CN107185993B - 一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发技术领域。所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形。本发明所开发的设备方法适用于各系铝合金，尤其适用于高合金含量的铝合金，属于铝合金板带材制备及加工领域。

Description

一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用 方法

技术领域：

本发明涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发技术领域。

背景技术

喷射轧制是一种将喷射沉积和传统轧制工艺结合起来的板带材连续制备技术。首先用高压气体将融化后的金属雾化成具有一定固/液比的半固态浆料，定向飞行一段距离后沉积在轧辊表面，半固态的浆料经轧辊致密化后成为板带材。

喷射沉积的优点是制备的合金组织均匀细小，无宏观偏析，但孔隙率较高，需进行二次热加工；传统双辊薄带连铸的优点是省去了铸锭的制备过程，直接成型，工序较短，但其晶粒尺寸仍和铸态组织类似，经轧制后虽然晶粒得到破碎，但溶质偏析无法得到改善，对于如2124和7050等高合金化铝合金无法进行大规模商业化生产，且轧辊需进行冷却，生产成本较高。喷射轧制技术继承了喷射沉积和传统轧制的优点，其显微组织相对细小、均匀，成分无明显偏析，可添加较高含量的合金元素，同时，喷射轧制技术制备的板带材致密度可达100％，无需二次热加工。由于熔融金属的热量在雾化过程已被大量带走，轧辊无需加装额外的冷却装置，降低了成本，且加工后的板带材不经退火即可进行二次轧制得到成品，能源利用率高，另外，喷射轧制的工艺流程短，有报道指出其板带材成品生产速度可达60m/mim，设备较简单，成本较低，适合大规模工业生产。

喷射轧制技术是一项较新的工艺，国内还未见实用型喷射轧制工艺研究工作的报道。1968年英国A.R.E.Singer教授首先采用喷射沉积方法制备板坯，待板坯冷却后轧制成带，但由于喷射沉积板坯孔隙率较高，轧制后带材缺陷较多，表面质量差，研究无法继续。2003年美国加利福尼亚大学的Enrique J.Lavernia联合美国爱达荷国家工程与环境实验室、美国铝业公司等开展喷射轧制的合作项目，其在实验室内成功制备了2124，3003，5083，6111和7050铝合金带材，其中2124带材宽约200mm、厚1.6～6.4mm、长约1800mm，轧辊表面速度为3.8m/min，板型良好，综合性能优异，几乎无各向异性。美国铝业利用该项技术已成功开发出一条喷射轧制生产线，并命名为Micromill生产线，主要生产汽车用铝合金板材，现已投产并装车使用，该生产线采用水平式高速喷射轧制技术，与现有铝合金板材相比，成型性提高40％，强度提高30％，从铝液到卷板的时间从20天缩短到20min，理论轧制速度可达60m/min，且表面质量优良。但该技术难免会出现现掉粒现象；进而导致材料的收得率不高。

目前，也又研究人员尝试了立式喷射轧制的技术，但其主要用于制备有母带的复合板带或双金属薄板带。总之到目前为止，仅以液态金属为原料通过设计特殊的喷嘴，并采用立式喷射轧制金属材料的相关技术还未见报道。

发明内容：

发明人前期尝试了常用普通喷嘴，采用立式喷射轧制来实施制备铝合金板材，但发现其所得产品的质量极不稳定，尤其是所得产品的致密度一般会低于95％。

本发明针对现有技术的不足以及前期研究发现的问题，提供一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法。

本发明一种喷射轧制设备，所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；

所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈(90-a/2)°；所述a的取值为30～50°)；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于10。所述p优选为大于等于30；进一步优选为30-50。

本发明一种喷射轧制设备，气体由环形通道与直线通道的切点进入内腔，在线性喷嘴两端同时进气，这种进气结构可阻止气体回流发生紊乱，使通道内各点气压保持基本一致，高压气体在通道内形成漩涡，经喷嘴喷出后形成封闭的线性气帘，气帘夹角为30～50°(即a的取值为30～50°)，金属液流在气帘夹角处被击碎。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B＝20-1800:1。作为进一步的优选方案，A的取值为100～1800mm，B的取值为1～5mm。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，任意一根直管上的气孔分布的长度-A＝5-20mm。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5～5.0mm；所述气孔直径0.5～1.5mm；同一直管上，气孔线性排布得距离-A＝5-20mm。气孔个数随漏液口长度变化。气孔线性排布得距离-A＝5-20mm可限制漏液口端面的金属液流飞溅的范围。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，结晶辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm。转速可调，轧制铝材时，优选转速为3～20r/min。辊缝大小可调，轧制铝材时，辊缝为5～20mm。轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，定位辊位于结晶辊和二次轧制辊的中间，辊宽为500～2000mm，辊径为200～500mm，辊缝宽与结晶辊一致，通过定位辊将板带材准确送入二次轧制辊。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，二次轧制辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm。转速可调，轧制铝材时，转速为3～20r/min。辊缝大小可调，轧制铝材时，辊缝为0.5～10mm。轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置。

作为优选方案，本发明一种喷射轧制设备，转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为500～1200mm，转向辊辊宽为500～2000mm，辊径为100～300mm。

本发明一种喷射轧制设备，还包括气氛保护罩，所述气氛保护罩上设有第一观测口、第二观测口、飞溅废料收集口、飞溅废料挡板；所述飞溅废料挡板一端固定在飞溅废料收集口，另一端搭在结晶辊的外沿上或接近于在结晶辊的外沿；所述第一观测口位于飞溅废料收集口的上方，用来观测金属的喷射以及在结晶辊上的沉积状况；第二观测口位于飞溅废料收集口下端，用来观测定位辊的工作状态。飞溅废料收集口以及飞溅废料挡板的设计，目的在于雾化过程中少量飞溅出结晶辊的颗粒状金属余料可储藏在废料收集口处，该废料收集口兼具废气过滤功能，可过滤随氮气雾化过程中产生的粉尘，减少粉尘污染。

本发明一种喷射轧制设备，结晶辊到线性喷嘴的垂直距离为d；喷嘴离结晶辊的垂直距离可根据所需半固态浆料的固/液比进行调整。当制备铝材时，d的范围为200～800mm。

本发明一种喷射轧制设备，结晶辊辊缝正下方垂直距离H1的位置处设置有对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离H2位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(轧制铝材时，进入二次轧制辊的铝材的温度为400～550℃)经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出，可作为最终的板带材进行卷曲或定尺裁剪，也可继续轧制。当制备铝材时，400mm≤H1≤750mm、400mm≤H2≤750mm且1000mm≤H1+H2≤1200mm。

本发明一种喷射轧制设备在铝合金板带材制备过程中的应用方法；采用立式喷射轧制设备按下述方案操作；

在保护气氛下，将铝合金原材料加热至溶化后，于合金液相线温度以上的70～150℃保温；然后往线性喷嘴的2个进气口通入气体；同时开启结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；然后打开熔炼室与线形喷嘴的连接阀门；使得金属液体经线性喷嘴的漏液口流出，经2组出气口喷出的高压气体，喷射至两个反向旋转的结晶辊上，得到半固态浆料，半固态浆料经结晶辊轧制成板材后再由定位辊送入二次轧制辊中进行二次轧制，得到薄板，薄板经转向辊转为水平方向输出；

所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；

所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈(90-a/2)°；所述a的取值为30～50°；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于等于30；

所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B＝20-1800:1。作为进一步的优选方案，A的取值为100～1800mm，B的取值为1～5mm。

气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5～5.0mm；所述气孔直径0.5～1.5mm；同一直管上，气孔线性排布得距离-A＝5-20mm；使用时，气孔喷出的气体压力为0.8～1.5MPa；

所述结晶辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm；轧制铝材时，转速为3～20r/min，辊缝为5～20mm。

定位辊的辊宽为500～2000mm、辊径为200～500mm，辊缝宽与结晶辊一致，

所述二次轧制辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm；轧制铝材时，转速为3～20r/min，辊缝为0.5～10mm；

转向辊位于二次轧制辊下方，二者的垂直距离为500～1200mm，转向辊的辊宽为500～2000mm，辊径为100～300mm；

结晶辊到线性喷嘴的垂直距离为d；当制备铝材时，d的范围为200～800mm；

结晶辊到定位辊的距离为H1；定位辊到二次轧制辊的距离为H2；当制备铝材时，400mm≤H1≤750mm、400mm≤H2≤750mm且1000mm≤H1+H2≤1200mm。本发明一种喷射轧制设备在铝合金板带材制备过程中的应用方法；所述保护气氛优选为氮气。

在工业上应用时，轧制之前应在结晶辊和二次轧制辊表面涂上石墨粉进行润滑。

本发明所开发的设备以及使用方法，特别适用于1～7系铝合金板带材的制备。原理和优势

本发明在两个反向旋转的结晶辊(也是成型辊)辊缝位置垂直高度为d的上方设置一个特殊设计的线性喷嘴，线性喷嘴上方是熔炼室，合金熔炼后熔融金属经喷嘴雾化成半固态，飞行一段距离后在结晶辊上沉积，由于雾化金属的不断冲击，半固态颗粒相互粘接，随着结晶辊的转动咬入结晶辊，金属层进一步致密化形成厚度一定的板材；结晶辊辊缝正下方垂直距离H1位置设置一对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离H2位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(制备铝材时，400～550℃)经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出，可作为最终的板带材进行卷曲或定尺裁剪，也可继续轧制。本发明该技术将喷射沉积与传统轧制工艺结合起来，制备板型良好、成型性能优良、强度较高的各种铝合金板带材。

本发明的优点：

1)本发明设计了立式喷射轧制装置，与国内的立式喷射轧制装置相比较，在喷嘴以及整体结构了做了创造性的改进；使得本发明所开发的设备能在不使用母带的情况下，直接以熔融金属为原料，得到高质量的板带材。

2)本发明与美国铝业水平喷射轧制不同，而是采用立式喷射轧制方法，立式的优点在于喷射的半固态金属浆料在飞行过程中不会因为自身重力而出现掉粒现象，喷射的范围更加集中，材料的收得率高，轧成厚度较薄板带材后经转向辊水平输出，理论生产速度不低于Micromill生产线。

3)本发明使用惰性气体(氮气)通过线性喷嘴将熔融金属雾化成半固态，凝固速度极快，最终沉积于结晶辊表面，得到的材料基本消除了各向异性，组织细小均匀，惰性气体的保护使合金的含氧量低，成型性能好，经二次轧制后可完全致密化，有利于材料加工性能和强度的提高；

4)本发明使用的方法适用于1～7系所有牌号的铝合金，特别适合传统双辊薄带连铸不能生产的高合金化高强度铝合金；

5)本发明使用的方法可通过控制漏液口截面积、气孔排布长度、轧辊直径、轧辊宽度、轧辊转速等参数控制板带材输出尺寸和输出速度，满足生产需求；

6)本发明使用的方法中，由于金属液的热量在雾化过程已被大量带走，轧辊不用加装专门的冷却装置，简化了生产设备复杂程度，且在二次轧制之前不用对板材进行退火，节约了能源，工艺流程短，大大缩短了生产周期，降低了成本。

附图说明

图1为喷射轧制工艺简图。

图2为线性喷嘴设计图。

图3为采用喷射轧制方法制备的带状薄板实物图。

图4为采用喷射轧制方法制备的铝合金微观组织照片

从图1可以看出本发明所设计喷射轧制的基本结构以及其工作的简单流程。

图2有a、b图组成，其中a为线性喷嘴示的纵向剖视图；b为线性喷嘴示的水平剖视图；从图2中可以看出本发明所设计线性喷嘴的基本结构。

从图3可以看出本发明实施例所得成品的实物状态，从该实物图中可以看出，其宏观表面质量良好。

图4有由a、b、c三幅图组成，从该图中可以看出，其微观表面质量良好，且致密度高。

具体实施方式

实施例1：

采用喷射轧制技术制备硅含量27％的硅铝合金，具体工艺过程及参数如下：

1)合金中硅含量为27％，余量为铝。

2)如附图1所示，在两个反向旋转的结晶辊(也是成型辊)辊缝位置垂直高度为550mm的上方设置一个线性喷嘴，线性喷嘴上方是熔炼室，硅铝合金熔炼后熔融金属经喷嘴雾化成半固态，飞行一段距离后在结晶辊上沉积，由于雾化金属的不断冲击，半固态颗粒相互粘接，随着结晶辊的转动咬入结晶辊，金属层进一步致密化形成厚度一定的板材；结晶辊辊缝正下方垂直距离650mm位置设置一对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离500mm位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(400～550℃)经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出。

3)结晶辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为5r/min，辊缝宽度为10mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

4)二次轧制辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为10r/min，辊缝宽度为5mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

5)定位辊辊宽为100mm，辊径为200mm，辊缝宽与结晶辊一致，通过定位辊将板带准确送入二次轧制辊；

6)转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为600mm，转向辊辊宽100mm，辊径为150mm；

7)轧制之前应在结晶辊和二次轧制辊表面涂上石墨粉进行润滑；

8)熔炼室采用中频感应加热以及电磁搅拌，先将原料加热到1300℃，待全部融化后降至860℃，熔炼过程处于氮气气氛中；

9)雾化气体选用氮气，雾化压力0.8Mpa；

10)喷嘴设计如附图2所示，线性喷嘴气体通道截面为圆形，气体由环形通道与直线通道的切点进入内腔，在线性喷嘴两端同时进气，这种进气结构可阻止气体回流发生紊乱，使通道内各点气压保持基本一致，高压氮气在通道内形成漩涡，经喷嘴喷出后形成封闭的线性气帘，气帘夹角为40°，金属液流在气帘夹角处被击碎。漏包底部的漏液口截面为矩形，宽度为2mm，长度为100mm，气孔在漏液口两侧对称等距分布，相邻气孔间距2mm，气孔直径1mm，每侧36个气孔。

11)在雾化过程中少量飞溅出结晶辊的颗粒状金属余料可储藏在废料收集口处，该废料收集口兼具废气过滤功能，可过滤随氮气雾化过程中产生的粉尘，减少粉尘污染；

12)该方案制备的硅含量为27％的硅铝合金板材表面平整光滑，板型良好，微观组织照片如附图4所示，组织细小均匀，硅颗粒呈类球状，内部完全致密，抗拉强度为262Mpa，屈服强度为132MPa，抗弯强度为510MPa，弹性模量为83GPa，布氏硬度为69HB。

实施例2：

采用喷射轧制技术制备7055铝合金，具体工艺过程及参数如下：

1)合金中锌、镁、铜、锆含量分别为8.5％、2.2％、2.5％、0.2％，余量为铝。

2)如附图1所示，在两个反向旋转的结晶辊(也是成型辊)辊缝位置垂直高度为550mm的上方设置一个线性喷嘴，线性喷嘴上方是熔炼室，合金原料熔炼后熔融金属经喷嘴雾化成半固态，飞行一段距离后在结晶辊上沉积，由于雾化金属的不断冲击，半固态颗粒相互粘接，随着结晶辊的转动咬入结晶辊，金属层进一步致密化形成厚度一定的板材；结晶辊辊缝正下方垂直距离650mm位置设置一对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离500mm位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(400～550℃)经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出。

3)结晶辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为5r/min，辊缝宽度为8mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

4)二次轧制辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为16r/min，辊缝宽度为2.5mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

5)定位辊辊宽为100mm，辊径为200mm，辊缝宽与结晶辊一致，通过定位辊将板带材准确送入二次轧制辊；

6)转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为600mm，转向辊辊宽100mm，辊径为150mm；

7)轧制之前应在结晶辊和二次轧制辊表面涂上石墨粉进行润滑；

8)熔炼室采用中频感应加热以及电磁搅拌，先将原料加热到850℃，待全部融化后降至780℃，熔炼过程处于氮气保护气氛中；

9)雾化气体选用氮气，雾化压力1.0MPa；

10)喷嘴设计如附图2所示，线性喷嘴气体通道截面为圆形，气体由环形通道与直线通道的切点进入内腔，在线性喷嘴两端同时进气，这种进气结构可阻止气体回流发生紊乱，使通道内各点气压保持基本一致，高压氮气在通道内形成漩涡，经喷嘴喷出后形成封闭的线性气帘，气帘夹角为40°，金属液流在气帘夹角处被击碎。漏包底部的漏液口截面为矩形，宽度为2mm，长度为100mm，气孔在漏液口两侧对称等距分布，相邻气孔间距2mm，气孔直径1mm，每侧36个气孔。

11)在雾化过程中少量飞溅出结晶辊的颗粒状金属余料可储藏在废料收集口处，该废料收集口兼具废气过滤功能，可过滤随氮气雾化过程中产生的粉尘，减少粉尘污染；

12)该方案制备的7055铝合金板材表面平整光滑，板型良好，微观组织照片如附图4所示，组织细小均匀，晶粒呈等轴状，经热处理后抗拉强度为350MPa，屈服强度为202MPa，延伸率为11.2％，布氏硬度为62HB。

实施例3：

采用喷射轧制技术制备2024铝合金，具体工艺过程及参数如下：

1)合金中铜、镁、锰、硅含量分别为4.9％、1.8％、0.9％、0.5％，余量为铝。

2)如附图1所示，在两个反向旋转的结晶辊(也是成型辊)辊缝位置垂直高度为550mm的上方设置一个线性喷嘴，线性喷嘴上方是熔炼室，合金原料熔炼后熔融金属经喷嘴雾化成半固态，飞行一段距离后在结晶辊上沉积，由于雾化金属的不断冲击，半固态颗粒相互粘接，随着结晶辊的转动咬入结晶辊，金属层进一步致密化形成厚度一定的板材；结晶辊辊缝正下方垂直距离650mm位置设置一对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离500mm位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(400～550℃)经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出。

3)结晶辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为5r/min，辊缝宽度为9mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

4)二次轧制辊辊宽为500mm，直径为500mm，转速为15r/min，辊缝宽度为3mm，轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置；

5)定位辊辊宽为100mm，辊径为200mm，辊缝宽与结晶辊一致，通过定位辊将板带材准确送入二次轧制辊；

6)转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为600mm，转向辊辊宽100mm，辊径为150mm；

7)轧制之前应在结晶辊和二次轧制辊表面涂上石墨粉进行润滑；

8)熔炼室采用中频感应加热以及电磁搅拌，先将原料加热到820℃，待全部融化后降至760℃，熔炼过程处于氮气气氛中；

9)雾化气体选用氮气，雾化压力1.1MPa；

10)喷嘴设计如附图2所示，线性喷嘴气体通道截面为圆形，气体由环形通道与直线通道的切点进入内腔，在线性喷嘴两端同时进气，这种进气结构可阻止气体回流发生紊乱，使通道内各点气压保持基本一致，高压氮气在通道内形成漩涡，经喷嘴喷出后形成封闭的线性气帘，气帘夹角为40°，金属液流在气帘夹角处被击碎。漏包底部的漏液口截面为矩形，宽度为2mm，长度为100mm，气孔在漏液口两侧对称等距分布，相邻气孔间距2mm，气孔直径1mm，每侧36个气孔。

11)在雾化过程中少量飞溅出结晶辊的颗粒状金属余料可储藏在废料收集口处，该废料收集口兼具废气过滤功能，可过滤随氮气雾化过程中产生的粉尘，减少粉尘污染；

12)该方案制备的2024铝合金板材表面平整光滑，板型良好，微观组织照片如附图4所示，组织细小均匀，内部完全致密，经热处理后抗拉强度为330MPa，屈服强度为182MPa，延伸率为12.1％，布氏硬度60HB。

对比例1

其他设备部件是操作参数完全和实施例1一致，不同之处在于采用200510132519.6所记载的喷嘴，替代本发明实施例1的线形喷嘴；没用母带的情况下，直接喷射轧制的成功率约为50％，而即使成功所得产品中致密度约为93％左右，产品表面质量差。

Claims (10)

1.一种喷射轧制设备，其特征在于：所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；

所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈（90-ａ/2）º；所述ａ的取值为30~50°；

所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于10。

2.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B=20-1800:1。

3.根据权利要求2所述的一种喷射轧制设备，其特征在于： A的取值为100~1800 mm，B的取值为1~5 mm。

4.根据权利要求2所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5~5.0 mm；所述气孔直径0.5~1.5 mm；同一直管上，气孔线性排布的距离-A=5-20 mm。

5.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：

结晶辊辊宽为500~2000 mm，直径为300~1200 mm；

定位辊位于结晶辊和二次轧制辊的中间，辊宽为500~2000 mm，辊径为200~500 mm，辊缝宽与结晶辊一致；

二次轧制辊辊宽为500~2000 mm，直径为300~1200 mm。

6.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：

转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为500~1200 mm，转向辊辊宽为500~2000 mm，辊径为100~300 mm。

7.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：所述喷射轧制设备还包括气氛保护罩，所述气氛保护罩上设有第一观测口、第二观测口、飞溅废料收集口、飞溅废料挡板；所述飞溅废料挡板一端固定在飞溅废料收集口，另一端搭在结晶辊的外沿上或接近于在结晶辊的外沿；所述第一观测口位于飞溅废料收集口的上方，用来观测金属的喷射以及在结晶辊上的沉积状况；第二观测口位于飞溅废料收集口下端，用来观测定位辊的工作状态。

8.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：结晶辊辊缝正下方垂直距离H1的位置处设置有对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离H2位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出，可作为最终的板带材进行卷曲或定尺裁剪，或继续轧制。

9.一种喷射轧制设备在铝合金板带材制备过程中的应用方法； 其特征在于：采用立式喷射轧制设备按下述方案操作；

在保护气氛下，将铝合金原材料加热至熔化后，于合金液相线温度以上的70~150 ℃保温；然后往线性喷嘴的2个进气口通入气体；同时开启结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；然后打开熔炼室与线形喷嘴的连接阀门；使得金属液体经线性喷嘴的漏液口流出，经2组出气口喷出的高压气体，喷射至两个反向旋转的结晶辊上，得到半固态浆料，半固态浆料经结晶辊轧制成板材后再由定位辊送入二次轧制辊中进行二次轧制，得到薄板，薄板经转向辊转为水平方向输出；

所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；

所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈（90-ａ/2）º；所述ａ的取值为30~50°；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于等于30；

所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B=20-1800:1，A的取值为100~1800 mm， B的取值为1~5 mm；

气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5~5.0 mm；所述气孔直径0.5~1.5 mm；同一直管上，气孔线性排布的距离-A=5-20 mm；使用时，气孔喷出的气体压力为0.8~1.5 MPa；

所述结晶辊辊宽为500~2000 mm，直径为300~1200 mm；轧制铝材时，转速为3~20 r/min，辊缝为5~20 mm；

定位辊的辊宽为500~2000 mm、辊径为200~500 mm，辊缝宽与结晶辊一致，

所述二次轧制辊辊宽为500~2000 mm，直径为300~1200 mm；轧制铝材时，转速为3~20r/min，辊缝为0.5~10 mm；

转向辊位于二次轧制辊下方，二者的垂直距离为500~1200 mm，转向辊的辊宽为500~2000 mm，辊径为100~300 mm；

结晶辊到线性喷嘴的垂直距离为d；当制备铝材时，d的范围为200~800 mm；

结晶辊到定位辊的距离为H1；定位辊到二次轧制辊的距离为H2；当制备铝材时，400mm≤H1≤750mm 、400mm≤H2≤750mm且 1000mm≤H1+H2≤1200mm。

10.根据权利要求9所述的一种喷射轧制设备在铝合金板带材制备过程中的应用方法；其特征在于：所述保护气氛为氮气；轧制之前在结晶辊和二次轧制辊表面涂上石墨粉进行润滑。