CN103586431B - 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,在线除氢处理,过滤,超声和铸轧,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 (3)
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;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;
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。
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