[發明專利]一種鋁合金立式鑄軋工藝及裝置

有效

• 申請號: 201710604928.4
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107321942B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 許光明;魏伯文;李勇;王昭東;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/124
• 代理公司: 21234 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張志偉<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種鋁合金立式鑄軋工藝及裝置，屬于鋁合金板坯加工領域。該裝置的鑄軋輥為兩個水平相對設置，每個鑄軋輥內通冷卻水；石墨擋板于兩個鑄軋輥之間的上方與鑄軋輥的表面完全貼合，并與鑄軋輥時刻保持相對位置不變，石墨擋板與兩個鑄軋輥之間形成熔體的腔室；石墨擋板的上方相對設置夾送輥，夾送輥中心線與鑄軋輥中心線在同一直線上，鋁板豎向設置于兩個夾送輥之間，鋁板的下端伸至熔體中；噴水冷卻裝置在兩個鑄軋輥之間的下方，位于板坯出口的兩側。該工藝包括配料熔煉、處理板材和鑄軋等過程，通過添加常溫同種材質鋁板的方式，有效降低熔池中心溫度，減小板坯凝固過程的內外溫度差，減弱甚至消除板坯的中心線偏析問題，細化組織晶粒。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金立式鑄軋工藝及裝置，屬于鋁合金板坯加工領域。

背景技術

目前，工業用鋁板坯主要通過熱軋法和鑄軋法生產。熱軋法應用廣泛，適用于各系鋁合金板坯的生產。但其工序步驟繁多，液態鋁合金成型為板坯需經過半連續鑄錠、加熱、開坯、銑面、加熱、熱軋等，耗能十分巨大。鑄軋法是液態鋁合金直接澆入兩個內部通水的軋輥間，在極短的時間內完成凝固和軋制兩個過程，生產出鋁板坯。鑄軋法是一種近終成型技術，流程短，耗能低，更符合我國未來工業發展模式。

在鑄軋生產過程中，尤其對于高強鋁合金，合金元素含量高，兩相區溫度范圍巨大，其鑄軋板坯中存在嚴重的宏觀偏析。傳統鑄軋工藝為發揮亞快速凝固的優勢，板坯通常厚度較小，在6～8mm之間，熱軋與冷軋的加工余量較小，不足以消除板坯的組織缺陷。經后續熱處理工藝，雖然板坯內部缺陷有所改善，但最終冷軋板材性能仍不如熱軋法板材。因此，提高板坯厚度增加后續加工壓下量，并最大限度地消除板坯宏觀偏析，鑄軋板材的質量將大幅提高。立式鑄軋因具有更大的冷卻接觸弧長，不存在重力偏析等優勢，更為適合生產較厚板坯。若要降低厚板鑄軋中的宏觀偏析，必須要降低澆鑄溫度，可以采用金液相線澆鑄和半固態漿料直接澆鑄的方法。但對于兩相區溫度范圍十分巨大的鋁合金(如7000系鋁合金)，即使采用近液相線澆鑄，熔池中心溫度仍然過高，偏析消除效果不明顯。而半固態漿料的制備十分困難，實際操作中很難實現。

發明內容

針對鑄軋法生產較厚鋁合金板坯存在的中心線偏析問題，本發明的目的在于提出一種鋁合金板坯的鑄軋工藝和鑄軋裝置。該工藝和裝置通過向熔池中心添加同種鋁合金板的方式，降低鑄軋凝固過程板坯內外的溫度梯度，減小宏觀偏析，細化晶粒。

本發明的技術方案是：

一種鋁合金立式鑄軋裝置，該裝置包括鑄軋輥、夾送輥、石墨擋塊、噴水冷卻裝置，具體結構如下：

鑄軋輥為兩個相對設置，每個鑄軋輥內通冷卻水；石墨擋板于兩個鑄軋輥之間的上方與鑄軋輥的表面完全貼合，并與鑄軋輥時刻保持相對位置不變，石墨擋板與兩個鑄軋輥之間形成熔體的腔室；石墨擋板的上方相對設置夾送輥，夾送輥中心線與鑄軋輥中心線在同一直線上，鋁板豎向設置于兩個夾送輥之間，鋁板的下端伸至熔體中；噴水冷卻裝置在兩個鑄軋輥之間的下方，位于板坯出坯的兩側。

所述的鋁合金立式鑄軋裝置，噴水冷卻裝置的噴水口朝向板坯出口位置，用于向鑄軋區出口處的板坯表面噴冷卻水，使熔體凝固順序改為由鑄軋區前端向后的水平凝固，避免板坯的表面和中心帶狀偏析。

所述的鋁合金立式鑄軋裝置，鑄軋輥水平放置，板坯出坯的方向與地面垂直。

所述的鋁合金立式鑄軋裝置，噴水冷卻裝置的冷卻水與鑄軋輥內的冷卻水由同一個水源提供。

所述裝置的鋁合金立式鑄軋工藝，包括如下步驟：

(1)配料熔煉：根據所要鑄軋鋁合金的標準成分，將各添加元素進行配比和稱重，當鋁液溫度達到規定值時，按規定加入添加元素并保溫，之后對熔體進行扒渣，轉入靜置爐靜置，對熔體除氣；

(2)處理板材：選擇常溫鋁板，鋁板與所要鑄軋板坯為同種鋁合金，通過打磨清除板材表面氧化皮、灰塵；