CN103586431A - 一种引入超声场铸轧法生产ctp版基坏料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法，包括生产备料，熔炼，静置处理，在线除氢，过滤，.超声和铸轧，其中超声加在前箱的铝液中，前箱温度控制在680～710℃，超声波发生器放在安装在前箱的夹具上，浸入铝水深度20～250mm，工作电压200～400V，超声波发生器工作频率15～25kHz，工作功率100～2000W，单个处理容量300～2000L/h，允许压力≥5MPa，一阶变幅杆的谐振频率800～1500Hz，二阶变幅杆的谐振频率500～800Hz。本发明引入超声场铸轧生产CTP版基的方法，降低CTP版基坯料生产中的能耗、缩短生产流程，生产出组织成分均匀、夹杂、气泡少的高品质CTP版基。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法。
背景技术
由于CTP版基对内在质量、表面质量和板形都具有苛刻要求，国内外现有高档CTP版基都是采用传统热轧坯料生产，流程长，能耗高。而采用铸轧坯料生产高档CTP版基，流程短，成本优势明显，但技术难度很大。近年来，国内有企业进行了铸轧坯料生产CTP版基的尝试，采用了多项国际及国内领先水平的专利和专有技术，在确保产品品质和质量的同时，大大缩短工艺流程，降低能源消耗，与热轧产品相比具有明显的市场竞争力。
超声波作为一种高频声波，它在熔体传播过程中会产生空化、声流、机械冲击、辐射压力等非线性效应。在纯铝及铝合金的连续或半连续铸造过程中施加超声波进行处理，可以使铸锭的晶粒普遍得到细化，并且铝合金连续铸轧板材偏析也大大的减少，由于铸轧生产坏料的工艺流程缩短，相比热轧法中间改善组织性能差，铸轧坏料质量尤其重要，在国外已取得较好生产运用。而将超声场引入铸轧生产CTP版基目前还没有相关报道，如何将将超声场引入铸轧生产有许多技术问题需要解决。
发明内容
本发明的目的：为了降低CTP版基坯料生产中的能耗、缩短生产流程，生产出组织成分均匀、夹杂、气泡少的高品质CTP版基，本发明提供了一种引入超声场铸轧生产CTP版基的方法，配合以在线处理，使得该方法大大降低生产能耗、缩短生产流程。
本发明所采用的技术方案是：
A.生产备料：选用1系或3系铝合金，按所需牌号进行配料，使用纯净度高的固态铝锭，Fe、Si的加入量按牌号要求的中间值控制；
B.熔炼：加入固态铝锭，升温，当熔化温度达到720℃以上时，均匀加入合金添加剂，静置20～30分钟后投入电磁搅拌15～30分钟；待固体料全部熔化后进行两次电磁搅拌，隔20～40分钟搅拌一次，每次20～30分钟；当炉内铝液温度达到740℃~760℃时，进行第一次氩气喷粉精炼，四氯化碳的用量为1.5～2.5kg/吨铝，精炼时间为15～30分钟，精炼时掀起的波浪高度在50～100mm之间；铝液精炼停留5~35分钟进行扒渣处理后，进行成分检验，根据合金牌号的要求，进行成分调整，20～40分钟后进行搅拌，用四氯化碳精炼进行第二次精练，精炼时间为10～30分钟，精炼完后进行扒渣；
C.转炉：铝液温度达到740～750℃时进行转炉；
D.静置处理：转炉后在静置炉进行一次四氯化碳精炼，精炼时间为10～30分钟，精炼完后扒去表面浮渣，静置炉的温度控制在720～740℃，之后每隔2～4小时作一次氩气或氮气精炼，每次精炼时间10～30分钟，如发现后续晶粒粗大时，每隔3小时向炉内添加40~120Kg冷料即可；
E.在线除氢处理：除氢处理时除气箱内温度控制在700~735℃，转子转速为250~550r/min，除氢介质为氮气或氩气，压力为0.05~0.35Mpa，流量为20～30Nm3/h，除气后熔体中的氢气含量应控制在0.15ml/100g铝以下，除气箱2小时扒渣一次；
F.过滤：在线采用30PPI和60PPI两级陶瓷过滤板过滤，过滤箱温度保持在710±5℃；G.晶粒细化处理：以1~5 kg/吨铝的添加量采用铝钛硼或铝钛碳晶粒细化剂进行晶粒细化处理；
H.超声：超声加在前箱的铝液中，前箱温度控制在680～710℃，前箱上安装一个夹具，超声波发生器放在夹具上，超声波发生器的使用数量：1～8个，工具杠插入铝液中，浸入铝水深度20～250mm，工作电压：200～400V，超声波发生器工作频率：15～25kHz，误差±0.5kHz，工作功率：100～2000W，单个处理容量：300～2000L/h，允许压力≥5MPa，一阶变幅杆的谐振频率Fs：800～1500Hz，二阶变幅杆的谐振频率Fs:500～800Hz；
I.铸轧：铸轧时前箱温度控制在680～710℃，冷却入口水温度≤50℃，铸轧辊凸度控制在确保板材凸度为0.02~0.05mm，铸轧辊表面粗糙度0.6~1.0μm，铸轧区长度45~60mm，铸轧速度≤1050mm/min。
所述H步骤中，首先启动超声波发生器，选择工作电压，再调节发生器上的谐振旋钮，使超声系统处于最佳谐振状态，放入夹具中，插入铝液中，浸入铝水深度100～150mm , 超声波发生器的数量是3个，按正三角分布，获得比较好的效果。超声波发生器的工作频率较佳值为20-25kHz。
本发明采用引入超声外场铸轧法生产CTP版基，极大的缩短CTP版基坏料的整个生产流程，降低了单位产品的能耗，提高了生产过程中能耗利用率，由于生产流程的减短，也降低了生产成本低以及生产过程中产生废弃物的排放，引入超声外场，浸入铝水深度20～250mm，改善前箱到铸嘴处的流场分布，起到细化晶粒，熔体均匀化，偏析减少，并且起到除气除渣的作用，同时，在本工艺中采用的在线处理方法，使得采用本工艺生产出的CTP版基坏料具有夹杂、含气量少、纯净度高、少偏析的特点。
附图说明
图1 为本发明一种引入超声场铸轧法生产CTP版基坯料的工艺流程。
具体实施方式
下边以1052、3103这两种合金的具体实施方案加以说明采用引入超声外场铸轧法生产CTP版基相关工艺参数。
1、合金：1052，3103。
2、化学成分：
1052：Si：0.0567；Fe：0.3418；Cu：0.0009；Mn：0.0034；Mg：0.2008；Zn：0.0130；V：0.039；其他≤ 0.0039;百分含量；3103：Si：0.45；Fe：0.75～0.87；Cu：0.10；Mn：0.9～1.5；Mg：0.45；Zn：0.20；Ti：≤0.10；Cr：0.10; 其他≤0.15；百分含量。
3、铸轧生产
铸轧生产工艺流程安排为：备料；配料；加料；熔化；搅拌；一次精练（氩气+四氯化碳）；扒渣；取样；成分调整；二次精炼（氩气+四氯化碳）；扒渣；转炉；保温炉内第一次（氩气+ 四氯化碳）精练；在线除气；过滤；超声；铸轧；卷取；冷却；包装。下边分别对各个具体操作步骤加以说明。
A. 生产备料：选用1系或3系铝合金，按所需牌号进行配料，使用纯净度高的固态铝锭，Fe、Si的加入量按要求的中间值控制；
B．熔炼：加入固态铝锭，升温，当熔化温度达到720℃以上时，均匀加入合金添加剂，静置20～30分钟后用搅拌装置1进行电磁搅拌15～30分钟；待固体料全部熔化后进行两次电磁搅拌，隔20～40分钟搅拌一次，每次20～30分钟；当炉内铝液温度达到740℃~760℃时，用精炼装置2进行第一次氩气喷粉精炼，四氯化碳的用量为1.5～2.5kg/吨铝，精炼时间为20分钟，精炼时掀起的波浪高度在50～100mm之间；铝液精炼停留5~35分钟进行扒渣处理后，进行成分检验，根据合金牌号的要求，进行成分调整，20～40分钟后进行搅拌，用四氯化碳精炼进行第二次精练，精炼时间为10～30分钟，精炼完后进行扒渣；
C.转炉：铝液温度达到740～750℃时进行转炉；
D.静置处理：转炉后在静置炉进行一次四氯化碳精炼，精炼时间为10～30分钟，精炼完后扒去表面浮渣，静置炉的温度控制在720～740℃，之后每隔2～4小时作一次氩气或氮气精炼，每次精炼时间10～30分钟，如发现后续晶粒粗大时，每隔3小时向炉内添加40~120Kg冷料即可；
E.在线除氢处理：除氢处理时除气箱内温度控制在700~735℃，转子转速为250~550r/min，除氢介质为氮气或氩气，压力为0.05~0.35Mpa，流量为20～30Nm3/h，除气后熔体中的氢气含量应控制在0.15ml/100g铝以下，除气箱2小时扒渣一次；
F.过滤：在线采用30PPI和60PPI两级陶瓷过滤板3过滤，过滤箱温度保持在710±5℃；G.晶粒细化处理：以1~5 kg / 吨铝的添加量采用铝钛硼或铝钛碳晶粒细化剂进行晶粒细化处理；
H.超声：超声加在前箱4的铝液中，前箱温度控制在680～710℃，前箱上安装一个夹具，超声波发生器5放在夹具上，超声波发生器的使用数量：5个，工具杠插入铝水中，浸入铝水深度20～250mm，工作电压：380V，超声波发生器工作频率：15～25kHz，误差±0.5kHz，工作功率：100～2000W，单个处理容量：300～2000L/h，允许压力≥5MPa，一阶变幅杆的谐振频率Fs：800～1500Hz，二阶变幅杆的谐振频率Fs:500～800Hz；
I.铸轧：铸轧时前箱温度控制在680～710℃，冷却入口水温度≤50℃，铸轧辊凸度控制在确保板材凸度为0.02~0.05mm，铸轧辊表面粗糙度0.6~1.0μm，铸轧区长度45~60mm，铸轧速度≤1050mm/min。
Claims (4)
1.一种引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法，其特征在于包括以下步骤：
A.生产备料：选用1系或3系铝合金，按所需牌号进行配料，使用纯净度高的固态铝锭，Fe、Si的加入量按牌号要求的中间值控制；
B.熔炼：加入固态铝锭，升温，当熔化温度达到720℃以上时，均匀加入合金添加剂，静置20～30分钟后投入电磁搅拌15～30分钟；待固体料全部熔化后进行两次电磁搅拌，隔20～40分钟搅拌一次，每次20～30分钟；当炉内铝液温度达到740℃~760℃时，进行第一次氩气喷粉精炼，四氯化碳的用量为1.5～2.5kg/吨铝，精炼时间为15～30分钟，精炼时掀起的波浪高度在50～100mm之间；铝液精炼停留5~35分钟进行扒渣处理后，进行成分检验，根据合金牌号的要求，进行成分调整，20～40分钟后进行搅拌，用四氯化碳精炼进行第二次精练，精炼时间为10～30分钟，精炼完后进行扒渣；
C.转炉：铝液温度达到740～750℃时进行转炉；
D.静置处理：转炉后在静置炉进行一次四氯化碳精炼，精炼时间为10～30分钟，精炼完后扒去表面浮渣，静置炉的温度控制在720～740℃，之后每隔2～4小时作一次氩气或氮气精炼，每次精炼时间10～30分钟，如发现后续晶粒粗大时，每隔3小时向炉内添加40~120Kg冷料即可；
E.在线除氢处理：除氢处理时除气箱内温度控制在700~735℃，转子转速为250~550r/min，除氢介质为氮气或氩气，压力为0.05~0.35Mpa，流量为20～30Nm3/h，除气后熔体中的氢气含量应控制在0.15ml/100g铝以下，除气箱2小时扒渣一次；
F.过滤：在线采用30PPI和60PPI两级陶瓷过滤板过滤，过滤箱温度保持在710±5℃；G.晶粒细化处理：以1~5 kg/吨铝的添加量采用铝钛硼或铝钛碳晶粒细化剂进行晶粒细化处理；
H.超声：超声加在前箱的铝液中，前箱温度控制在680～710℃，前箱上安装一个夹具，超声波发生器放在夹具上，超声波发生器的使用数量：1～8个，工具杠插入铝液中，浸入铝水深度20～250mm，工作电压：200～400V，超声波发生器工作频率：15～25kHz，误差±0.5kHz，工作功率：100～2000W，单个处理容量：300～2000L/h，允许压力≥5MPa，一阶变幅杆的谐振频率Fs：800～1500Hz，二阶变幅杆的谐振频率Fs:500～800Hz；
I.铸轧：铸轧时前箱温度控制在680～710℃，冷却入口水温度≤50℃，铸轧辊凸度控制在确保板材凸度为0.02~0.05mm，铸轧辊表面粗糙度0.6~1.0μm，铸轧区长度45~60mm，铸轧速度≤1050mm/min。
2.如权利要求1所述的引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法，其特征在于所述H步骤中，首先启动超声波发生器，选择工作电压，再调节发生器上的谐振旋钮，使超声系统处于最佳谐振状态。
3.如权利要求1所述的引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法，其特征在于所述H步骤中，工具杠插入铝液中，浸入铝水深度为100～150mm。
4.如权利要求1所述的引入超声场铸轧法生产CTP版基坏料的方法，其特征在于所述H步骤中，超声波发生器的数量是3个，按正三角分布，超声波发生器的工作频率值为20-25kHz。
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