Алюминиевый сплав 6063 в основном используется для экструзии архитектурных профилей. Его слитки имеют металлургические дефекты, такие как трещины, пористость, шлаковые включения, рыхлость, блестящие зерна, перо-подобные зерна и крупные зерна. Данные металлургические дефекты в разной степени влияют на выход продукции круглых слитков и выход материала при экструзии, нанося предприятию значительные экономические потери. Поэтому необходимо предотвратить возникновение вышеперечисленных металлургических дефектов.
Яркие зерна были обнаружены при осмотре слитков алюминиевого сплава 6063 при малом-увеличении. Они выглядят как неравномерные светлые-яркие пятна на поперечном-срезе образца, в основном сосредоточенные у основания слитка. Зернистая структура крупная, с относительно небольшим количеством внутризеренных растворов, цвет светло-белый, что существенно отличается от нормальной кристаллической структуры. Эти зерна образуются на этапе литья.
1. Причины образования светлых зерен
1.1 Химический состав
6063 — это высокопластичный сплав с низким содержанием-A1-Mg-Si. В процессе загрузки из-за неправильной эксплуатации было добавлено 0,24%-0,32% лома сплава 6061, содержащего медь, что создало условия для ярких дефектов зерна в слитках алюминиевого сплава 6063, как показано в таблице 1.
1.2 Низкая температура литья
Чтобы улучшить формуемость и качество поверхности слитка, температуру разливки часто поддерживают относительно низкой. При таких температурах температура в полости формы ниже, и зона переохлаждения распространяется до нижней части переходной плиты. В результате дендриты кристаллизуются сначала внизу переходной пластины; эти дендриты долго растут в полости формы, образуя яркие зерна. Поскольку скорость роста светлых зерен очень медленная, а окружающий расплавленный металл постоянно обновляется, состав жидкой фазы в этой области существенно не меняется в процессе кристаллизации. Разница в концентрации между яркими зернами и жидкой фазой остается такой же, как и в начале кристаллизации, в результате чего яркие зерна превращаются в твердый раствор алюминия с низким содержанием растворенного вещества (1).
1.3 Низкая температура лотка для отливки
Из-за производственных особенностей литья круглых слитков из алюминиевого сплава 6063, когда между печью и разливкой существуют большие интервалы времени, литейный лоток всегда находится в холодном состоянии. Это приводит к тому, что расплавленный металл в форме имеет относительно низкую температуру в начале разливки. Первоначально закристаллизовавшиеся яркие зерна прилипают к передаточной пластине и постепенно растут. Достигнув определенного размера, они попадают в слиток, образуя в основании слитка яркие дефекты зерна.
1.4 Кристаллизатор
Кристаллизатор, используемый для литья алюминиевого сплава 6063, представляет собой короткий кристаллизатор типа «водяные глаза». Оборотная вода грязная, температура воды высокая, с повышенным содержанием ионов Ca²⁺ и Mg²⁺. Во время разливки это вызывает частичную закупорку водяного-глаза, что приводит к неравномерности температуры расплавленного металла вокруг слитка, что приводит к колебаниям потока металла и неравномерному распределению потока внутри кристаллизатора. При локально более низких температурах разливки скорость затвердевания расплавленного металла меняется, образуя яркие зерна.
2 Превентивные меры
На основании вышеизложенного анализа мы приняли следующие меры:
(1) Тщательно очищайте печь при замене производственных сплавов.
(2) Храните разные типы лома сплавов отдельно и допускайте добавление лома только одного и того же типа или аналогичного состава во время подготовки сплава.
(4) Улучшите управление технологическим процессом и перед разливкой предварительно нагрейте желоба, распределительные пластины, каналы потока и переходные пластины до раскаленного состояния с помощью горелки, работающей на сжиженном нефтяном газе.
(5) Модифицировать систему фильтрации циркулирующей воды и систему охлаждения, в полной мере использовать станцию умягчения воды и обеспечить соответствие качества и температуры циркулирующей воды, а также концентрации ионов Ca, Mg и других ионов требованиям, предъявляемым к операциям литья. Это исключает металлургические дефекты в слитках, вызванные оборотной водой. Данная проблема была вызвана высоким содержанием меди в шихте, низкой температурой расплава, поступающего в изложницу, недостаточным предварительным прогревом распределительной тарелки и плохим охлаждением слитка оборотной водой.
(6) Путем регулирования содержания меди в шихте, соответствующего повышения температуры и скорости литья, предварительного нагрева и обжига литейных инструментов перед литьем, а также усиления контроля за качеством оборотной воды можно полностью устранить блестящие дефекты зерна в слитках алюминиевого сплава 6063.
