CN104148601B - 一种超厚铝合金铸轧板生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色冶炼技术领域，具体地说是涉及一种水平铸轧机铝合金铸轧板生产的超厚铝合金铸轧板生产方法。本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法，所述的方法包括装炉、配料、升温熔化、搅拌扒渣、取样、倒炉、保温炉精炼、扒渣、在线细化、在线除气、过滤、铸轧和卷取步骤。本发明的优点：1.提高铸嘴分流均匀，且温度分布均匀；2.合理确定Al-5Ti-1B晶粒细化丝的添加工艺参数；3.合理确定轧制各工艺参数；4.成功铸轧出合格的11.5mm（厚）×1550mm（宽）板材；5.合理确定配料用冷料与液态料的最佳比例；6.解决了厚板板型不稳定不合格的质量缺陷；7.突破铸轧设备原设计的轧制厚度极限。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶炼技术领域，具体地说是涉及一种水平铸轧机铝合金铸轧板生产的超厚铝合金铸轧板生产方法。
背景技术
在铝合金铸轧板生产中，水平铸轧机设计铝及铝合金铸轧板材厚度在5-10mm。如果生产超出设计厚度范围，由于铸轧设备技术配置方面出现轧制力不够、输入电流功率较低等，易出现停机和损坏设备；在轧制工艺技术及控制方面出现：由于铝熔体的流量供给不足、铸嘴装配工艺、轧制工艺等问题，易出现铸轧板板型不合格、内部组织（晶粒度）粗大且不均匀，造成产品不合格。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种适用于水平铸轧机铝合金铸轧板生产的超厚铝合金铸轧板生产方法。
本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法通过下述技术方案予以实现：一种超厚铝合金铸轧板生产方法，所述的方法包括装炉、配料、升温熔化、搅拌扒渣、取样、倒炉、保温炉精炼、扒渣、在线细化、在线除气、过滤、铸轧和卷取步骤，本发明特征为：
1）所述铸轧步骤的铸轧辊辊型为同轴度＜0.005mm，椭圆度＜0.01mm，单辊中凸度0.20～0.24mm，两辊径差＜1mm，粗糙度Ra0.7～0.8μm；
2）铸轧嘴：采用上扇铸嘴和下扇铸嘴之间设置腹腔挡块形成三级分流；
3）铸轧工艺参数：铸轧嘴开口度26mm，嘴辊间隙0.5mm，耳辊间隙0.7mm，辊缝ws∕ds为11.51∕11.54mm，预设轧区78－82mm，前箱温度684－686℃，前箱液位40±0.5mm，轧制速度595－630mm∕min，冷却水压∕水温0.25Mpa∕28℃，轧制力ws∕ds为404∕310T，卷取张力60KN，主机电流上∕下为35∕34A；
4）板材晶粒度：
原材料采用99.70品位电解铝液，1050合金以上的固体料，且固液比为3：7；
Al-5Ti-1B丝加入方向为与铝液流动异向加入；
前箱液位采用剪式螺旋前箱控流装置控制液位，前箱液位偏差为±0.5mm。
本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法与现有技术相比较有如下有益效果：本发明通过合理的铸嘴组装配置，科学的设计铸轧区长度、嘴辊间隙，预设轧制力，控制熔体前箱温度及液位与铸轧速度等工艺参数，成功在设计轧制板材厚度5-10mm的水平铸轧机上生产出厚度为11.5mm的铸轧板材，产品质量稳定且满足设计要求，并投入产业化生产。本发明的要点为（1）铸嘴与挡块的材料：
铸嘴及腹腔垫块是以耐高温陶瓷纤维为主要原料,此材料不仅化学性能稳定、高温稳定性好、密度均匀，导热率低，热胀和导热系数小，而且具有优良的抗热冲击及化学侵蚀能力，是一种新型铸嘴材料。使用耐高温陶瓷纤维为主的铸嘴材料能有效保证铸轧板材质量。
（2）铸嘴三级分流在生产厚板的分流与二级分流对比其优点是：
生产厚板时，由于铸轧区内熔体上下表面存在一定的温差，上表面温度略高于下表面的温度，因而会使结晶组织中心上移，易引起上下组织的不对称。
使用二级分配铸嘴时，铸嘴内部为直通分流道，流体阻力小但是由于分流块数目少。铝液中间流速大于边部，使边部的铝液温度易大于中间，边部容易产生凝铝，导致结晶组织上下不对称，影响厚板的内部质量。
使用本发明三级分配供料铸轧嘴时，由于铸嘴内部垫片、阻流块分布均匀，在三级阻流块的作用下，金属的流动速度几乎一致，嘴腔内的温度分布比较均匀，有利于厚板的均匀结晶、使板材上下组织均匀，三级分配铸嘴使铸轧板的板面质量、内部质量得到提高。
本发明的剪式螺旋前箱控流装置工作原理：是基于等腰三角形两腰不变缩短底边会提升高线的几何原理制作而来的。它通过丝杆和螺母来调节上下两个等腰三角的底边来进行提升和下降来控制闸板开度，从而精确控制铝液流量，起到稳定前箱液面作用。
本发明的优点：1.提高铸嘴分流均匀，且温度分布均匀；
2.合理确定Al-5Ti-1B晶粒细化丝的添加工艺参数；
3.合理确定轧制各工艺参数；
4.成功铸轧出合格的11.5mm（厚）×1550mm（宽）板材；
5.合理确定配料用冷料与液态料的最佳比例；
6.解决了厚板板型不稳定不合格的质量缺陷；
7.突破铸轧设备原设计的轧制厚度极限。
附图说明
本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法有如下附图：
图1是本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法铸轧嘴主视结构示意图；
图2是本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法铸轧嘴俯视结构示意图；
图3是本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法铸轧嘴侧视结构示意图；
图4是本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法剪式螺旋前箱控流装置结构示意图；
图5是本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法板形测量数据曲线图。
其中1、上扇铸嘴；2、下扇铸嘴；3、腹腔垫块；4、铝液入口；5、边部挡块；6、塔形挡块；7、梯形挡块；8、三角挡块；9、出铝口；10、剪式螺旋前箱控流装置；11、位移螺栓固定顶丝；12、上下位移螺栓；13、闸板开度调整丝杆；14、固定支架；15、闸板；16、对中调整螺丝；17、上支杆；18、上连接板；19、下连接板；20、闸板开度调整螺母；21、下支杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明一种水平铸轧机铝合金铸轧板生产的超厚铝合金铸轧板生产方法技术方案作进一步描述。
如图1－图4所示，本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法，所述的方法包括装炉、配料、升温熔化、搅拌扒渣、取样、倒炉、保温炉精炼、扒渣、在线细化、在线除气、过滤、铸轧和卷取步骤，本发明的特征在于：
1）所述铸轧步骤的铸轧辊辊型为同轴度＜0.005mm，椭圆度＜0.01mm，单辊中凸度0.20～0.24mm，两辊径差＜1mm，粗糙度Ra0.7～0.8μm；
2）铸轧嘴：采用上扇铸嘴和下扇铸嘴之间设置腹腔挡块形成三级分流；
3）铸轧工艺参数：铸轧嘴开口度26mm，嘴辊间隙0.5mm，耳辊间隙0.7mm，辊缝ws∕ds为11.51∕11.54mm，预设轧区78－82mm，前箱温度684－686℃，前箱液位40±0.5mm，轧制速度595－630mm∕min，冷却水压∕水温0.25Mpa∕28℃，轧制力ws∕ds为404∕310T，卷取张力60KN，主机电流上∕下为35∕34A；
4）板材晶粒度：
原材料采用99.70品位电解铝液，1050合金以上的固体料，且固液比为3：7；
Al-5Ti-1B丝加入方向为与铝液流动异向加入；
前箱液位采用剪式螺旋前箱控流装置10控制液位，前箱液位偏差为±0.5mm。
所述的铸轧嘴包括上扇铸嘴1、下扇铸嘴2、腹腔垫块3、铝液入口4和出铝口9，所述的上扇铸嘴1和下扇铸嘴2之间通过边部挡块5密封，上扇铸嘴1和下扇铸嘴2后端中部设置铝液入口4，前端为喇叭形开口出铝口9，腹腔垫块3从铸轧嘴底部向上依次分为塔形挡块6、梯形挡块7和三角挡块8。
所述的塔形挡块6居中设置在铝液入口4上方为1块；梯形挡块7均布设置在塔形挡块6两侧上方为2块，三角挡块8均布设置在梯形挡块7两侧上方为4块。
所述的铸轧嘴内腔出铝口9前沿涂设一层氮化硼。
所述的剪式螺旋前箱控流装置10包括固定顶丝11、上下位移螺栓12、闸板开度调整螺栓13、固定支架14、闸板15、对中调整螺丝16、上支杆17、上连接板18、下连接板19、闸板开度调整螺母20、下支杆21，所述的剪式螺旋前箱控流装置10通过固定支架14固定在铝液溜槽前箱两侧支架上，所述的上下位移螺栓12垂直穿过上连接板18和下连接板19通过设置在上连接板18中部的固定顶丝11固定；所述的上支杆17设置2个，其上端与上连接板18两侧铰接连接，下端分别与两侧的闸板开度调整螺母20铰接连接，所述的下支杆21设置2个，其上端分别与两侧的闸板开度调整螺母20铰接连接，下端分别与设置在固定支架14上端中部的下连接板19两侧铰接连接；所述的上下位移螺栓12下端部设置闸板15；所述的闸板开度调整螺栓13水平设置与闸板开度调整螺母20螺纹连接。
所述的固定支架14通过对中调整螺丝16居中设置在铝液溜槽前箱上方。
所述的2个上支杆17的横截面端部和2个下支杆21端部的齿部及附近部位的横截面是一边开口的矩形。
实施例1。
如图1－图5所示，本发明一种超厚铝合金铸轧板生产方法，所述的方法包括装炉、配料、升温熔化、搅拌扒渣、取样、倒炉、保温炉精炼、扒渣、在线细化、在线除气、过滤、铸轧和卷取步骤，本发明的特征在于：
1）所述铸轧步骤的铸轧辊辊型为同轴度＜0.005mm，椭圆度＜0.01mm，单辊中凸度0.20～0.24mm，两辊径差＜1mm，粗糙度Ra0.7～0.8μm；
2）铸轧嘴：采用上扇铸嘴和下扇铸嘴之间设置腹腔挡块形成三级分流；
3）铸轧工艺参数：铸轧嘴开口度26mm，嘴辊间隙0.5mm，耳辊间隙0.7mm，辊缝ws∕ds为11.51∕11.54mm，预设轧区78－82mm，前箱温度684－686℃，前箱液位40±0.5mm，轧制速度595－630mm∕min，冷却水压∕水温0.25Mpa∕28℃，轧制力ws∕ds为404∕310T，卷取张力60KN，主机电流上∕下为35∕34A；
4）板材晶粒度：
原材料采用99.70品位电解铝液，1050合金以上的固体料，且固液比为3：7；
Al-5Ti-1B丝加入方向为与铝液流动异向加入；
前箱液位采用剪式螺旋前箱控流装置10控制液位，前箱液位偏差为±0.5mm。
所述的铸轧嘴包括上扇铸嘴1、下扇铸嘴2、腹腔垫块3、铝液入口4和出铝口9，所述的上扇铸嘴1和下扇铸嘴2之间通过边部挡块5密封，上扇铸嘴1和下扇铸嘴2后端中部设置铝液入口4，前端为喇叭形开口出铝口9，腹腔垫块3从铸轧嘴底部向上依次分为塔形挡块6、梯形挡块7和三角挡块8。
所述的塔形挡块6居中设置在铝液入口4上方为1块；梯形挡块7均布设置在塔形挡块6两侧上方为2块，三角挡块8均布设置在梯形挡块7两侧上方为4块。
所述的铸轧嘴内腔出铝口9前沿涂设一层氮化硼。
所述的剪式螺旋前箱控流装置10包括固定顶丝11、上下位移螺栓12、闸板开度调整螺栓13、固定支架14、闸板15、对中调整螺丝16、上支杆17、上连接板18、下连接板19、闸板开度调整螺母20、下支杆21，所述的剪式螺旋前箱控流装置10通过固定支架14固定在铝液溜槽前箱两侧支架上，所述的上下位移螺栓12垂直穿过上连接板18和下连接板19通过设置在上连接板18中部的固定顶丝11固定；所述的上支杆17设置2个，其上端与上连接板18两侧铰接连接，下端分别与两侧的闸板开度调整螺母20铰接连接，所述的下支杆21设置2个，其上端分别与两侧的闸板开度调整螺母20铰接连接，下端分别与设置在固定支架14上端中部的下连接板19两侧铰接连接；所述的上下位移螺栓12下端部设置闸板15；所述的闸板开度调整螺栓13水平设置与闸板开度调整螺母20螺纹连接。
所述的固定支架14通过对中调整螺丝16居中设置在铝液溜槽前箱上方。
所述的2个上支杆17的横截面端部和2个下支杆21端部的齿部及附近部位的横截面是一边开口的矩形。
该铸轧技术在公司铝合金分公司进行了试验生产应用。
合金：1060（酒桶料）；规格：11.5×1550mm。
1.质量要求：
（1）化学成分（质量分数%）
（2）外形尺寸
（3）低倍组织
板材表面晶粒度上、下不超过2级。
（4）外观质量
铸轧板材断面应整齐，断面允许有局部错层，但错层宽度不超过15mm，头尾5圈不超过30mm。表面不允许有热带、孔洞、气泡、裂纹、腐蚀及严重的非金属压入等表面缺陷。
2.生产工艺流程
装炉→配料→升温熔化→搅拌扒渣→取样→倒炉→保温炉精炼→扒渣→在线细化→在线除气→过滤→铸轧→卷取。
3.铸轧辊车磨参数
4.稳定生产的铸轧工艺参数
5.生产11.5mm厚度铸轧板材板型实测数据
（1）板材厚度：11.42mm；（2）板材中凸度：0.03mm；（3）同板差：0.01mm；（4）纵向厚差：0.04mm。
6.晶粒度及其他质量
（1）板材晶粒度：1级；（2）板材宽度：1552mm；（3）卷外径：1705mm；（4）板材表面质量符合质量要求。
7.结论
（1）通过试生产表明，稳定生产11.5mm厚度铸轧板材，铸轧工艺参数是：铸轧速度控制在595-630mm/min、前箱铝液温度684-686℃、冷却水压/水温0.25Mpa/28℃等。
（2）通过减小铸轧辊凸度，增加铸轧区长度，提高前箱铝液液位，生产出的11.5mm厚铸轧板材板型全部符合行业标准与用户要求。
（3）通过改变晶粒细化Al-5Ti-1B丝的添加方式，稳定前箱液位等措施，11.5mm厚铸轧板晶粒度控制在1级。
Claims (7)
1.一种超厚铝合金铸轧板生产方法，所述的方法包括装炉、配料、升温熔化、搅拌扒渣、取样、倒炉、保温炉精炼、扒渣、在线细化、在线除气、过滤、铸轧和卷取步骤，其特征在于：
1）所述铸轧步骤的铸轧辊辊型为同轴度＜0.005mm，椭圆度＜0.01mm，单辊中凸度0.20～0.24mm，两辊径差＜1mm，粗糙度Ra0.7～0.8μm；
2）铸轧嘴：采用上扇铸嘴和下扇铸嘴之间设置腹腔挡块形成三级分流；
3）铸轧工艺参数：铸轧嘴开口度26mm，嘴辊间隙0.5mm，耳辊间隙0.7mm，辊缝ws∕ds为11.51∕11.54mm，预设轧区78－82mm，前箱温度684－686℃，前箱液位40±0.5mm，轧制速度595－630mm∕min，冷却水压∕水温0.25Mpa∕28℃，轧制力ws∕ds为404∕310T，卷取张力60KN，主机电流上∕下为35∕34A；
4）板材晶粒度：
原材料采用99.70品位电解铝液，1050合金以上的固体料，且固液比为3：7；
Al-5Ti-1B丝加入方向为与铝液流动异向加入；
前箱液位采用剪式螺旋前箱控流装置（10）控制液位，前箱液位偏差为±0.5mm。
2.根据权利要求1所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的铸轧嘴包括上扇铸嘴（1）、下扇铸嘴（2）、腹腔垫块（3）、铝液入口（4），所述的上扇铸嘴（1）和下扇铸嘴（2）之间通过边部挡块（5）密封，上扇铸嘴（1）和下扇铸嘴（2）后端中部设置铝液入口（4），前端为喇叭形开口出铝口（9），腹腔垫块（3）从铸轧嘴底部向上依次分为塔形挡块（6）、梯形挡块（7）和三角挡块（8）。
3.根据权利要求2所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的塔形挡块（6）居中设置在铝液入口（4）上方为1块；梯形挡块（7）均布设置在塔形挡块（6）两侧上方为2块，三角挡块（8）均布设置在梯形挡块（7）两侧上方为4块。
4.根据权利要求2或3所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的铸轧嘴内腔出铝口（9）前沿涂设一层氮化硼。
5.根据权利要求1所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的剪式螺旋前箱控流装置（10）包括固定顶丝（11）、上下位移螺栓（12）、闸板开度调整螺栓（13）、固定支架（14）、闸板（15）、对中调整螺丝（16）、上支杆（17）、上连接板（18）、下连接板（19）、闸板开度调整螺母（20）、下支杆（21），所述的剪式螺旋前箱控流装置（10）通过固定支架（14）固定在铝液溜槽前箱两侧支架上，所述的上下位移螺栓（12）垂直穿过上连接板（18）和下连接板（19）通过设置在上连接板（18）中部的固定顶丝（11）固定；所述的上支杆（17）设置2个，其上端与上连接板（18）两侧铰接连接，下端分别与两侧的闸板开度调整螺母（20）铰接连接，所述的下支杆（21）设置2个，其上端分别与两侧的闸板开度调整螺母（20）铰接连接，下端分别与设置在固定支架（14）上端中部的下连接板（19）两侧铰接连接；所述的上下位移螺栓（12）下端部设置闸板（15）；所述的闸板开度调整螺栓（13）水平设置与闸板开度调整螺母（20）螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的固定支架（14）通过对中调整螺丝（16）居中设置在铝液溜槽前箱上方。
7.根据权利要求5所述的超厚铝合金铸轧板生产方法，其特征在于：所述的上支杆（17）的横截面与下支杆（21）在齿部及附近部位的横截面是一边开口的矩形。
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