[发明专利]铝锂合金半连续铸造中锂元素添加方法

权利要求书

1.长度为L1+L2+L3，包含锂元素的铝合金圆锭和扁锭的整个工艺流程与控制方法：

铸锭长度为零，铸造从一开始到长度L1，采用以下步骤：

(1)按照不含锂元素的情况下的合金化学成分配比，采用电阻炉、感应熔炼炉或者天然气炉1，熔化铝锭和其它原料，去除夹杂物；

(2)将不含锂的合金转移到静置炉2，并检测合金化学成分，根据计算调整化学成分配比，严格控制微量元素的含量；

(3)将不含锂的合金转移至高速旋喷式脱气机3，进行除氢(SNIF)；

(4)将除气之后的铝合金转移至过滤器10，进行除杂质处理；

(5)将过滤之后的铝合金通过密封的管道送至氩气保护的铸造台8，进行半连续铸造，铸造长度L1。

2.铸锭达到L1长度，开始铸造L1+L2长度的铸锭，采用以下步骤：

(1)按照不含锂元素的情况下的合金化学成分配比，采用电阻炉、感应熔炼炉或者天然气炉1，融化铝锭和其它原料，去除夹杂物；

(2)将不含锂的合金转移到静置炉2，并检测合金化学成分，根据计算调整化学成分配比，严格控制微量元素的含量；

(3)将不含锂的合金转移至高速旋喷式脱气机3，进行除氢(SNIF)；

(4)将固态锂在氩气保护的情况下，运用感应熔炼炉4进行融化除渣；

(5)将除氢之后的铝合金通过密闭的管道从步骤(3)的SNIF送入感应熔炼炉，并且将氩气保护下熔炼除渣之后的液态锂从步骤(4)的感应熔炼炉通过密闭管道送入氩气保护的大型感应熔炼炉与不含锂的铝合金混合；

(6)对含锂的铝合金进行精炼，检测化学成分，并根据情况添加其它成分以满足目标成分需求，然后送入过滤器6清除夹杂颗粒；

(7)将过滤后铝锂合金送入低速旋转的旋喷式脱气机9，进行在线除氢(SNIF)；

(8)除氢之后的铝锂合金通过密封的管道送至氩气保护的铸造台8，进行半连续铸造，铸造长度L2；

(9)铸造中出现任何危险隐患，将铝锂合金送入收集器9进行储存。

3.铸锭长度达到L1+L2，开始铸造L1+L2+L3长度的铸锭，采用以下步骤：

(1)当铸造长度达到L2时，关闭阀门⑦，将未加锂的铝合金通过打开阀门⑥，实现高速除氢过滤之后的液态铝合金流入半连续铸造台；

(2)将过滤之后的铝合金通过密封的管道送至氩气保护的铸造台，进行半连续铸造，铸造长度L3。

4.根据步骤1-3权利要求的工艺，采用如下控制方法：

(1)金属液传输流量控制装置①②③不需要氩气保护，其余控制装置④-⑩均采用密封的氩气保护措施；

(2)根据权利要求1所述，不含锂的铝合金铸造阶段采用打开①②③⑥⑨⑧控制阀门，同时关闭所有其它阀门；

(3)根据权利要求2所述，含锂的铝合金铸造阶段采用打开①②④⑤⑦⑧控制阀门，同时关闭所有其它阀门；

(4)根据权利要求3所述，含锂的铝合金铸造阶段采用打开①②③④⑤⑦⑧控制阀门，同时关闭所有其它阀门；

(5)如权利1、2、3所述方法，垂直向下移动的半连续铸锭的速度受液压装置控制，根据具体合金成分和性能要求连续变化，L1到L1+L2，L1+L2到L1+L2+L3长度过渡阶段，液面保持平稳；

(6)如权利2所述方法，出现液面大幅变化，铸锭拉漏情况，立即阀门②④⑤⑦⑧关闭，控制阀门⑨⑩和③立即打开，紧急收集铝合金液。

5.根据权利要求1所述的方法，采用以下设备：

(1)如权利1-3所述方法，活泼的锂从固态原料熔化到传输过程中和铸造过程中，采用惰性气体进行保护，首选氩气；

(2)如权利1-3所述方法，包括氩气保护的感应熔炼炉和直接激冷铸造台；

(3)如权利1-3所述方法，包括根据铸造速度和铸造台反馈锂含量，动态调整感应熔炼炉内锂含量的控制系统；

(4)如权利1-3所述方法，包括在静置、除氢、熔炼、铸造阶段的化学成分检测与核定装置；

(5)如权利1-3所述方法，包括①-⑩控制阀门和控制软件，实现不中断金属液流动的，不造成铸造液位波动的情况下，金属液成分的平稳过渡；

(6)如权利1-3所述方法，铸锭头部和尾部合金成分锂含量小于0.1％，除原始材料夹杂锂之外，不认为添加锂；

(7)如权利1-3所述方法，铸锭中部合金成分锂含量从0.1％到20％不等；

(8)如权利1-3所述方法，包括含锂液体的金属过滤器和针对不含锂金属液的陶瓷泡沫过滤器；

(9)如权利1-3所述方法，包括高速非氩气保护和低速氩气保护的金属除气装置；

(10)如权利1-3所述方法，氩气保护的金属液收集器。