面采用辐射式冷。
11、却方式。 0022 上述成形主机采用 “Pilger” 螺母给成形轮系装配预紧力， 并设有橡胶密封件。 0023 上述成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器， 用于监测金属成型过程中各 阶段温度。 0024 铝镁合金管连续凝固及半固态成形工艺与传统工艺方法比较， 具有如下特点 ： 0025 (1) 工艺设备结构紧凑， 占地面积小， 高效节能， 投资少， 安装维修方便 ； 0026 (2) 可连续生产超长的铝镁合金管制品， 精度高， 表面光洁平整， 工艺废料与几何 废料少， 成品率高， 其生产过程不污染环境， 生产作业条件好， 制品纯净度高， 机电综合性能 好 ； 0027 (3) 工序少， 。
12、生产流程短， 生产成本低， 是一种典型、 高效、 节能的短流程工艺。 附图说明 0028 下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细描述。 0029 图 1 是本发明生产流程示意图。 具体实施方式 0030 如图 1 所示， 本发明生产过程包括铝镁合金的熔化保温处理、 熔体浇铸、 CASTEX 成 型、 管材冷却和管材收线。本发明具体的生产步骤如下 ： 0031 1) 将铝镁合金铸锭传送到预热箱中预热到 240 260 ； 0032 2) 将铝镁铸锭投入自动加料装置的加热炉中， 加热到 660 720， 加热炉加热 炉加热过程中充入保护气体氩气， 防止铝镁合金金属熔体受到污染， 并且熔体铝镁合。
13、金上 设有覆盖剂， 覆盖剂为 KCL 和 NaCL ； 0033 3) 熔体铝镁合金经过过滤注入成形主机的浇注口， 熔体铝镁合金采用陶瓷过滤片 过滤杂质 ； 0034 4)DZJ-460 型成形主机将液态铝镁合金的制成管材， 成型过程中采用强制循环水 冷系统进行冷却， 冷却后温度控制在 350 450之间， 成形主机的成形轮表面采用辐射 式冷却方式 ； 上述成形主机采用 “Pilger” 螺母给成形轮系装配预紧力， 并设有橡胶密封 件 ； 上述成形主机的浇注口到管材出口设有温度传感器， 用于监测金属成型过程中各阶段 温度， 控制金属成型 ； 0035 5) 成型铝镁合金管材采用水冷却， 冷却水。
14、温度不超过 50 ； 0036 6) 由收卷机对冷却后管材进行收卷卷曲。 说 明 书 CN 102380589 A CN 102380604 A3/3 页 5 0037 上述生产过程主要由 CASTEX 成形机组完成， 成形机组由浇铸系统、 成形主机、 控 制系统、 传动系统和收线系统组成。 0038 浇注系统用来完成铝镁合金熔体注入的控制和熔体保护， 由自动加料装置、 加热 炉、 液位控制装置、 气体保护装置和注液管组成。其中， 自动加料装置具有自动上料， 预热、 保温和自动加料的功能 ； 注液管指向成形主机的浇注口以保证金属液的顺利流入。 0039 成形主机选用 DZJ-460 型， 变频。
15、交流调速， CASTEX 成形轮直径 460mm， 双出线结 构。主机由机架、 CASTEX 成形轮系、 固定靴座、 压力保持装置、 液压驱动装置和成形模具等 组成， 为解决铝镁合金材料的连续凝固与成形过程的温度控制问题， 在 CASTEX 成形主机中 采用强制循环水冷系统进行冷却， CASTEX 成形轮表面采用辐射式冷却方式， 以提高对金属 熔体的冷却强度。同时， 应用 “Pilger” 螺母， 提供给 CASTEX 成形轮系装配预紧力， 并依靠 橡胶件密封， 解决 CASTEX 成形轮系在强扭矩工况条件下的稳定性和密封问题。 0040 上述 CASTEX 成形机组内从浇注口到出口的固定靴座。
16、内安装热电偶， 多点实时测 量连续凝固与成形过程的各点温度， 整个机组的连续凝固与成形过程控制和力能参数显示 采用 PLC 可编程逻辑控制技术， 成形过程控制包括铝镁合金熔体流量、 冷却强度、 CASTEX 成 形轮转速和成形制品在线冷却强度等。 0041 CASTEX 成形机组的传动系统应用变频电机等无极调速方式， 电机输出的扭矩通 过弹性连轴器， 将动力传至减速机进行扭矩放大， 再通过弹性连轴器传递至 CASTEX 成形主 机， 驱动 CASTEX 成形轮系工作。 0042 收线系统是在一定的张力作用下， 将 CASTEX 成形的铝镁合金管牵引通过水冷槽， 并卷曲成盘供下工序使用。 0043 显然， 本发明的上述具体实施方式仅是为清楚地说明本发明所作的举例， 而并非 是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还 可以容易的做出其它形式上的变化或者替代， 而这些改变或者替代也将包含在本发明确定 的保护范围之内。 说 明 书 CN 102380589 A CN 102380604 A1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102380589 A 。