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CN111500880A - 螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法 - Google Patents

螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法，其中各组分的质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6‑3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质；生产其合金步骤为：配料，然后进行熔炼精炼；向精炼后的熔体中加入纯惰性气体并搅拌以去除杂质气体，利用陶瓷双级过滤板过滤熔体；过滤后的熔体进行铸造以形成铝镁合金铸锭，控制铸锭的晶粒度等级≥3级；铸锭经过双级均匀化处理；然后出炉进行热轧以形成厚度为6‑10mm的铝镁合金热轧卷。与相关技术相比，本发明利用此生产方法制得的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金在保证抗拉强度的同时提高电导率。

Description

螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法
【技术领域】
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法。
【背景技术】
螺旋焊接管具有较高的导电导热能力以及较强的电磁屏蔽能力，被广泛应用于电力传输埋地管道。
相关技术中，由于其特殊的工作环境，对使用材料的抗拉强度、耐腐蚀性能、焊接性能均提出了较高的要求，因此一般选用5754铝合金以制作螺旋焊接管。
然而，相关技术的5754铝合金虽然抗拉强度、耐腐蚀性能、焊接性能均能满足其用于制作螺旋焊接管，但由于具有较高的合金化程度，大幅提高电导率极为困难。
因此，实有必要提供一种新的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电导率高，抗拉强度好的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金及其生产方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，该生产方法包括以下步骤：
步骤S1，配料：按如下组份及质量百分比配制成铝镁合金原料：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.1％、锰≤0.15％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.05％、铬≤0.05％，余量为铝和不可避免杂质；
步骤S2，熔炼精炼：将所述铝镁合金原料置于熔炼炉中熔炼，形成铝镁合金熔体，所述铝镁合金熔体的温度≤750℃；将所述铝镁合金熔体倒入精炼炉中精炼30分钟，精炼后的所述铝镁合金熔体的温度≥720℃，且精炼后的所述铝镁合金熔体在720℃的环境下静置30-40min；
步骤S3，除气除渣：向精炼后的所述铝镁合金熔体中加入纯惰性气体并搅拌所述铝镁合金熔体以去除杂质气体，利用等级为30PPI及50PPI组合的陶瓷双级过滤板过滤搅拌后的所述铝镁合金熔体；
步骤S4，铸造：将过滤后的所述铝镁合金熔体进行铸造以形成铝镁合金铸锭，并控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级；
步骤S5，均匀化处理：将所述铝镁合金铸锭经过锯切、铣面然后进入加热炉保温，采用低温+高温双级均匀化工艺对该铝镁合金铸锭进行均匀化处理，并保温6-15小时；
步骤S6，热轧：将均匀化处理后的所述铝镁合金铸锭出炉进行温度为480±10℃的粗轧以形成厚度为30～35mm的铝镁合金中间坯，所述铝镁合金中间坯温度为400℃-420℃；最后将铝镁合金中间坯进行温度为340±10℃的终轧以形成厚度为6-10mm的铝镁合金热轧卷。
优选的，进行步骤S1时，所述铝镁合金原料的组份及质量百分比：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
优选的，步骤S2还包括，在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金以去除所述铝镁合金熔体中的锌和钒。
优选的，加入除锌剂的温度为700℃-760℃；加入铝硼合金的温度为750℃-850℃。
优选的，进行步骤S5的低温+高温双级均匀化工艺时，低温段温度为150℃-300℃，高温段温度为450℃-550℃。
优选的，配置所述铝镁合金原料时，余量为铝和不可避免杂质中，铝的纯度≥99.85％。
本发明还提供一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金，所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的组分及质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
优选的，所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金为如上所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法制得。
与相关技术相比，本发明的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法中，通过控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级，即形成粗大晶粒组织；同时控制粗轧温度、铝镁合金热轧卷的厚度、终轧温度等工艺参数，保留粗大晶粒组织以生产出螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。其螺旋焊接管用高电导率铝镁合金在保证其较强抗拉强度的同时进一步提高合金电导率。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法的流程示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅附图1所示，本发明提供了一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，所述生产方法包括以下步骤。
步骤S1，配料：按如下组份及质量百分比配制成铝镁合金原料：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。且本实施例中，余量为铝和不可避免杂质中，铝的纯度≥99.85％。
步骤S2，熔炼精炼：将所述铝镁合金原料置于熔炼炉中熔炼，形成铝镁合金熔体，所述铝镁合金熔体的温度≤750℃；将所述铝镁合金熔体倒入精炼炉中精炼30分钟，精炼后的所述铝镁合金熔体的温度≥720℃，且精炼后的所述铝镁合金熔体在720℃的环境下静置30-40min。
本实施例中，在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金以去除所述铝镁合金熔体中的锌和钒；优选的，加入除锌剂的温度为700℃-760℃；加入铝硼合金的温度为750℃-850℃。
步骤S3，除气除渣：向精炼后的所述铝镁合金熔体中加入纯惰性气体并搅拌所述铝镁合金熔体以去除杂质气体，利用等级为30PPI及50PPI组合的陶瓷双级过滤板过滤搅拌后的所述铝镁合金熔体。
步骤S4，铸造：将过滤后的所述铝镁合金熔体进行铸造以形成铝镁合金铸锭，并控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级。且本实施例中，进行铸造前，没有向过滤后的所述铝镁合金熔体中加入铝钛硼丝进行在线细化以使所述铝镁合金铸锭的晶粒度相对较大，最后得到的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金其电导率更高。
步骤S5，均匀化处理：将所述铝镁合金铸锭经过锯切、铣面然后进入加热炉保温，采用低温+高温双级均匀化工艺对该铝镁合金铸锭进行均匀化处理，并保温6-15小时。
即在均匀化时采用低温+高温双级均匀化工艺，保温足够长时间，使在半连续铸锭过程中形成的固溶体在均匀化阶段充分析出，形成弥散第二相，从而提高电导率。
本实施例中，进行步骤S5的低温+高温双级均匀化工艺时，低温段温度为150℃-300℃，高温段温度为450℃-550℃。
步骤S6，热轧：将均匀化处理后的所述铝镁合金铸锭出炉进行温度为480±10℃的粗轧以形成厚度为30～35mm的铝镁合金中间坯，所述铝镁合金中间坯温度为400℃-420℃；最后将铝镁合金中间坯进行温度为340±10℃的终轧以形成厚度为6-10mm的铝镁合金热轧卷。
利用上述步骤生产出的第一组所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金中各组分的质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
本发明的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法中，即对5754铝合金进行改性；在铸锭过程不加入任何晶粒细化剂，通过控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级，即形成粗大晶粒组织；同时控制粗轧温度、铝镁合金热轧卷的厚度、终轧温度等工艺参数，保留粗大晶粒组织以生产出螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。其螺旋焊接管用高电导率铝镁合金在保证其较强抗拉强度的同时进一步提高合金电导率。
实施例二
实施例二与实施例一中的生产方法大致相同，不同之处在于，进行步骤S1时，所述铝镁合金原料中各组分的质量百分比还可以为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.1％、锰≤0.15％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.05％、铬≤0.05％，余量为铝和不可避免杂质。
实施例一与实施例二相比，其实施例一的铜、锰、钒以及铬的百分比相对较少，参考表一所示，实施例一产出的高电导率铝镁合金相对实施例二产出的高电导率铝镁合金，其电导率更高；由于电导率与合金化程度成反比，在保证主合金元素镁的前提下，减少铜、锰、钒以及铬的含量，可以提高其电导率。
利用上述步骤生产出的第二组所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金中各组分的质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，其余为铝和杂质。
实施例三
实施例三与实施例一中的生产方法大致相同，不同之处在于，进行步骤S2，在熔炼过程中未加入除锌剂和铝硼合金以去除所述铝镁合金熔体中的锌和钒。
本发明的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法中，即对5754铝合金进行改性。实施例一与实施例三相比，参考表一所示，实施例一产出的高电导率铝镁合金相对实施例三产出的高电导率铝镁合金，其电导率更高。由于其强度与合金化程度成正比，电导率与合金化程度成反比；实施例一在充分保证主合金元素镁的前提下，通过控制原料中微量元素铬、铜、锰等对电导率影响较大的元素；即通过在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金去除锌和钒等微量元素，从而在保证抗拉强度的同时提高电导率。
利用上述步骤生产出的第三组所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金中各组分的质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
对比例
提供三种如下对比例，对本发明进行进一步说明。
对比例一
对比例一与实施例一中的生产方法大致相同，不同之处在于，在进行步骤S3时，向过滤后的所述铝镁合金熔体中加入铝钛硼丝进行在线细化，使得铝镁合金铸锭的晶粒度等级控制在1级。利用上述步骤生产出的第四组螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。
对比例二
对比例二与实施例一中的生产方法大致相同，不同之处在于，在进行步骤S5均匀化处理时，本实施例是将所述铝镁合金铸锭经过锯切、铣面然后进入加热炉，在500℃的条件下保温2小时。利用上述步骤生产出的第五组螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。
对比例三
对比例三与实施例一中的生产方法大致相同，不同之处在于，进行步骤S5时，终轧温度为320±10℃。利用上述步骤生产出的第六组所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。
参表1所示，为实施例一至实施例三以及对比例一至对比例三的得到的螺旋焊接管用高电导率铝合金的力学性能及电导率测试结果。
我们可以从表1中看出，其实施例一与实施例二相比，实施例一与实施例二不同在于其实施例一的铜、锰、钒以及铬的百分比相对较少，因此得到的螺旋焊接管用高电导率铝合金的电导率最高；即由于电导率与合金化程度成反比，我们可以在保证主合金元素镁的前提下，减少铜、锰、钒以及铬的含量以提升提高其电导率。
其实施例一与实施例三相比，进行步骤S2，实施例一在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金以去除所述铝镁合金熔体中的锌和钒，实施例一在充分保证主合金元素镁的前提下，通过控制原料中微量元素铬、铜、锰等对电导率影响较大的元素；即通过在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金去除锌和钒等微量元素，从而在保证抗拉强度的同时提高电导率。
其实施例一与对比例一相比，实施例一在进行铸造前，没有向过滤后的所述铝镁合金熔体中加入铝钛硼丝进行在线细化以使所述铝镁合金铸锭的晶粒度相对较大，最后得到的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金其电导率更高。
其实施例一与对比例二相比，实施例一采用低温+高温双级均匀化工艺对该铝镁合金铸锭进行均匀化处理，使在半连续铸锭过程中形成的固溶体在均匀化阶段充分析出，形成弥散第二相，从而提高电导率。
其实施例一与对比例三相比，实施例一的终轧温度相对较高，终轧温度越高电导率越高。
总之，我们可以得出本发明得到的螺旋焊接管用高电导率铝合金(即经过改性的5754铝合金)与一般的5754铝合金(即未经过改性的5754铝合金)相比，本发明在铸造工艺、均匀化处理、热轧工艺以及温度等方面进行改良，使得到的螺旋焊接管用高电导率铝合金的材电导率可以达到40％IACS以上，最高可以达到41.6％IACS。抗拉强度在200-240MPa，屈服强度大于100MPa，延伸率大于20％，可以满足高电导率以及好的力学性能的生产需求。
表1
第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组
抗拉强度(MPa) 216 211 214 220 215 222
屈服强度(MPa) 125 132 160 133 120 127
延伸率(％) 33 35 33 30 36 28
电导率(％IACS) 41.6 40.1 40.3 40.1 40.0 41.3
与相关技术相比，本发明的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法中，通过控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级，即形成粗大晶粒组织；同时控制粗轧温度、铝镁合金热轧卷的厚度、终轧温度等工艺参数，保留粗大晶粒组织以生产出螺旋焊接管用高电导率铝镁合金。其螺旋焊接管用高电导率铝镁合金在保证其较强抗拉强度的同时进一步提高合金电导率。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，该生产方法包括以下步骤：
步骤S1，配料：按如下组份及质量百分比配制成铝镁合金原料：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.1％、锰≤0.15％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.05％、铬≤0.05％，余量为铝和不可避免杂质；
步骤S2，熔炼精炼：将所述铝镁合金原料置于熔炼炉中熔炼，形成铝镁合金熔体，所述铝镁合金熔体的温度≤750℃；将所述铝镁合金熔体倒入精炼炉中精炼30分钟，精炼后的所述铝镁合金熔体的温度≥720℃，且精炼后的所述铝镁合金熔体在720℃的环境下静置30-40min；
步骤S3，除气除渣：向精炼后的所述铝镁合金熔体中加入纯惰性气体并搅拌所述铝镁合金熔体以去除杂质气体，利用等级为30PPI及50PPI组合的陶瓷双级过滤板过滤搅拌后的所述铝镁合金熔体；
步骤S4，铸造：将过滤后的所述铝镁合金熔体进行铸造以形成铝镁合金铸锭，并控制所述铝镁合金铸锭的晶粒度等级≥3级；
步骤S5，均匀化处理：将所述铝镁合金铸锭经过锯切、铣面然后进入加热炉保温，采用低温+高温双级均匀化工艺对该铝镁合金铸锭进行均匀化处理，并保温6-15小时；
步骤S6，热轧：将均匀化处理后的所述铝镁合金铸锭出炉进行温度为480±10℃的粗轧以形成厚度为30～35mm的铝镁合金中间坯，所述铝镁合金中间坯温度为400℃-420℃；最后将铝镁合金中间坯进行温度为340±10℃的终轧以形成厚度为6-10mm的铝镁合金热轧卷。
2.根据权利要求1所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，进行步骤S1时，所述铝镁合金原料的组份及质量百分比：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，步骤S2还包括，在熔炼过程中加入除锌剂和铝硼合金以去除所述铝镁合金熔体中的锌和钒。
4.根据权利要求3所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，加入除锌剂的温度为700℃-760℃；加入铝硼合金的温度为750℃-850℃。
5.根据权利要求1所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，进行步骤S5的低温+高温双级均匀化工艺时，低温段温度为150℃-300℃，高温段温度为450℃-550℃。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法，其特征在于，配置所述铝镁合金原料时，余量为铝和不可避免杂质中，铝的纯度≥99.85％。
7.一种螺旋焊接管用高电导率铝镁合金，其特征在于，所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的组分及质量百分比为：硅≤0.10％、铁≤0.10％、铜≤0.001％、锰≤0.001％、镁2.6-3.0％、锌≤0.002％、钒≤0.001％、铬≤0.001％，余量为铝和不可避免杂质。
8.根据权利要求7所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金，其特征在于，所述螺旋焊接管用高电导率铝镁合金为权利要求1-6任意一项所述的螺旋焊接管用高电导率铝镁合金的生产方法制得。
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