CN105296810B - 一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺 - Google Patents
一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，包括以下步骤：步骤一：熔炼：将铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，将铝液加注到保温炉中保温；步骤二：配料精炼：按照配比：进行配料精炼；步骤三：连续铸造：采用浇铸机进行连续铸造得到锭坯；连续铸造中采用分区自动控制水压；步骤四：连续轧制：通过感应加热加热到≥520℃，进行连续轧制；所述轧制系统由两台轧机串联而成，包括粗轧机和高轧机；步骤五：淬火；步骤六：收线。本发明的工艺连续铸造中采用分区自动控制水压，可以将铝水转换成连续的铸坯自动压力控制系统，水流量稳定锭坯质量控制良好，无裂纹产生，拉丝性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺。
背景技术
铝合金杆连铸连轧生产已经是一种常用铝杆生产，其在导电性能、延伸率、抗拉伸强度等发面均优于普通铝。在机械性能方面，铝合金线材相对于普铝线材亦具有一定优势，包括延伸率、抗拉强度等均优于传统铝线材。
但是，铝合金线材生产过程较为复杂，包括炉内合金化处理、精炼、扒渣、炉内温度控制、浇铸机速度及冷却系统等都需要严格控制，否则将导致铸锭出现裂纹，最终导致铝杆拉丝困难。
在众多铝合金线材中，高强铝合金(High tensile aluminium alloy)以其优异的性能受到人们的广泛关注。镁、硅元素通过合金化形成Mg2Si，不仅可以增加铝杆的强度，而且减少铝杆电阻率。当部分稀土元素加入铝合金后，可起到微合金化、精炼净化、晶粒细化变质等作用，在改进铝合金线材的电性能的同时，亦使其延伸率、抗拉伸强度、抗蠕变等一系列力学性能亦得到大幅改善。由于高强铝合金的优异性能，越来越多的研究者开始致力于高强度铝合金线材的改性研究，而高强度铝合金杆工艺优化亦成为本领域近年来的热门课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能解决现有工艺存在的锭坯出现裂纹，拉丝表面出现毛刺问题的一种高强度铝杆连铸连轧工艺。
实现本发明目的的技术方案是一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，将铝液加注到保温炉中保温；
步骤二：配料精炼：按照配比Cu＝0.1～0.5％、Fe＝0.1～0.5％、Si＝0.3～0.8％、Mg＝0.4～0.9％、Zn＝0.01～0.04％、V≤0.004％、B＝0.01～0.05％、Na≤0.0001％：进行配料精炼；
步骤三：连续铸造：采用浇铸机进行连续铸造得到锭坯；连续铸造中采用分区自动控制水压；
步骤四：连续轧制：通过感应加热加热到≥520℃，进行连续轧制；所述轧制系统由两台轧机串联而成，包括粗轧机和高轧机；
步骤五：淬火；
步骤六：收线。
所述步骤三中的分区自动控制水压中，结晶轮底部和顶部冷却分为三个区控制水压；结晶轮左右侧面冷却分为两个区控制水压；各区域压力控制为结晶轮底部1压力为50～80kpa，结晶轮底部2压力为80～120kpa；结晶轮底部3压力为120～200kpa，结晶轮顶部1压力为50～80kpa，结晶轮顶部2压力为80～120kpa，结晶轮顶部3压力为100～150kpa，结晶轮左侧面1压力为0～30kpa，晶轮左侧面2压力为50～150kpa，晶轮右侧面1压力为0～30kpa，晶轮右侧面2压力为50～150kpa。
所述步骤三中，采用水平浇注，浇铸温度为680～710℃，烧铸速度为5～6T/h，冷却水温度为32℃。
所述步骤四中，采用14道轧辊轧制，轧制速度为4.7～4.9m/s；控制乳化液压力为160～240kpa，乳化液温度为50～70℃，润化油压力为100～130kpa。
所述步骤二中，先按配比将铝、铝铁合金、铝镁合金、铝硅合金在720～730℃下熔化，再升温至780～790℃；充分混合后，在780～790℃下按配比加入硼进行硼化处理；充分混合后通入精炼剂进行精炼、扒渣；然后按照配比加入铝钛合金，再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料将所得铝液在720～730℃下保温15-20min。
所述步骤二中，将精炼剂从铝液液面下吹入；所述精炼剂由NaCl、KCl和Na3AlF6组成，精炼剂的导入温度为770～790℃，精炼剂与铝液的重量比为1～2:3000，所述精炼剂中各组分的重量百分比为：NaCl 20～40wt％、KCl 25～40wt％、Na3AlF6 25～35wt％。
所述步骤二中，精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液；精炼剂加入20分钟后进行扒渣操作；然后静置，静置时间大于等于30分钟；最后进行在线除气：将除气炉加热到740℃，内部通入氮气量为30L/min，转子转速设定问150rpm。
所述步骤一中，将99.7％铝锭在熔炼炉中熔化成铝液温度升到750～760°℃，将铝液加注到保温炉中；所述保温炉中设有自动搅拌装置。
所述步骤六中，采用高低位盘式收线，高低盘自动切换，高低盘均包含一个由引线器和排线器构成的铝杆导向单元；收线铝杆温度控制在30～40℃，每盘重量设定为2400kg。
采用上述技术方案后，本发明具有以下的有益的效果：(1)本发明的工艺连续铸造中采用分区自动控制水压，可以将铝水转换成连续的铸坯自动压力控制系统，水流量稳定锭坯质量控制良好，无裂纹产生，拉丝性能好。连续轧制中感应加热辅助加温，工序能耗相对最低，粗轧机及精轧机产能得到最大限度发挥、轧制生产效率大大提高，锭坯无裂纹，轧制稳定，铝杆无起皮，可以稳定生产高强度铝合金杆，工艺覆盖率大，产品表面质量好、附加值高，经济效益高。
(2)本发明工艺中，精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液，使其均匀熔化，分散于铝液内，以提高精炼剂的精炼效果，降低劳动强度，在配料的保温炉中也设置自动搅拌装置，最大限度上减少工人劳动强度，熔炉内铝液搅拌充分，合金化程度更高。
(3)本发明在线除气利用惰性气体减少金属液中的氢含量，得到密度更大的金属，改良机械属性，然后进行铸造。
(4)本发明的轧机系统由两台轧机串联而成，粗轧机进行高压缩比轧制,而精轧机以低压缩比以轧制出更好控制的圆杆的几何形状
(5)本发明工艺中包含淬火，使铝杆得到正确的性能，淬火后使杆温度降至80度以下，并保证铝杆表面光洁。
(6)本发明的收线装置有两套，完全相同，彼此独立，前后排列，前低后高，最大程度的形成了不减速自动换盘连续生产，提高生产效率。
(7)本发明能够充分利用锭坯的原热，实现最大限度节能，所制得的铝合金杆其电导率得到提升，且其伸长率、拉伸强度以及抗蠕变性质得到明显提高，机械综合性能大幅改善。同时，本发明所提供的铝合金杆在制备铝合金单丝导线时，在冷拉丝过程中很少出现表面不光滑现象，使得铝合金单丝导线的质量以及生产效率都得到了大幅提高。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将99.7％铝锭在熔炼炉中熔化成铝液温度升到750～760°℃，将铝液加注到保温炉中，保温炉中设有自动搅拌装置；
步骤二：配料精炼：配比为Cu＝0.1～0.5％、Fe＝0.1～0.5％、Si＝0.3～0.8％、Mg＝0.4～0.9％、Zn＝0.01～0.04％、V≤0.004％、B＝0.01～0.05％、Na≤0.0001％，先按配比将铝、铝铁合金、铝镁合金、铝硅合金在720～730℃下熔化，再升温至780～790℃；充分混合后，在780～790℃下按配比加入硼进行硼化处理；将精炼剂从铝液液面下吹入；精炼剂由NaCl、KCl和Na3AlF6组成，精炼剂的导入温度为770～790℃，精炼剂与铝液的重量比为1～2:3000，精炼剂中各组分的重量百分比为：NaCl 20～40wt％、KCl 25～40wt％、Na3AlF6 25～35wt％。然后按照配比加入铝钛合金，再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料将所得铝液在720～730℃下保温15-20min。精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液；精炼剂加入20分钟后进行扒渣操作；然后静置，静置时间大于等于30分钟；最后进行在线除气：将除气炉加热到740℃，内部通入氮气量为30L/min，转子转速设定问150rpm。
步骤三：连续铸造：采用浇铸机进行连续铸造得到锭坯；具体来说，采用水平浇注，浇铸温度为680～710℃，烧铸速度为5～6T/h，冷却水温度为32℃。连续铸造中采用分区自动控制水压；结晶轮底部和顶部冷却分为三个区控制水压；结晶轮左右侧面冷却分为两个区控制水压；各区域压力控制为结晶轮底部1压力为50～80kpa，结晶轮底部2压力为80～120kpa；结晶轮底部3压力为120～200kpa，结晶轮顶部1压力为50～80kpa，结晶轮顶部2压力为80～120kpa，结晶轮顶部3压力为100～150kpa，结晶轮左侧面1压力为0～30kpa，晶轮左侧面2压力为50～150kpa，晶轮右侧面1压力为0～30kpa，晶轮右侧面2压力为50～150kpa。
步骤四：连续轧制：通过感应加热加热到≥520℃，采用14道轧辊轧制进行连续轧制，轧制速度为4.7～4.9m/s；控制乳化液压力为160～240kpa，乳化液温度为50～70℃，润化油压力为100～130kpa；
步骤五：淬火；淬火压力控制在300～400kpa；
步骤六：收线：采用高低位盘式收线，高低盘自动切换；收线铝杆温度控制在30～40℃，每盘重量设定为2400kg。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：熔炼：将铝锭在熔炼炉中熔化成铝液，将铝液加注到保温炉中保温；
步骤二：配料精炼：按照配比Cu＝0.1～0.5％、Fe＝0.1～0.5％、Si＝0.3～0.8％、Mg＝0.4～0.9％、Zn＝0.01～0.04％、V≤0.004％、B＝0.01～0.05％、Na≤0.0001％进行配料精炼；将精炼剂从铝液液面下吹入；所述精炼剂由NaCl、KCl和Na3AlF6组成，精炼剂的导入温度为770～790℃，精炼剂与铝液的重量比为1～2:3000，所述精炼剂中各组分的重量百分比为：NaCl 20～40wt％、KCl 25～40wt％、Na3AlF6 25～35wt％；
步骤三：连续铸造：采用浇铸机进行连续铸造得到锭坯；连续铸造中采用分区自动控制水压；结晶轮底部和顶部冷却分为三个区控制水压；结晶轮左右侧面冷却分为两个区控制水压；各区域压力控制为结晶轮底部1压力为50～80kpa，结晶轮底部2压力为80～120kpa；结晶轮底部3压力为120～200kpa，结晶轮顶部1压力为50～80kpa，结晶轮顶部2压力为80～120kpa，结晶轮顶部3压力为100～150kpa，结晶轮左侧面1压力为0～30kpa，晶轮左侧面2压力为50～150kpa，晶轮右侧面1压力为0～30kpa，晶轮右侧面2压力为50～150kpa；
步骤四：连续轧制：通过感应加热加热到≥520℃，进行连续轧制；所述用于轧制的系统由两台轧机串联而成，包括粗轧机和高轧机；
步骤五：淬火；
步骤六：收线。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，采用水平浇注，浇铸温度为680～710℃，烧铸速度为5～6T/h，冷却水温度为32℃。
3.根据权利要求2所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤四中，采用14道轧辊轧制，轧制速度为4.7～4.9m/s；控制乳化液压力为160～240kpa，乳化液温度为50～70℃，润化油压力为100～130kpa。
4.根据权利要求3所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，先按配比将铝、铝铁合金、铝镁合金、铝硅合金在720～730℃下熔化，再升温至780～790℃；充分混合后，在780～790℃下按配比加入硼进行硼化处理；充分混合后通入精炼剂进行精炼、扒渣；然后按照配比加入铝钛合金，再对铝液进行炉前化学快速分析，分析后根据配方中各组分的重量比调整铝液组分，对铝液进行补料将所得铝液在720～730℃下保温15-20min。
5.根据权利要求4所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，精炼剂加入后，采用永磁搅拌的方式搅动铝液；精炼剂加入20分钟后进行扒渣操作；然后静置，静置时间大于等于30分钟；最后进行在线除气：将除气炉加热到740℃，内部通入氮气量为30L/min，转子转速设定问150rpm。
6.根据权利要求5所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤一中，将99.7％铝锭在熔炼炉中熔化成铝液温度升到750～760°℃，将铝液加注到保温炉中；所述保温炉中设有自动搅拌装置。
7.根据权利要求6所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤五中，淬火压力控制在300～400kpa。
8.根据权利要求7所述的一种高强度铝合金杆连铸连轧生产工艺，其特征在于：所述步骤六中，采用高低位盘式收线，高低盘自动切换，高低盘均包含一个由引线器和排线器构成的铝杆导向单元；收线铝杆温度控制在30～40℃，每盘重量设定为2400kg。
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