[發明專利]一種雙冷卻區雙輥鑄軋裝置

無效

• 申請號: 201410082203.X
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103934267A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 許光明
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B21B1/46
• 分類號: B21B1/46
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于鑄軋設備技術領域，特別涉及一種雙冷卻區雙輥鑄軋裝置。

背景技術

進入新世紀，世界各國都在想方設法減少能源消耗和廢氣排放，尤其是在歐、美等發達國家，它們已經發布了2015年之前的國家油耗策略，并開始啟動2020年以后的油耗政策研究工作。由于鋁的密度只有鐵的1/3，有較好的深沖成型性和防腐性，鋁合金在交通運輸方面的用量逐年增加；2010年日本、歐洲、北美每臺汽車平均用量達到135Kg；除開發新能源汽車、制造高性能發動機外，以鋁替代鋼的汽車輕量化已成為汽車發展的必然趨勢。

高強鋁合金由于具有較高的強度、良好的耐蝕性、優異的高溫塑性和質量輕等特點而廣泛用于汽車、高速列車、船舶和建筑行業等產品中，尤其在運輸設備輕量化方面，可大幅度節約能源，減少排放。隨著中國高速列車、汽車的高速發展和城鎮化建設的推進，用于生產高速列車、地鐵和建筑用的高強鋁合金板材需求量將會迅速增加。

由于高強鋁合金合金元素含量高，其固液兩相線溫度區間大,?合金流動性差，在鑄軋過程中容易產生嚴重的中心偏析。在我國高強鋁合金板材全部采用鑄造-熱軋法進行生產，?生產工藝復雜，流程長，生產設備投資大，生產成本高，能量消耗大。由于鋁合金的鑄軋技術在工藝和經濟上都具有明顯的優越性,是鋁合金板材最經濟的生產方法，生產設備投資少，生產成本低，具有明顯的節能減排效應。但是，目前只能用于生產合金元素含量較低的鋁合金系列，而工業上大量應用的高強鋁合金還不能采用鑄軋方法生產，其技術瓶頸已成為鋁板帶行業亟待解決的問題。

發明內容

針對現有高強鋁合金在鑄軋技術上存在的上述問題，本發明提供一種雙冷卻區雙輥鑄軋裝置，通過在鑄嘴下板和上鑄軋輥之間設置冷卻區，利用鑄軋輥對熔體的冷卻作用來降低熔體的溫度，在縮短鑄軋時間的同時，減少了合金元素偏析問題，提高鑄軋板坯的內部質量。

本發明的雙冷卻區雙輥鑄軋裝置包括鑄嘴上板、鑄嘴下板、上鑄軋輥和下鑄軋輥，其中鑄嘴下板的頂面和前端面之間是一個弧面，該弧面與上鑄軋輥的外表面相對應，且該弧面與上鑄軋輥外表面的距離在1~5mm；弧面的上邊線與下邊線平行，上邊線與下邊線的直線距離在30~100mm；鑄嘴下板的前端面與輥縫處的水平距離為30~100mm；弧面與上鑄軋輥之間的空間構成第一冷卻區，鑄嘴下板的前端面、兩個鑄軋輥、輥縫以及第一冷卻區出口之間的空間構成第二冷卻區。

上述裝置中的上鑄軋輥和下鑄軋輥之間的輥縫高度為6~20mm。

上述裝置中的上鑄軋輥和下鑄軋輥的直徑在860~1020mm。

本發明的雙冷卻區雙輥鑄軋裝置的使用方法為：

啟動鑄軋裝置，將溫度高于液相線40~80℃的鋁合金熔體通過鑄嘴上板和鑄嘴下板之間的澆注通道進行澆注，鋁合金熔體經過第一冷卻區后進入第二冷卻區，然后經過輥縫被鑄軋輥鑄軋成鋁合金鑄軋板。

上述方法中，進行鑄軋時的鑄軋速度為1.0~2.5m/min。

本發明的裝置的鑄軋方法中，熔體的半固態化過程是依靠鑄軋輥本身的冷卻作用來實現，避免了半固態化過程熔體的氧化和夾雜的產生，實現了連續半固態化過程；本發明的裝置實現了連續半固態制漿和連續成形的有機結合，是真正意義上的半固態鑄軋技術；采用本發明的方法生產的鑄軋坯內部組織具有明顯的半固態鑄軋特征，晶粒均勻細小，無鑄軋偏析。

本發明的鑄軋工藝流程的區別在于鑄軋嘴子結構和工藝參數的變化，在金屬熔體澆注溫度、鑄軋輥直徑、鑄軋輥縫不變的條件下，可以大幅度提高生產速度，提高產品質量，也可以用于生產比現有鑄軋工藝更厚的板材；現有鑄軋輥直徑為1000mm時，現有鑄軋技術可以比較穩定生產8mm板材，但要生產14~15mm鑄軋坯幾乎不可能，即使能勉強生產，成材率也極低；而采用本發明的裝置進行鑄軋，在鑄軋輥直徑不變的條件下則可以穩定生產厚度達到20mm的板材。

本發明的雙冷卻區鑄軋技術，即在半固態化區（第一冷卻區）利用鑄軋輥對熔體的冷卻作用來降低熔體的溫度，使熔體溫度達到半固態溫度區間，進行部分的形核過程，同時依靠鑄軋輥的轉動對熔體的推擠作用以及熔體本身重力作用保證熔體順利進入凝變區（第二冷卻區）；在凝變區內，半固態金屬熔體在上下鑄軋輥的冷卻下快速凝固，縮短了鑄軋過程中從液態轉變成固態的時間，大大減少了由于鋁合金熔體凝固速度慢而引起的合金元素偏析問題，優化細化了內部組織，提高了鑄軋板坯的內部質量；本發明的裝置可鑄軋厚度在6~20mm的鑄軋坯，鑄軋速度比傳統鑄軋裝置可提高50%以上。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的雙冷卻區雙輥鑄軋裝置剖面結構示意圖；