[發明專利]深沖用鋁合金板帶的多能場非對稱下沉式鑄軋制備方法

有效

• 申請號: 201310227130.4
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103273026A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 石琛;毛大恒;毛向輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/115;B22D11/114
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

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技術領域

本發明屬于金屬材料加工領域，具體涉及一種深沖用鋁合金板帶的多能場非對稱下沉式鑄軋制備方法，可以實現工業化生產，該方法可廣泛應用于鋁合金板帶的制備。

背景技術

鋁合金具有質輕、韌性好、高密封性、耐光性、耐蝕性和良好的可加工性能等一系列的優點，使其成為最受歡迎的沖壓材料。近年來，美國、日本等發達國家不斷增加對高品質深沖用鋁合金板帶的研發投入，大幅降低產品成本，提高產品的生產效率和產品質量，并拓展其應用范圍，使其在世界沖壓產品市場上已占據絕對優勢。我國深沖用鋁板帶主要用于飲料罐、PS?版、防盜瓶蓋及空調器散熱片等行業，但國產鋁合金板帶在厚度、尺寸公差、制耳率、深沖性能等方面與國外產品存在明顯差距。高質量鋁合金板材仍依賴進口，并且進口量在逐年增加，尤其是作為高性能鋁材制品生產(如高壓電容鋁箔、制罐料、飛機結構材料及計算機存儲基板等)的深沖用鋁板帶70%~80%需要進口，因此有必要發展深沖用鋁合金板材的先進制備技術，促進我國高技術產業的跨越式發展。

目前，連續鑄軋因具有流程短、成本低、產量大等優點已成為鋁合金板帶坯的主要生產方法之一，但常規連續鑄軋板帶存在組織不均勻、柱狀晶發達、組分偏析等缺陷，各向異性明顯，其深沖性能比熱軋板帶差，因而限制了鑄軋板帶在沖壓制品中的應用，并且鑄軋速度偏低（0.8m/min?~1.0m/min），單機生產量小，亟待開發新的連續鑄軋工藝。

中南大學毛大恒、聶朝輝、管付如等在鋁合金常規鑄軋過程中引入電磁場、超聲能場、電磁/超聲復合能場（在前箱施加超聲波），研究發現，電磁、超聲等外能場能使鑄軋鋁合金帶坯的晶粒得到細化，力學性能也得到提高。但是，常規鑄軋的鑄嘴為對稱式結構，鑄嘴前端與上下軋輥貼合在一起，超聲波能場難以引入到凝固前沿，現有方法是通過在鑄嘴上板開孔插入工具頭才能將超聲波能場施加到凝固前沿，這種施加方式使得超聲波工具頭的傾斜角度小（≤15°），超聲波能場對凝固前沿的作用區域小，無法有效傳輸超聲波能量，因此難以獲得高品質的深沖用鋁合金板帶，而且這種方法也無法實現大幅提速，其制備效率較低。

發明內容

本發明在于解決雙輥連續鑄軋中電磁/超聲復合能場的高效利用和提升鑄軋速度的問題，提出一種深沖用鋁合金板帶的多能場非對稱下沉式鑄軋制備方法，獲得性能優良的深沖用鋁合金板帶，該方法生產流程短、效率高，生產成本低、質量好，適合批量制備深沖用鋁合金板帶。

一種深沖用鋁合金板帶的多能場非對稱下沉式鑄軋制備方法，包括以下步驟：

將精煉好的鋁合金熔體經過預熱后的高溫流道進入前箱，通過下沉式安裝的非對稱鑄嘴引入到具有電磁/超聲復合能場的鑄軋機輥縫中，保持合適的液面高度，連續鑄軋出3.0mm～9.0mm厚的鋁合金板帶。

在所述步驟中，鋁合金熔體溫度為710℃～715℃，前箱溫度保持在675℃～685℃之間，液面高度保持高出軋制中心線3-5mm。

在所述步驟中，鑄嘴上下板不對稱，上鑄嘴板不與鑄軋輥接觸，且有一定的空缺，上鑄嘴板比下鑄嘴板短20mm～30mm。鑄嘴采用氧化鋁、氧化鎂和石棉混合后的壓制燒結材料，內表面涂有一層氮化硼。

在所述步驟中，鑄嘴安裝時其中心面比軋制中心線低3-5mm，鋁熔體與下軋輥先接觸，且其接觸導熱面積比傳統對稱式鑄軋增大30%-45%。

在所述步驟中，電磁場通過勵磁電流產生，并被引導至凝固前沿，勵磁電流為三相電流，換相周期為1個完整波形，電流強度為8A～12A，中心頻率為13HZ，隨機變化頻率范圍±2?Hz；輥縫中凝固前沿的所用超聲波發生器為傾斜安裝，傾斜角度可在20°～60°間自由調整，超聲功率為200W～400W，頻率為20kHZ±200HZ。。

在所述步驟中，鑄軋鋁合金板帶時速度為1.2?m/min～2.5m/min，輥縫為2.0?mm～8.0mm。

本發明具有如下特點：

1）上鑄嘴板不與鑄軋輥接觸，且有一定的空缺，超聲波發生器的工具頭更接近凝固前沿，且傾斜角度可自由調整，超聲波能場可有效作用于凝固前沿，有利于超聲波能場的高效利用。此外，鑄嘴的非對稱式結構有利于鋁合金熔體熔體有害氣體（氫氣）的排出；

2）鑄嘴中心面比軋制中心線比低，鋁合金熔體與下軋輥接觸導熱面積大于常規對稱式鑄軋，能進一步加大熔體與下軋輥內冷卻水的對流換熱，其導熱速度明顯大于常規對稱式鑄軋，有利于鑄軋速度的提升；而且鋁合金熔體流入鑄軋區時會發生爬坡回流現象，在鑄軋區內造成攪拌作用，從而起到細化晶粒的作用。