CN106077539A - 一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺 - Google Patents

一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，具体包括配料、熔融搅拌、精炼处理、扒渣、静置、晶粒细化处理、除气、过滤除渣，得铝合金液；然后水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；所述模腔由钢带封闭结晶轮凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴；所得铸坯经矫直后，进行三道热连轧；然后剪切、收卷，即得。本发明改进浇铸及冷却方式，大大改善了铸坯组织性能，使铸坯厚度达到38~45mm、宽度达到500~800mm，设备投资小，生产可以灵活切换合金，设备损耗小产能大，产品质量稳定，生产成本低。

Description

一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺。
背景技术
目前，国内外各种连铸连轧板带坯的方法有：1）双钢带式有哈兹莱特法（Hazelett）和凯撒微型法（Kaiser）；哈兹莱特法设备投入大，产能高，产品质量仅能满足产品表面要求不高的产品，生产合金少，不能经常更换合金牌号，板带坯厚度限制在12.7~38.1 mm范围内；凯撒微型法设备投入小，产能低，板带坯厚度为小于5 mm，板带坯宽度限制在270~400 mm范围内。2）双履带式有劳纳法（CasrterⅡ）和亨特-道格拉斯法（Hunter-Douglas）；劳纳法设备投入大，产能高，板带坯厚度一般为15~40 mm，宽度一般为600~1700mm，铸造速度一般为2~5 m/min，产品质量仅能满足产品表面要求不高的产品，生产合金少，不能经常更换合金牌号；亨特-道格拉斯法与劳纳法区别仅在于急冷块返回过程中的冷却方式，劳纳法采用专门的冷却系统进行冷却，亨特-道格拉斯冷却块本身即带有冷却排热作用而未配置专门的冷却系统。3）轮带式有波特菲尔德-库尓斯法（Porterfield-Coors）、利加蒙泰法（Rigamonti）、RSC法、曼式法（Mann），目前所有轮带式铸板带坯受工艺及装备条件限制，一般生产板带坯宽度不大于500 mm，厚度为20 mm左右。总之，现有国内外连铸技术制得的板带坯的厚度难以达到40 mm以上，并且板带坯宽度大于500 mm时，铸造速度较低，最终板带成品的性能也较差。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺。
一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，具体包括以下步骤：
（1）根据铝合金成分进行配料，730~760℃熔融搅拌，得到铝熔体；用氩气将粉末精炼剂吹入铝熔体中，同时，通入氩气进行精炼处理、扒渣；然后730~750℃静置20~40 min，经晶粒细化处理后，除气、过滤除渣，得到成分均匀的铝合金液，铝合金液的温度为710~740℃；
（2）将步骤（1）所得铝合金液经水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；所述模腔由钢带封闭结晶轮凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴，其中，水平浇铸的温度为690~710℃，结晶轮外缘的线速度为4~8 m/min，冷却水的温度不高于35℃；
（3）将步骤（2）所得铸坯经矫直后，进行三道热连轧，控制入轧温度为480~540℃；
（4）经剪切、收卷，即得。
优选地，步骤（2）所述模腔沿径向方向的尺寸为38~45 mm，模腔沿轴向方向的尺寸为500~800 mm，所述结晶轮的直径为1400~1800 mm，所述钢带的厚度为2.5~3.5 mm。
进一步，所述结晶轮由铸铜制成。
优选地，步骤（1）所述粉末精炼剂的用量为1.5~3.0公斤/吨。
优选地，步骤（1）所述晶粒细化处理采用铝钛硼作为细化剂。
进一步，所述晶粒细化处理采用以200 cm/min的速度逆流加入铝钛硼丝。
优选地，步骤（2）所述冷却水的用量为400~600 m3/h。
优选地，步骤（2）中所述静置采用静置炉，所述除气采用在线除气装置，所述过滤采用陶瓷过滤装置；步骤（3）所述矫直采用五辊矫直机。
优选地，步骤（3）所述热连轧铸坯入轧厚度为35~45 mm，终轧厚度为7~9 mm，每道次的轧压量比小于50%。
本发明针对目前国内外轮带式连铸铝板带坯冷却慢，组织不好，铝合金铸坯厚度受限的问题，改进浇铸及冷却方式，在进入由铜结晶轮上的凹槽与钢带构成的结晶腔入口，通过水冷却钢带及结晶轮，将热量迅速带走，从而使铝熔体快速凝固。这样大大改善了铸坯组织性能，使铸坯厚度达到38~45mm、宽度达到500~800mm，是目前国内外连铸连轧板带铸坯所达不到的厚度及宽度。设备投资小，生产可以灵活切换合金，设备损耗小产能大，水帘直喷式冷却，使结晶轮冷却强度大，产能达到30 t/h；产品质量稳定，生产成本低。
附图说明
图1为所述浇铸模腔及冷却设置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
下面实施例中熔炼采用两组60吨的熔炼炉，静置两组采用60吨的静置炉，除气采用双石墨转子在线除气装置（铝液处理能力为500 kg/min），过滤采用陶瓷过滤装置，矫直采用五辊矫直机，连轧采用三机架热连轧机；所用粉末精炼剂为普通市售产品，成分为：粉末精炼剂成分：KNO3 40%、C 6%、NaAlF6 20%、NaCl 10%、Na2SiF6 24%。
实施例1
一种1100铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，具体包括以下步骤：
（1）1100铝合金板带生产采用电解铝液添加重熔铝锭降温处理，配料添加Fe和Cu添加剂，750℃熔融搅拌，得到铝熔体成分为：Si 0.067%、Fe 0.36%、Cu 0.087%；用氩气将粉末精炼剂吹入铝熔体中，粉末精炼剂用量为每吨铝液用2公斤，同时，通入氩气进行精炼处理、扒渣，通入氩气压力为0. 08Mpa；然后735℃静置30 min之后，以200 cm/min的速度逆流加入铝钛硼丝对铝溶体进行在线晶粒细化处理，然后经在线除气和过滤渣除，将在线除气设定为380转/min，氩气压力为0.12MPa，得到成分均匀的铝合金液，铝合金液的温度为730℃；
（2）将步骤（1）所得铝合金液经中浇包水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；
如图1所示，所述模腔由钢带4封闭结晶轮5凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面分别设有用于冷却的外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2，外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴，所述外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2仅用于实现模腔的冷却，采用现有技术的冷却装置结构即可实现，故不详细赘述；所述模腔沿径向方向的尺寸为40 mm，模腔沿轴向方向的尺寸为600 mm，所述结晶轮5的直径为1600 mm，所述钢带4的厚度为3 mm；
其中，所述结晶轮5由铸铜制成，水平浇铸的温度为705℃，结晶轮5外缘的线速度为5.3m/min，冷却水的温度为23℃，冷却水的用量为530 m3/h；
（3）将步骤（2）所得铸坯经矫直后（不经过加热升温），进行三道热连轧，控制入轧温度为503℃；铸坯入轧厚度为40 mm，终轧厚度为7 mm，每道次的轧压量比小于50%。
（4）经剪切、收卷，即得。
上述工艺制得的1100铝合金板带无气孔、疏松、夹渣，表面光洁，晶粒度达到一级；获得的1100合金板带的H14状态下力学性能为：抗拉强度131 MPa，伸长率10.6%。
实施例2
一种5052铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，具体包括以下步骤：
（1）5052铝合金板带生产：采用电解铝液添加重熔铝锭降温处理，配料添加Mg金属锭和Cr添加剂，750℃熔融搅拌，得到铝熔体成分为：Si 0.045%、Fe 0.18%、Mg 2.46%、Cr 0.22%；用氩气将粉末精炼剂吹入铝熔体中，粉末精炼剂用量为每吨铝液用2公斤，同时，通入氩气进行精炼处理、扒渣，通入氩气压力为0.08 Mpa；然后742℃静置30 min之后，以200 cm/min的速度逆流加入铝钛硼丝对铝溶体进行在线晶粒细化处理，然后经在线除气和过滤渣除，将在线除气设定为380转/min，氩气压力为0.12 MPa，得到成分均匀的铝合金液，铝合金液的温度为730℃；
（2）将步骤（1）所得铝合金液经中浇包水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；
如图1所示，所述模腔由钢带4封闭结晶轮5凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面分别设有用于冷却的外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2，外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴，所述外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2仅用于实现模腔的冷却，采用现有技术的冷却装置结构即可实现，故不详细赘述；模腔沿径向方向的尺寸为40 mm，模腔沿轴向方向的尺寸为600 mm，所述结晶轮5的直径为1600 mm，所述钢带4的厚度为3 mm；
其中，所述结晶轮5由铸铜制成，水平浇铸的温度为708℃，结晶轮5外缘的线速度为4.3m/min，冷却水的温度为28℃，冷却水的用量为480 m3/h；
（3）将步骤（2）所得铸坯经矫直后，经过在线加热升温，进行三道热连轧，控制入轧温度为515℃；铸坯入轧厚度为40 mm，终轧厚度为7 mm，每道次的轧压量比小于50%。
（4）经剪切、收卷，即得。
上述工艺制得的5052铝合金板带无气孔、疏松、夹渣，表面光洁，晶粒度达到一级；获得的5052合金板带的H12状态下力学性能为：抗拉强度235 MPa，伸长率15.8%。
实施例3
一种6063铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，具体包括以下步骤：
（1）6063铝合金板带生产：采用电解铝液添加重熔铝锭降温处理，配料添加Mg金属锭和20%铝硅中间合金，750℃熔融搅拌，得到铝熔体成分为：Si 0. 45%、Fe 0.18%、Mg 0.63%；用氩气将粉末精炼剂吹入铝熔体中，粉末精炼剂用量为每吨铝液用2公斤，同时，通入氩气进行精炼处理、扒渣，通入氩气压力为0.07 Mpa；然后735℃静置27 min之后，以200 cm/min的速度逆流加入铝钛硼丝对铝溶体进行在线晶粒细化处理，然后经在线除气和过滤渣除，将在线除气设定为380转/min，氩气压力为0.12 MPa，得到成分均匀的铝合金液，铝合金液的温度为728℃；
（2）将步骤（1）所得铝合金液经中浇包水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；
如图1所示，所述模腔由钢带4封闭结晶轮5凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面分别设有外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2，外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴，所述外冷却装置1、内冷却装置3及侧面冷却装置2仅用于实现模腔的冷却，采用现有技术的冷却装置结构即可实现，故不详细赘述；模腔沿径向方向的尺寸为40 mm，模腔沿轴向方向的尺寸为600 mm，所述结晶轮5的直径为1600 mm，所述钢带4的厚度为3 mm；
其中，所述结晶轮5由铸铜制成，水平浇铸的温度为698℃，结晶轮5外缘的线速度为4.5m/min，冷却水的温度为31℃，冷却水的用量为540 m3/h；
（3）将步骤（2）所得铸坯经矫直后，经过在线加热升温，进行三道热连轧，控制入轧温度为525℃；铸坯入轧厚度为40 mm，终轧厚度为7 mm，每道次的轧压量比小于50%。
（4）经剪切、收卷，即得。
上述工艺制得的6063铝合金板带无气孔、疏松、夹渣，表面光洁，晶粒度达到一级；获得的6063合金板带的T4状态下力学性能为：抗拉强度198 MPa，伸长率16.5%。

Claims (9)

1.一种铝合金板带连铸连轧的制备工艺，包括熔炼、连铸连轧及收卷，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）根据铝合金成分进行配料，730~760℃熔融搅拌，得到铝熔体；用氩气将粉末精炼剂吹入铝熔体中，同时，通入氩气进行精炼处理、扒渣；然后730~750℃静置20~40 min，经晶粒细化处理后，除气、过滤除渣，得到成分均匀的铝合金液，铝合金液的温度为710~740℃；
（2）将步骤（1）所得铝合金液经水平浇铸进入模腔内，经冷却得到铸坯；所述模腔由钢带封闭结晶轮凹槽外缘所形成，模腔的四周侧面均匀布满若干用于喷淋冷却水的喷嘴，其中，水平浇铸的温度为690~710℃，结晶轮外缘的线速度为4~8 m/min，冷却水的温度不高于35℃；
（3）将步骤（2）所得铸坯经矫直后，进行三道热连轧，控制入轧温度为480~540℃；
（4）经剪切、收卷，即得。
2.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（2）所述模腔沿径向方向的尺寸为38~45 mm，模腔沿轴向方向的尺寸为500~800 mm，所述结晶轮的直径为1400~1800 mm，所述钢带的厚度为2.5~3.5 mm。
3.根据权利要求2所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：所述结晶轮由铸铜制成。
4.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（1）所述粉末精炼剂的用量为1.5~3.0公斤/吨。
5.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（1）所述晶粒细化处理采用铝钛硼作为细化剂。
6.根据权利要求5所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：所述晶粒细化处理采用以200 cm/min的速度逆流加入铝钛硼丝。
7.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（2）所述冷却水的用量为400~600 m3/h。
8.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中所述静置采用静置炉，所述除气采用在线除气装置，所述过滤采用陶瓷过滤装置；步骤（3）所述矫直采用五辊矫直机。
9.根据权利要求1所述的铝合金板带连铸连轧的制备工艺，其特征在于：步骤（3）所述热连轧铸坯入轧厚度为35~45 mm，终轧厚度为7~9 mm，每道次的轧压量比小于50%。
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