CN109890537A - 金属铸造和轧制线 - Google Patents

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Abstract

一种用于铸造、轧制和以其它方式制备金属条的连续铸造和轧制线可在不需要冷轧或使用固溶热处理生产线的情况下生产可分配的金属条。金属条可以由连续铸造装置连续铸造并卷绕成金属卷，任选地在经受铸造后淬火之后。此中间卷材可以储存直到准备好进行热轧。铸态金属条可以在热轧之前，在卷材储存期间或在紧邻热轧之前进行再加热。加热的金属条可以冷却到轧制温度并热轧通过一个或多个轧机机架。轧制的金属条可任选地在卷绕以进行输送之前再加热和淬火。此最终的卷绕金属条可具有所需规格并具有所需物理特性，以便分配到制造设施。

Description

金属铸造和轧制线
相关申请的交叉引用
本申请要求名称为“解耦的连续铸造和轧制线”且在2016年10月27日提交的美国临时专利申请第62/413,591号；名称为“解耦的连续铸造和轧制线”且在2017年5月14日提交的美国临时专利申请第62/505,944号；名称为“高强度7XXX系列铝合金和其制造方法”且在2016年10月27日提交的美国临时专利申请第62/413,764号；名称为“高强度6XXX系列铝合金和其制造方法”且在2016年10月27日提交的美国临时专利申请第62/413,740号；和名称为“用于制造铝合金板的系统和方法”且在2017年7月6日提交的美国临时专利申请第62/529,028号的权益，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及生产金属坯料，例如金属条卷，且更确切地说涉及金属(如铝)的连续铸造和轧制。
背景技术
直接冷却(DC)和连续铸造是从液态金属铸造固体金属的两种方法。在DC铸造中，将液态金属倒入具有可伸缩假底的模具中，所述假底能够以模具中的液态金属凝固的速率退出，通常产生大且相对厚的铸锭(例如，1500mm×500mm×5m)。铸锭可以被加工、均质化、热轧、冷轧、退火和/或热处理，并且在卷绕成可分配给金属条产品的消费者(例如，汽车制造设施)的金属条产品之前以其它方式精加工。
连续铸造包括将熔融金属连续注入限定在一对移动的相对铸造表面之间的铸造腔中，并从铸造腔的出口取出铸造金属形式(例如，金属条)。在整个产品可以在单个完全耦合的加工生产线中制备的情况下，需要连续铸造。这种完全耦合的加工生产线包括将连续铸造设备的速度与下游加工设备的速度匹配或“耦合”。
附图说明
说明书参照以下附图，其中在不同附图中使用相同的附图标记旨在示出相同或类似的组件。
图1是描绘根据本公开的某些方面的解耦的金属铸造和轧制系统的示意图。
图2是根据本公开的某些方面使用解耦的金属铸造和轧制系统生产各种卷材的时序图。
图3是描绘根据本公开的某些方面的解耦的连续铸造系统的示意图。
图4是描绘根据本公开的某些方面的中间卷材竖直储存系统的示意图。
图5是描绘根据本公开的某些方面的中间卷材升高储存系统的示意图。
图6是描绘根据本公开的某些方面的热轧系统的示意图。
图7是根据本公开的某些方面的组合示意图和图表，其描绘了热轧系统和在其上轧制的金属条的相关温度曲线。
图8是根据本公开的某些方面的组合示意图和图表，其描绘了具有有意过冷的轧制机架的热轧系统以及在其上轧制的金属条的相关温度曲线。
图9是根据本公开的某些方面的组合流程图和示意图，其描绘了与解耦系统的第一变体和解耦系统的第二变体相关联的铸造和轧制金属条的过程。
图10是描绘根据本公开的某些方面铸造和轧制金属条的过程的流程图。
图11是描绘根据本公开的某些方面，在没有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前在高温下储存的金属条的温度曲线的图表。
图12是描绘根据本公开的某些方面，在没有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前预热的金属条的温度曲线的图表。
图13是描绘根据本公开的某些方面，在具有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前在高温下储存的金属条的温度曲线的图表。
图14是描绘根据本公开的某些方面，在具有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前预热的金属条的温度曲线的图表。
图15是一组放大图像，其描绘了与使用根据本公开的某些方面的解耦的铸造和轧制系统铸造的金属条相比，用于标准DC铸造金属条的铝合金AA6014中的金属间化合物。
图16是一组扫描透射电子显微照片，其描绘了相比于根据本公开的某些方面在没有铸造后淬火的情况下铸造的金属条和在具有铸造后淬火的情况下铸造的金属条，在550℃下再加热一小时的6xxx系列铝合金金属条中的分散体。
图17是比较根据本公开的某些方面使用传统直接冷却技术和使用解耦的连续铸造和轧制制备的7xxx系列金属条的屈服强度和三点弯曲测试结果的图表。
图18是比较根据本公开的某些方面使用传统直接冷却技术和使用解耦的连续铸造和轧制制备的6xxx系列金属条的屈服强度和固溶热处理均热时间结果的图表。
图19是一组扫描透射电子显微照片，其描绘了相比于根据本公开的某些方面在没有铸造后淬火的情况下铸造的金属条和在具有铸造后淬火的情况下铸造的金属条，在550℃下再加热八小时的AA6111铝合金金属条中的分散体。
图20是描绘根据本公开的某些方面，铝金属条的Mg2Si在热轧和淬火期间的沉淀的图表。
图21是根据本公开的某些方面的组合示意图和图表，其描绘了热轧系统和在其上轧制的金属条的相关温度曲线。
图22是描绘根据本公开的某些方面的热带连续铸造系统的示意图。
图23是描绘根据本公开的某些方面，铝金属条的Mg2Si在热轧和淬火期间的沉淀的图表。
图24是描绘根据本公开的某些方面铸造热金属带的过程的流程图。
图25是描绘根据本公开的某些方面的热带连续铸造系统的示意图。
图26是描绘根据本公开的某些方面的连续铸造系统的示意图。
图27是描绘根据本公开的某些方面铸造可挤出金属产品的过程的流程图。
图28是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图29是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了根据本文所述的方法加工后的AA6111中的Fe成分粒子。
图30是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图31是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图32是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图33是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图34是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。
图35是显示AA6014铝合金的微观结构的显微照片，所述铝合金连续铸造成具有19mm规格厚度的板坯，冷却并储存，预热并热轧至11mm厚度，并进一步热轧至6mm厚度，称为“R1”。
图36是显示AA6014铝合金的微观结构的显微照片，所述铝合金连续铸造成具有10mm规格厚度的板坯，冷却并储存，预热并热轧至5.5mm厚度，称为“R2”。
图37是显示AA6014铝合金的微观结构的显微照片，所述铝合金连续铸造成具有19mm规格厚度的板坯，冷却并储存，冷轧至11mm厚度，预热并热轧至6mm厚度，称为“R3”。
图38是显示预热对AA6014铝合金的可成形性的影响的图示。
图39是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。
图40是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的等效圆直径(ECD)的图示。
图41是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的图示。
图42是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图43是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图44是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。
图45是描绘参看图44所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图46是描绘参看图44所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图47是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。
图48是描绘参看图47所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图49是描绘参看图47所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图50是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得3.7-6mm规格带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。
图51是描绘参看图50所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图52是描绘参看图50所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图53是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。
图54是描绘参看图53所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图55是描绘参看图53所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图56是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。
图57是描绘参看图56所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图58是描绘参看图56所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图59是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得3.7-6mm规格带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。
图60是描绘参看图59所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图61是描绘参看图59所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图62是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。
图63是描绘参看图62所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图64是描绘参看图62所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图65是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片和光学显微照片，描绘了已经铸造和冷轧以获得2.0mm规格条带的AA6451金属的截面中的Mg2Si熔化和空洞。
图66是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。
图67是描绘参看图66所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图68是描绘参看图66所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图69是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA5754金属的截面中的Fe成分粒子。
图70是描绘参看图69所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图71是描绘参看图69所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
具体实施方式
本公开的某些方面和特征涉及解耦和部分解耦的连续铸造和轧制线，其用于铸造、轧制和以其它方式制备适合于提供可分配的金属条卷的金属制品(例如，金属条)。在一些实例中，在不需要冷轧或使用连续退火固溶热处理(CASH)生产线的情况下制备金属制品。金属条可以由连续铸造装置(如带式铸造机)连续铸造，且接着任选地在经受铸造后淬火之后卷绕成金属卷。这种卷绕的铸态金属条可以储存直到准备好进行热轧。铸态金属条可以在热轧之前(在卷材储存期间或在紧邻热轧之前)进行再加热。加热的金属条可以冷却到轧制温度并热轧通过一个或多个轧机机架。轧制的金属条可任选地在卷绕以进行输送之前再加热和淬火。此最终的卷绕金属条可具有所需规格并具有所需物理特性，以便分配到制造设施。
本公开的某些方面和特征涉及铸造具有高凝固速率的铝合金，且其后使铸造金属制品经受热轧或温轧以将金属制品的厚度减小至少约30％或处于或大约30％-80％、40％-70％、50％-70％或60％以产生热带。在某些情况下，金属制品可以在热轧或温轧之前穿过直列式炉，所述炉可使金属制品保持在约400℃-580℃的峰值金属温度约10-300秒、60-180秒或120秒。热带产品可以是最终规格，最终规格和回火，或者可以准备好进一步加工，如冷轧和固溶热处理。在某些情况下，直列式炉可尤其有助于5xxx系列合金，以便在热轧或温轧期间更高地减小厚度。如本文所用，术语厚度减小可以是使用轧制进行的截面减小的形式。其它类型的截面减小可包括挤出的金属制品的直径减小。热轧或温轧分别可以是热加工或温加工。其它类型的热加工或温加工可分别包括热挤压或温挤压。
在某些情况下，金属间粒子的所需形状和尺寸可以通过连续铸造(例如，在高凝固速率下)、直列式炉中的任选加热以及在处于或大约50％-70％的厚度减小处的在线热轧或温轧来实现。金属间粒子的这些所需形状和尺寸可以促进进一步加工，如冷轧，以及客户使用，如弯曲和成形。
如本文所用，温度可以适当地指峰值金属温度。同样，对特定温度下的持续时间的参考可以指从金属制品达到所需峰值金属温度时开始的持续时间(例如，不包括斜升时间)，尽管并非总是如此。
本公开的方面和特征可以与任何合适的金属一起使用，但是在铸造和轧制铝合金时可能尤其有用。确切地说，当铸造如2xxx系列、3xxx系列、4xxx系列、5xxx系列、6xxx系列、7xxx系列或8xxx系列铝合金等合金时，可以实现所需结果。例如，本公开的某些方面和特征允许在不需要连续退火固溶热处理的情况下铸造5xxx和6xxx系列合金。在另一实例中，与当前的铸造方法相比，本公开的某些方面和特征允许更有效和更可靠地铸造7xxx系列合金。在本说明书中，参考通过铝工业名称识别的合金，例如“系列”或“AA6xxx”或“6xxx”。为了理解最常用于命名和识别铝及其合金的数字指定系统，参见“锻铝和锻铝合金的国际合金名称和化学组成限制(International Alloy Designations and ChemicalComposition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)”或“铸铝和铸锭形式的铝合金的铝协会合金名称和化学组成限制的注册记录(RegistrationRecord of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical CompositionsLimits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)”，其均由铝业协会(The Aluminum Association)出版。
在一些情况下，本公开的某些方面和特征可适用于铝、铝合金、钛、钛基材料、钢、钢基材料、镁、镁基材料、铜、铜基材料、复合材料、复合材料中使用的片材，或任何其它合适的金属、非金属或材料的组合。在铸造的材料包括金属的某些实例中，金属可以是黑色金属或有色金属。
传统上，由连续铸造装置产生的金属条直接馈入热轧机，以减小到所需厚度。与DC铸造不同，连续铸造的明显好处传统上依赖于能够将铸态金属条直接馈入生产线。由于连续铸造产品直接馈入轧机，铸造速度和轧制速度必须仔细匹配，以避免在金属条中引发不希望的张力，从而可能导致产品无法使用、设备损坏或危险情况。
出人意料的是，通过在连续铸造和轧制系统中有意地将铸造过程与热轧过程解耦，可以实现有益的结果。通过将连续铸造过程与热轧过程解耦，铸造速度和轧制速度不再需要紧密匹配。而是，可以选择铸造速度以在金属条中产生所需特性，并且可以基于轧制设备的要求和限制来选择轧制速度。在解耦的连续铸造和轧制系统中，连续铸造装置可铸造金属条，所述金属条立即或不久之后卷绕成中间或转移卷材。中间卷材可以储存或立即引入至轧制设备。在轧制设备中，中间卷材可以展开，允许金属条穿过轧制设备进行热轧和以其它方式加工。热轧过程的最终结果是金属条，其可具有特定客户所需的特性。金属条可以卷绕和分布，例如分布至能够由金属条形成汽车部件的汽车工厂。在一些情况下，金属条可以在最初在连续铸造过程中铸造(例如，通过连铸机)之后在各个点处被加热，然而金属条将保持低于金属条的固相线温度。
如本文所用，术语解耦是指去除铸造装置与轧制机架之间的速度连接。如上所述，耦合系统(这里有时称为在线系统)将包括直接馈入轧制机架的连续铸造装置，使得铸造装置的输出速度必须与轧制机架的输入速度相匹配。在非耦合系统中，无论轧制机架的输入速度如何都可以设定铸造速度，并且无论铸造装置的输出速度如何都可以设定轧制机架的速度。本文所述的各种实例通过使铸造装置以第一速度输出金属卷材，接着将所述卷材随后馈入轧制机架以便以第二速度进行轧制，使铸造装置与轧制机架解耦。在需要铸造速度比所需轧制速度可以适应的速度快的一些情况下，有可能提供铸造装置的输出速度和轧制机架的输入速度的有限解耦，甚至在铸造装置通过使用位于铸造装置与轧制机架之间的蓄能器将铸造金属条直接馈送到轧制机架上时。
铸造装置可以是任何合适的连续铸造装置。但是，使用带式铸造装置，如美国专利第6,755,236号中描述的带式铸造装置已实现令人惊讶的期望结果，所述专利名称为“《用于金属条的连续带铸造的带式冷却和引导装置(BELT-COOLING AND GUIDING MEANS FORCONTINUOUS BELT CASTING OF METAL STRIP)》”，其公开内容以全文引用的方式并入本文。在某些情况下，通过使用带式铸造装置可实现特别期望的结果，所述带式铸造装置具有由具有高导热率的金属(如铜)制造的带。带式铸造装置可包括由金属制成的带，其在铸造温度下具有至少250、300、325、350、375或400瓦每米每开尔文的导热率，但是可以使用具有其它导热率值的金属。铸造装置可铸造任何合适厚度的金属条，但是在约7mm至50mm的厚度下已经实现了所需结果。
本公开的某些方面可以改善铝基质内的分散体的形成和分布。分散体是位于固化铝合金的初生相内的其它固相的集合。在铸造、处理、加热和轧制期间的各种因素可显著影响金属条中的分散体尺寸和分布。已知分散体有助于铝合金的弯曲性能和其它特性，并且通常需要在约10nm至约500nm之间的尺寸和在整个金属条中相对均匀的分布。在一些情况下，所需分散体可以是约10nm至100nm或10nm至500nm的尺寸。在DC铸造中，需要长时间均质化循环(例如，15小时或更长)以产生所需的分散体分布。在标准连续铸造中，分散体通常根本不存在或以少量存在，其不能提供任何有益效果。
本公开的某些方面涉及金属条以及用于形成具有所需分散体(例如，所需尺寸的分散体的所需分布)的金属条的系统和方法。在一些情况下，铸造装置可以配置成提供金属条的快速凝固(例如，以比标准DC铸造凝固快处于或大于约10倍，例如至少处于或大约1℃/s、至少处于或大约10℃/s或至少处于或大约100℃/s的速率快速凝固)和快速冷却(例如，以至少处于或大约1℃/S、至少处于或大约10℃/S或至少处于或大约100℃/s的速率快速冷却)，这可以促进最终金属条中的微观结构的改善。在某些情况下，凝固速率可以是传统DC铸造的凝固速率的100倍或以上。快速凝固可以产生独特的微观结构，包括在整个凝固的铝基质中极均匀分布的分散体形成元素的独特分布。快速冷却此金属条，例如在金属条离开铸造装置时立即淬火，或者此后不久，可以有助于将分散体形成元素锁定在固溶体中。然后，所得金属条可以用分散体形成元素过饱和。然后可以将过饱和金属条卷绕成中间卷材，以便在解耦的铸造和轧制系统中进一步加工。在一些情况下，所需的分散体形成元素包括锰、铬、钒和/或锆。当再加热时，用分散体形成元素过饱和的此金属条可以极快速地诱导均匀分布和理想尺寸的分散体的沉淀。
在某些情况下，快速凝固和快速冷却可以通过铸造装置单独进行。铸造装置可以具有足够的长度并且具有足够的除热特性，以产生分散体形成元素过饱和的金属条。在某些情况下，铸造装置可以具有足够的长度并且具有足够的除热特性，以将铸造金属条的温度降低到处于或低于250℃、240℃、230℃、220℃、210℃或200℃，但也可使用其它值。通常，这种铸造装置将必须占据显著的空间或以缓慢铸造速度操作。在需要更小和更快的铸造装置的某些情况下，金属条可以在离开铸造装置之后立即淬火或在此后不久淬火。一个或多个喷嘴可位于铸造装置的下游，以将金属条的温度降低到处于或低于250℃、240℃、230℃、220℃、210℃、200℃、175℃、150℃、125℃或100℃，但也可使用其它值。淬火可以足够快或快速地发生，以将分散体形成元素锁定在过饱和金属条中。
传统上，避免了快速凝固和快速冷却，因为所得到的金属条具有不希望的特性。然而，已出人意料地发现，分散体形成元素过饱和的金属条可以是具有所需分散体布置的金属条的有效前体。独特的、分散体形成元素过饱和的金属条可以再加热，例如在储存期间或在即将热轧之前，以将过饱和的分散体形成元素的基质转化为含有所需分布(例如，均匀分布)和所需尺寸(例如，在约10nm与约500nm之间或在约10nm与约100nm之间)的分散体的条带。因为金属条为分散体形成元素过饱和的，所以所需尺寸的分散体的沉淀驱动力高于非过饱和基质。换句话说，如本文所公开的某些快速凝固和/或冷却方面可用于制备或填装金属条，所述金属条随后可以短暂地再加热以产生所需的分散体布置。例如，已发现本公开的某些方面能够生产分散体形成元素过饱和的金属条，其能够在比现有技术(例如，DC铸造)短10-100倍的再加热时间下再加热以沉淀所需尺寸的分散体。此外，可以进行这种再加热的速度使得能够在热轧生产线中进行再加热，例如在热轧生产线的开端。然而，在一些情况下，在分散体形成元件中过饱和的一个或多个金属条卷可以在热轧生产线上展开之前再加热。因为可以更快地引出所需尺寸的分散体，所以在生产所需的金属条中可以节省大量的时间和能量。此外，改进的分散体分布可以通过使用较少量的合金元素实现所需的性能。换句话说，本公开的某些方面和特征使得合金元素能够比传统DC或连续铸造更有效地利用。
此外，可以使用对凝固速率、冷却(例如，淬火)速率和再加热时间中的一个或多个的操纵来根据需要特别地定制分散体尺寸和分布。控制器可以耦接到系统以控制凝固速率、冷却速率和再加热时间。当希望金属条具有可归因于特定分散体布置(例如，尺寸和/或分布)的某种特性时，控制器可以操纵各种速率/时间以产生所需的金属条。以这种方式，可以根据需要产生具有所需分散体布置的金属条。因为控制分散体布置可以在如何利用合金元素方面提供或多或少的效率，所以对分散体布置的按需控制可以使控制器能够补偿特定液态金属混合物的合金元素的偏差。例如，当生产具有某些所需特性的可输送金属条时，控制器可通过调节系统的凝固速率、冷却速率和/或再加热时间来补偿铸件之间合金元素浓度的轻微偏差，以产生提供合金元素的更高效或更低效使用(例如，当确定合金元素的负偏差时，可能需要更高效使用)的分散体布置。这种补偿可以自动执行，或可以自动推荐给用户。
中间卷材可以在热轧之前储存，因此允许铸造装置以比热轧机架可以适应的速度更快的速度输出，多余的金属条被卷绕和储存直到热轧机架可用为止。当储存时，中间卷材可以任选地再加热。例如，对于各种类型的铝合金，中间条带可以再加热到处于或大约500℃或更高温度，或处于或大约530℃和更高温度。再加热温度将保持低于金属条的固相线温度。
在某些情况下，中间卷材维持在大约处于或高于100℃、处于或高于200℃、处于或高于300℃、或处于或高于400℃、或处于或高于500℃的温度下，尽管可以使用其它值。在一些情况下，中间卷材可以最小化不均匀径向力的方式储存，不均匀径向力可能阻碍热轧过程中的开卷。在一些情况下，中间卷材可以竖直储存，使卷材的横轴沿竖直方向延伸。在一些情况下，中间卷材可以水平储存，使卷材的横轴沿水平方向延伸。在一些情况下，中间卷材可以悬挂在中心轴上，从而最小化卷材的环相互压缩的重量，特别是位于轴下方的卷材部分。在一些情况下，中间卷材可以围绕水平轴(例如，当水平储存时卷材的横轴)周期性地或连续地旋转。
在热轧过程中，可以将中间卷材展开，任选地进行表面处理，任选地再加热，轧制成所需的厚度，任选地在轧制后再加热并淬火，且卷绕以进行分布。热轧过程可包括一个或多个热轧机架，每个热轧机架包括工作辊，用于施加力以减小金属条的厚度。在某些情况下，热轧过程中厚度减小的总量可以是或小于大约70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％或15％，但可以使用其它值。热轧可以相对高的速度进行，例如约50至约60米/分钟(m/min)的进入速度(例如，当进入第一热轧机架时金属条的速度)，尽管可以使用其它进入速度。退出速度(例如，金属条离开最后一个热轧机架时的速度)可以快得多，这是由于热轧机架所施加的厚度减小的百分比，例如大约300到大约800m/min，尽管可能会出现其它退出速度。为了获得所需结果，可以在热轧温度下进行热轧。热轧温度可以是处于或大约350℃，例如在340℃与360℃、330℃与370℃、330℃与380℃、300℃与400℃或250℃至400℃之间，但也可使用其它范围。在某些情况下，金属条的所需热轧温度可以是其合金再结晶温度。在一些情况下，金属条的温度可以从起始热轧温度(例如，金属条进入第一热轧机架时的温度)移动，任选地通过一个或多个机架间热轧温度(例如，任何两个相邻的热轧机架之间的金属条的温度)，到达退出的热轧温度(例如，当金属条离开最后的热轧机架时的温度)。这些温度中的任一个都可以在上述热轧温度的范围内，但也可使用其它范围。起始热轧温度、任选的机架间温度和退出的热轧温度可以大致相同(例如，参见图7)或者可以不同(例如，参见图8)。
在一些情况下，金属条可以在高温下进入热轧过程，或者如上所公开，可以在被展开到热轧系统中之后不久再加热。此时金属条的温度可以超过500℃、510℃、520℃或530℃，但低于熔点，尽管也可使用其它范围。在进入热轧机架之前，可以将金属条冷却到上述的热轧温度。在通过热轧机架之后，可任选地将金属条加热至轧制后温度。对于可热处理的合金，如6xxx系列和7xxx系列铝合金，轧制后温度可以在固溶温度处或附近，而对于不可热处理的合金，如5xxx系列铝合金，轧制后温度可以是再结晶温度。在某些情况下，例如对于不可热处理的合金，可能不使用轧制后加热，特别是如果金属条在处于或高于再结晶温度(例如处于或高于约350℃)的温度下退出热轧过程。对于可热处理的合金，轧制后温度或固溶温度可根据合金而不同，但可以处于或高于约450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃和530℃。在一些情况下，固溶温度可以比所讨论的合金的固相线温度低恰好或大约20℃-40℃，或更优选地30℃。紧接在将金属条再加热到轧制后温度之后或此后不久，可以对金属条进行淬火。金属条可以淬火至卷绕温度，所述温度可以处于或低于150℃、140℃、130℃、120℃、110℃或100℃，但也可以使用其它值。然后可以将金属条卷绕以进行输送。此时，卷绕金属条可具有分布所需的物理特性，例如所需的规格和所需的回火。
在热轧和淬火之后，金属条可以具有所需的规格和回火，例如T4回火。在本申请中参考合金回火或条件。为了解最常用的合金回火描述，请参见“合金和回火指定系统的美国国家标准(ANSI)H35”。F条件或回火状态是指制造的铝合金。O条件或回火状态是指退火后的铝合金。W条件或回火状态是指固溶热处理后的铝合金，尽管其可在环境温度下为不稳定回火状态。T条件或回火状态是指经过一定热处理后产生稳定回火状态的铝合金。T3条件或回火状态是指固溶热处理(即，固溶)、冷加工和自然老化后的铝合金。T4条件或回火状态是指固溶热处理(即，固溶)随后自然老化后的铝合金。T6条件或回火状态是指固溶热处理随后人工老化后的铝合金。T8条件或回火状态是指冷加工，接着固溶热处理，然后人工老化后的铝合金。
在一些情况下，金属条(例如，铝金属条)可以在热轧期间通过在高温(例如，高于再结晶温度的热轧入口温度，例如处于或高于约550℃)下开始热轧且使金属条在热轧过程中冷却至热轧出口温度而进行动态再结晶。在一些情况下，在热轧或温轧期间的动态再结晶可以通过施加足够的力来在特定温度下轧制期间在金属制品上引起足够的应变以使金属制品再结晶而发生。
动态再结晶可以使金属条在热轧后立即淬火，而不需要再加热金属条(例如，加热至高于再结晶温度)以实现再结晶。另外，通过在热轧后立即快速淬火，可以避免不希望的沉淀。在某些温度下，沉淀物(如Mg2Si相)可随时间推移开始形成。可以基于在所述温度下所花费的温度和时间来定义高沉淀区，其中预期沉淀物快速形成，例如沉淀完成1％至90％。因此，为了使沉淀物形成最小化，可能需要使高沉淀区中花费的时间最小化。通过动态再结晶，然后快速淬火，可以使金属条在高沉淀区内的温度下花费的时间量最小化。在一些情况下，通过对金属条进行热轧和淬火可以实现所需的冶金特性，其中金属条从刚好在进入第一热轧机架之前到刚好在离开淬火区之后单调地降低温度(例如，温度在整个热轧和淬火过程中单调降低)。
在某些情况下，在很少或没有初始淬火之后，金属条可以进入热轧。在热轧期间，可以使金属条从高于再结晶温度(例如预热温度，例如处于或高于550℃)的热轧入口温度下降到低于热轧入口温度的热轧出口温度。从热轧入口温度到热轧出口温度的温度下降可以是单调下降。为了在热轧过程中实现温度降低，热轧机的每个机架可以从金属条中提取热量。例如，可以充分冷却热轧机架，使得使金属条穿过热轧机架可以通过热轧机架的工作辊从金属条中提取热量。在某些情况下，可以通过使用润滑剂或其它冷却材料(例如，如空气或水的流体)从热轧机架之间的金属条中提取热量，代替或补充通过热轧机架本身移除热量。在某些情况下，最后和倒数第二个热轧机架可以在逐渐降低的温度下轧制金属条。在某些情况下，最后和倒数第二个热轧机架可以在相同或大致相同的温度下轧制金属条。
在热处理过程中不需要依赖轧制后(例如，在热轧后)再结晶，其可能需要在淬火之前升温并且可能导致在高沉淀区内延长的持续时间，金属条可以在热轧过程中经历动态再结晶，如本文所述。动态再结晶可包括以足够高的应变速率和足够高的温度轧制金属条。动态再结晶可以在热轧机的最终轧制机架中进行。动态再结晶取决于所加工的金属条的应变速率和温度。齐纳-霍洛蒙参数(Zener-Hollomon parameter)(Z)可以用公式定义，其中是应变速率，Q是活化能，R是气体常数，且T是温度。当齐纳-霍洛蒙参数落入所需范围内时发生再结晶。为了在最小化温度(例如，热轧出口温度)的同时保持在此范围内，金属条必须经受比在较高温度下将所需更高的应变速率。因此，可能需要最大化最终热轧机架的减小量(例如，厚度减小百分比)或至少选择适合于实现适于快速淬火的热轧出口温度的减小量以最小化在高沉淀区内花费的时间。为了实现所需的总厚度减小，通过减小由一个或多个前述热轧机架提供的厚度减小量，可以抵消加到最终热轧机架的厚度减小量。
另外，为了使高沉淀区内花费的时间最小化，可能需要以高速运行热轧机。例如，在使用三个机架将金属条从16mm的规格减小到2mm的热轧机中，热轧机入口处大致50m/min的条带速度可导致热轧机出口处大致400m/min的条带速度。因此，为了在高沉淀区内实现适当最小的持续时间，淬火过程可能需要将金属条的温度降低大约400℃(例如，至100℃)，同时金属条以大约400m/min的速度前进。在一些金属(如钢)中，这种快速淬火是不可能的，可能是不切实际的，或者可能需要大型、昂贵且低效的设备。在铝中，有可能提供如本文所述的这种淬火，特别是如果通过将厚度减小的一部分从更早的热轧机架移动到最终的热轧机架来最小化再结晶温度。此外，当热轧过程与铸造过程解耦时，可以允许热轧过程以高速(例如本文所述的那些)进行。热轧过程中的高速有助于最小化高沉淀区内花费的时间。另外，如本文所述，高热轧速度可有助于实现适当高的应变速率，其为实现低再结晶温度所需的。
另外，通过使用相对薄的金属条，可以促进动态再结晶和快速淬火以使沉淀物形成最小化。通过以如本文所述的相对薄的规格铸造金属条，热轧过程可以高速进行，且可以接着进行快速淬火过程，这可以减少在高沉淀区中花费的时间。薄规格还可以促进高热轧速度。本文所述的用于动态再结晶和快速淬火的技术可有助于制备带有T4回火状态并具有小于预期量的沉淀物的金属条或其它冶金产品。例如，根据本公开的某些方面制备的金属条可具有T4回火状态且具有处于或小于大致4.0％、3.9％、3.8％、3.7％、3.6％、3.5％、3.4％、3.3％、3.2％、3.1％、3.0％、2.9％、2.8％、2.7％、2.6％、2.5％、2.4％、2.3％、2.2％、2.1％、2.0％、1.9％、1.8％、1.7％、1.6％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％或0.1％的Mg2Si的体积分数。在某些情况下，根据本公开的某些方面制备的金属条可具有T4回火状态且具有处于或小于大致10％、9.9％、9.8％、9.7％、9.6％、9.5％、9.4％、9.3％、9.2％、9.1％、9％、8.9％、8.8％、8.7％、8.6％、8.5％、8.4％、8.3％、8.2％、8.1％、8％、7.9％、7.8％、7.7％、7.6％、7.5％、7.4％、7.3％、7.2％、7.1％、7％、6.9％、6.8％、6.7％、6.6％、6.5％、6.4％、6.3％、6.2％、6.1％、6％、5.9％、5.8％、5.7％、5.6％、5.5％、5.4％、5.3％、5.2％、5.1％、5％、4.9％、4.8％、4.7％、4.6％、4.5％、4.4％、4.3％、4.2％或4.1％的Mg2Si的体积分数。如本文所用，提及Mg2Si的体积分数可以指Mg2Si相对于可以在所铸造的特定合金中形成的Mg2Si的总量的体积分数。Mg2Si的体积分数的百分比也可以称为形成Mg2Si的沉淀反应的完成百分比。
本公开的某些方面和特征涉及用于调整含铁(含Fe)金属间化合物的尺寸、形状和尺寸分布的技术。调整含铁金属间化合物的特性对于实现最佳产品性能可能非常重要，特别是对于6xxx系列合金，且尤其是铝汽车零件所需的苛刻规格。尽管常规的DC铸造可能需要长时间(例如，几个小时)的高温(例如，>530℃)均质化以将β相Fe(β-Fe)转化为α相Fe(α-Fe)金属间化合物，本公开的某些方面适用于生产具有所需含Fe金属间化合物的金属产品。如本文所述，本公开的某些方面涉及由连铸机生产中间规格产品。通过i)冷轧至最终规格和固溶热处理；ii)温轧至最终规格和固溶热处理；iii)热轧至最终规格，用磁加热器再加热，并进行在线淬火；iv)热轧至最终规格和固溶热处理；或v)通过动态再结晶热轧至最终规格以产生T4回火状态，可以将中间规产品加工成T4回火状态产品。
在一些情况下，在卷绕之前可以轧制(例如，热轧)由连铸机铸造的金属条。卷绕之前的轧制可以是厚度的大幅减小，例如至少30％或更通常在50％与75％之间。当在卷绕之前用单个热轧机架轧制连续铸造的金属条时已经发现了特别有用的结果，尽管在某些情况下可以使用额外的机架。在某些情况下，连续铸造之后的这种大幅减小(例如，大于30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％的厚度减小)热轧可以帮助使金属条中的含Fe粒子破碎，以及其它益处。如果在连续铸造之后和卷绕之前通过轧制减小金属条的厚度，则在展开之后发生的任何热轧过程可能需要少一个热轧机架和/或少一次通过，因为金属条已经减小了铸造与卷绕之间的厚度。
在某些情况下，金属条可以闪蒸均质化。闪蒸均质化可包括将金属条加热至高于500℃(例如500-570℃、520-560℃、或处于或大约560℃)的温度，维持相对短的时间段(例如，约1分钟到10分钟，例如30秒、45秒、1分钟、1:30分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟或10分钟，或其间的任何范围)。这种加热可以在连铸机与初始卷绕之间发生，且更确切地说，在卷绕之前在连铸机与热轧机架之间，或在热轧机架与卷绕之间发生。这种闪蒸均质化可以帮助减小含Fe金属间化合物(例如，α或β型)的纵横比，并且还可以减小这些金属间化合物的尺寸。在一些情况下，闪蒸均质化(例如，在570℃下约2分钟)可以成功地实现Fe成分粒子的有益球化和/或细化，否则需要在较高温度下进行大范围的均质化。
在一些情况下，如本文所述，连续铸造后的闪蒸均质化和大幅减小热轧的组合可尤其适用于细化(例如，破碎)含Fe粒子。
在一个实例中，铸造系统可包括连铸机、炉(例如，隧道炉)、热轧机架和卷取机。在一些情况下，在热轧机架之前和/或之后可以发生一次或多次淬火。热轧机架可使金属条的厚度减小至少30％或50-70％。在热轧机架之前的淬火可以是任选的，但是它可以有利地使含Fe粒子破碎并改善沉淀特性。在一些情况下，在热轧、淬火和卷绕之后，金属条可以在缓慢/快速加热和在相对较高温度(例如，>500℃)下均热之后热轧。在一些情况下，在热轧、淬火和卷绕之后，金属条可以在缓慢/快速加热至相对较低温度(例如，<350℃)之后温轧。在一些情况下，在热轧、淬火和卷绕之后，可以冷轧金属条而无需任何进一步的热处理。如本文所述，这些各种技术可以产生关于含Fe粒子的各种特性，例如各种Fe成分尺寸分布。
在一些情况下，通过使用加热装置，如磁加热器，如感应加热器或旋转磁体加热器，可以在热轧系统中的各个点处对金属条进行再加热。合适的旋转磁体加热器的非限制性实例包括在2016年9月27日提交的名称为“旋转磁体热感应(ROTATING MAGNET HEATINDUCTION)”的美国临时申请第62/400,426号中公开的那些，所述临时申请的公开内容全文并入本文。
通常，热轧系统的轧制机架被冷却，例如通过包括喷嘴的冷却剂系统，所述喷嘴将冷却剂喷射到轧制机架的辊和/或金属条本身上。此冷却剂系统可以提取足够的热量，使得通过使金属条穿过热轧机架来减小金属条厚度的机械作用不会增加金属条的温度。然而，在某些情况下，可以通过减少由冷却剂系统施加的冷却量来有意地对金属条进行再加热，从而允许通过使金属条穿过热轧机架来减小金属条厚度的机械作用以在金属条中赋予正温度变化。
如本文所用，参考由一个或多个喷嘴供应的冷却剂描述了各种冷却和/或淬火装置。可以使用其它机构来快速冷却金属条，无论是否基于流体，以及是否基于喷嘴。在一些情况下，金属条可以使用大量冷却剂冷却或淬火，例如直接从软管、导管、罐或其它这样的结构提供，用于将冷却剂输送到金属条。
本文中关于生产金属条描述了本公开的方面和特征，然而，本公开的方面还可以用于生产任何合适尺寸或形式的金属产品，例如箔片、片材、板坯、板材、板，或其它金属产品。
给出这些说明性实例是为了向读者介绍本文讨论的一般主题，而不旨在限制所公开构思的范围。以下部分参考附图描述了各种额外特征和实例，其中相同的数字表示相同的元件，且方向描述用于描述说明性实施例，但与说明性实施例类似，并不用于限制本公开。本文说明中包括的元件可能未按比例绘制。
图1是描绘根据本公开的某些方面的解耦的金属铸造和轧制系统100的示意图。解耦的金属铸造和轧制系统100可包括铸造系统102、储存系统104和热轧系统106。解耦的金属铸造和轧制系统100可以被视为具有解耦子系统的单个连续加工生产线。由铸造系统102铸造的金属条110可以沿下游方向继续通过储存系统104和热轧系统106。解耦的金属铸造和轧制系统100可以被视为连续的，因为金属条110可以由铸造系统102连续地生产，由储存系统104储存，并且由热轧系统106热轧。在一些情况下，解耦的金属铸造和轧制系统100可以位于单个建筑物或设施内，但是在一些情况下，解耦的金属铸造和轧制系统100的子系统可以彼此分开地定位。在一些情况下，单个铸造系统102可以与一个或多个储存系统104和一个或多个热轧系统106相关联，从而允许铸造系统102以比单个储存系统104或热轧系统106将另外准许的速率高得多的速率连续操作。
铸造系统102包括连续铸造装置，例如带式连铸机108，其连续铸造金属条110。铸造系统102可任选地包括位于紧接在带式连铸机108下游或之后不久的快速淬火系统114。铸造系统102可包括能够将金属条110卷绕成中间卷材112的卷绕装置。
中间卷材112累积离开带式连铸机108的金属条110的一部分，并且在被剪切机或其它合适的装置切割之后，可以被运输到另一个位置，从而允许此后由离开带式连铸机108的其它金属条110形成新的中间卷材112，从而允许带式连铸机108连续或半连续地操作。
中间卷材112可以直接提供给热轧系统106，或者可以在储存系统104中储存和/或加工。储存系统104可以包括各种储存机构，例如竖直或水平储存机构以及周期性或连续旋转的储存机构。在一些情况下，当中间卷材112储存在储存系统104中时，其可以在预热器116(例如，炉)中进行预热。当中间卷材112在储存系统104中时，可以在一段或所有持续时间内发生预热。在储存于储存系统104中之后，可以将金属条110提供给热轧系统106。
热轧系统106可以将金属条110的厚度从铸态规格减小到分布所需的规格。在某些情况下，分布所需的规格可以是处于或大约0.7mm至4.5mm，或处于或大约1.5mm至3.5mm。热轧系统106可包括一组热轧机架118，用于减小金属条110的厚度。在一些情况下，所述组的热轧机架118可包括单个热轧机架，但是可以使用任何数量的热轧机架，例如两个、三个或更多个。在一些情况下，使用更多数量的热轧机架(例如三个、四个或更多个)可以对于给定的总厚度减小(例如，第一热轧机架之前至最后的热轧机架之后的厚度减小)产生更好的表面质量，因为每个轧制机架因此需要以较小量减小金属的厚度，且因此通常在金属条上施加较少的表面缺陷。热轧系统106可以进一步执行金属条的其它加工，例如表面精加工(例如，纹理化)、预热和热处理。离开热轧系统106的金属条110可以直接提供给另外的加工设备(例如，冲切机或弯曲机)，或者可以卷绕成可分配的卷材120(例如，成品卷材)。如本文所用，术语“可分配的”可以描述金属产品，例如卷绕金属条，其具有消费者所需的金属条特性。例如，可分配卷材120可包括具有满足原始设备制造商规格的物理和/或化学特性的卷绕金属条。可分配卷材120可以是W回火状态或T回火状态。可分配卷材120可以适当地储存、出售和装运。
图1中描绘的解耦的金属铸造和轧制系统100允许铸造系统102的速度与热轧系统106的速度解耦。如所描绘，解耦的金属铸造和轧制系统100使用储存系统104来储存中间卷材112，其中离开带式连铸机108的金属条110被盘绕成离散单元并被储存直到热轧系统106可用于对其进行加工。在一些情况下，储存系统104使用直列式蓄能器而不是储存中间卷材112，所述直列式蓄能器以第一速度从铸造系统102接收金属条110并且将其累积在一组移动辊之间以允许连续金属条110以不同于第一速度的第二速度馈入热轧系统106中。基于铸造系统102的所需铸造持续时间，直列式蓄能器的尺寸可以被设定为持续预定时间段适应第一速度和第二速度的差异。在期望铸造系统102连续操作的系统中，可能需要基于卷材的储存系统104。
图2是根据本公开的某些方面使用解耦的金属铸造和轧制系统生产各种卷材的时序图200。时序图200描绘了当卷材从铸造系统202通过储存系统204并且通过热轧系统206时，每一卷材随时间而变的位置和对其执行的过程。铸造系统202、储存系统204和热轧系统206可以是图1的解耦的金属铸造和轧制系统100的铸造系统102、储存系统104和热轧系统106。
如上所述，铸造系统202可以铸造中间卷材。框222A、222B、222C、222D和222E分别表示中间卷材A、B、C、D和E的铸造时间。铸造系统202可以特定的铸造速度铸造每个中间卷材。因此，卷材铸造时间228可以表示铸造系统202铸造和卷绕单个中间卷材所需的时间。在一些情况下，铸造系统202经历重置时间，在此期间，铸造系统202被重置以铸造和卷绕随后的中间卷材。在其它情况下，铸造系统202可以立即开始铸造和卷绕随后的中间卷材。如图2中所描绘，铸造系统202可以连续地重复输出中间卷材。
中间卷材可以传递到储存系统204以进行储存和/或任选的加工(例如，再加热)。框224A、224B、224C、224D和224E分别表示中间卷材A、B、C、D和E的储存持续时间。由于铸造系统202的速度与热轧系统206的速度解耦，所以储存系统204可能能够储存任何合适数量的中间卷材以用于变化的时间量，这取决于可用的热轧系统206的数量以及铸造系统202和热轧系统206的速度。
在一些情况下，每个中间卷材可以在储存系统204中保留最小储存时间230，这可以是在储存期间执行任何任选的加工所需的最小时间量。在一些情况下，没有最小储存时间230，并且如果热轧系统206可用于接收中间卷材，则中间卷材可以在不储存的情况下被输送到热轧系统206。例如，如果没有最小储存时间230，则中间卷材A将被直接输送到热轧系统206，并且将不存在框224A。
提供给热轧系统206的中间卷材可以被轧制并以其它方式加工成可分配的卷材。框226A、226B、226C、226D和226E分别表示中间卷材A、B、C、D和E在热轧系统206中花费的持续时间。热轧系统206可以设定的速度操作，导致卷材轧制时间232，其表示热轧和以其它方式加工热轧系统206中的中间辊所需的持续时间。
可理解，在解耦时，随着金属条从一个系统连续地传递到下一个系统，铸造、储存和热轧金属条的过程是连续的。当卷材铸造时间228短于卷材轧制时间232时，储存系统204可能是尤其合乎需要的。卷材铸造时间228与卷材轧制时间232之间的差异可以指示随总铸造持续时间(例如，铸造系统202在关闭之前连续铸造中间卷材所需的总时间长度)而变的储存系统204的所需尺寸。
图3是描绘根据本公开的某些方面的解耦的连续铸造系统300的示意图。解耦的连续铸造系统300包括连续铸造装置，例如带式连铸机308。带式连铸机308包括能够以足以使液态金属336固化的冷却速率从液态金属336提取热量的相对带334，所述液态金属一旦固化便作为金属条310从带式连铸机308排出。带式连铸机308可以所需的铸造速度操作。相对的带334可以由任何合适的材料制成，然而在一些情况下，带334由铜制成。带式连铸机308内的冷却系统可以从液态金属336提取足够的热量，使得离开带式连铸机308的金属条310具有200℃到530℃之间的温度，但也可使用其它范围。
在一些情况下，通过使用带式连铸机308可以实现快速凝固和快速冷却，带式连铸机被配置成从金属中提取足够的热量，使得离开带式连铸机308的金属条310具有低于200℃的温度。在其它情况下，快速的铸造后冷却可以通过位于紧接在带式连铸机308下游或之后不久的淬火系统314进行。淬火系统314可以从金属条310提取足够的热量，使得金属条在100℃或更低的温度下离开淬火系统314，而不管金属条310离开带式连铸机308的温度。作为一个实例，淬火系统314可以配置成在大约十秒内将金属条310的温度降低到100℃或更低。
淬火系统314可包括一个或多个喷嘴340，用于将冷却剂342分配到金属条310上。冷却剂342可以通过适当的管道从耦接至喷嘴340的冷却剂源346馈入至喷嘴340。淬火系统314可包括一个或移动阀344，包括与一个或多个喷嘴340相关联的阀344和/或与冷却剂源346相关联的阀344，以调节施加到金属条310的冷却剂342的量。在一些情况下，冷却剂源346可包括温度控制装置，用于设定冷却剂342的所需温度。控制器352可以可操作地耦接到阀344、冷却剂源346和/或传感器350，以控制淬火系统314。传感器350可以是用于测定金属条310的温度，例如当金属条310离开淬火系统314时的温度的任何合适的传感器。基于检测到的温度，控制器352可以调节冷却剂342的温度或冷却剂342的流动速率，以在金属条310离开淬火系统314时将其温度维持于所需参数(例如，低于100℃)内。
淬火系统314可定位成在金属条310离开带式连铸机308的位置下游的距离348开始冷却金属条310。距离348可以尽可能小。在某些情况下，距离348为处于或小于5米、4米、3米，2米、1米、50厘米、25厘米、20厘米、15厘米、10厘米、5厘米、2.5厘米或1厘米。
离开淬火系统314的金属条310可具有所需的分散体形成元素的分布，且因此处于对于后续分散体形成(例如，分散体沉淀)所需的状态下，如本文所公开。离开淬火系统314的金属条310可以通过卷绕装置卷绕成中间卷材。
图4是描绘根据本公开的某些方面的中间卷材竖直储存系统400的示意图。中间卷材竖直储存系统400可以是图1的储存系统104。中间卷材竖直储存系统400可用于储存中间卷材412，例如包含卷绕在轴452周围的金属条410的中间卷材412。中间卷材412可以被提升到竖直方向，且接着放置在具有竖直支撑件456的储存架454上。竖直支撑件456可与轴452相互作用，以将中间卷材412牢固地保持在竖直方向。在一些情况下，竖直支撑件456可以是适配在轴452的孔内的延伸突起，但也可以使用其它机构。在一些情况下，储存架454可包括凸肩458，用于保持中间卷材412的金属条410与储存架454间隔开。在一些情况下，中间卷材412可以包括没有轴的金属条410，在这种情况下，竖直支撑件456可以适配在由卷绕金属条410形成的中心孔内。
图5是描绘根据本公开的某些方面的中间卷材水平储存系统500的示意图。中间卷材水平储存系统500可以是图1的储存系统104。中间卷材水平储存系统500可用于储存中间卷材512，例如包含卷绕在轴552周围的金属条510的中间卷材512。中间卷材水平储存系统500可包括一个或多个水平支撑件562，用于沿水平方向支撑中间卷材512的轴552。在一些情况下，一个或多个水平支撑件562可以固定到单个结构564，例如壁或其它合适的结构。
在一些情况下，中间卷材512可以在储存期间沿旋转方向560旋转。旋转可以周期性地发生(例如，每十分钟旋转一次，持续30秒)或连续发生。在一些情况下，水平支撑件562可包括用于旋转中间卷材512的马达或其它动力能源。
在一些情况下，中间卷材512可包括没有轴的金属条510，在这种情况下，水平支撑件562可包括用于沿水平方向支撑中间卷材512的轴或其它机构。在一些情况下，水平支撑件可以从由卷绕金属条510形成的中心孔支撑这种无轴的中间卷材，从而避免增加的重量施加到在重力下位于孔下方的金属条510的部分。然而，在一些情况下，水平支撑件562可包括辊或其它这样的机构，用于从中间卷材的底部下方沿水平方向支撑中间卷材。在某些情况下，这种辊可以促进中间卷材的旋转。
图6是描绘根据本公开的某些方面的热轧系统600的示意图。热轧系统600可以是图1中的热轧系统106。热轧系统600可以接收金属条610，例如以由开卷装置(例如，开卷机)展开的中间卷材的形式。金属条610可以穿过热轧系统600的各个区，例如初始淬火区668、热轧区670、热处理区672和热处理淬火区674。热轧系统可包括更少或更多的区。
在初始淬火区668中，金属条610可以冷却至适于热轧区670中的热轧的热轧温度。热轧温度可以是处于或大约350℃，但也可以使用其它值。可以在初始淬火区668中使用任何合适的热提取装置，例如将初始淬火冷却剂680供应到金属条610的初始淬火喷嘴678。可以使用各种控制器和传感器来确保热提取装置以所需的量冷却。初始淬火区668可位于热轧区670的上游，例如紧邻热轧区670的上游。
在热轧区670中，一个或多个热轧机架可以减小金属条610的厚度。热轧可包括在金属条610处于热轧温度(例如处于或大约350℃)时减小金属条610的厚度。每个热轧架可包括与金属条610直接接触的一对工作辊682，和用于通过工作辊682向金属条610施加轧制力的一对支承辊684。可以使用其它类型的热轧机架，例如二辊架、四辊架、六辊架或具有任何合适数量的支承辊(包括零个)的其它支架。可以在金属条610、工作辊682和/或支承辊684上使用各种热提取装置，以抵消在热轧过程中产生的机械诱发的热量。
在热处理区672中，加热装置，例如一组旋转磁加热器688，可以加热金属条610。金属条可以在热处理区672中加热到热处理温度，例如处于或大约500℃或更高。热处理区672可以在金属条610离开热轧区670之后快速加热金属条。可以使用各种控制器和传感器来确保加热装置将金属条610加热到热处理温度。旋转磁加热器688可包括电磁体或永磁体转子，其在金属条610附近旋转而不接触金属条610。这些旋转磁加热器688可以产生能够在金属条610内感应涡流的变化磁场，从而加热金属条610。
在一些情况下，通常在热轧区670期间，通过允许在热轧期间产生的机械诱发的热量将金属条610朝向热处理温度加热、加热到高达或高于热处理温度而完全或部分地执行在热处理区672中进行的加热。因此，热处理区672的任何额外加热装置(例如，旋转磁加热器688)可在较小程度上使用或从热轧系统600中排除。
在热处理淬火区674中，金属条610可以快速冷却到所需的输出温度，例如处于或大约100℃。在一些情况下，金属条可以被冷却到低于所需的卷取温度(例如，大约100℃)，其后金属条可使用任何合适的再加热设备(例如旋转磁加热器)再加热到所需的卷绕温度。热处理淬火区674可以位于紧邻在热处理区672的下游，并且距离足以确保金属条610保持在处于或高于热处理温度不超过所需的持续时间，例如处于或小于5秒或处于或小于1秒。在一些情况下，所需的持续时间尽可能低，使热处理区672与热处理淬火区674之间的距离最小化。热处理淬火区674可包括一个或多个热处理淬火喷嘴690，其将热处理淬火冷却剂692供应到金属条610。在一些情况下，热处理淬火冷却剂692是与初始淬火冷却剂680相同的冷却剂。
在整个热轧系统600中，可以采用各种支撑辊686以便于金属条610通过热轧系统600。
图7是根据本公开的某些方面的示意图和图表的组合，其描绘了热轧系统700和在其上轧制的金属条710的相关温度曲线701。热轧系统700可以是图1中的热轧系统106。
热轧系统700从上游开卷到下游卷绕包括预热区794、初始淬火区768、热轧区770、热处理区772和热处理淬火区774。温度曲线701显示金属条710可以在标准温度(例如，如虚线所示的350℃)或预热温度(例如，如点线所示的530+℃)下进入热轧系统700。当在预热温度下进入时，预热区794可以向金属条710施加很少或不施加额外的热量。然而，当在低于所需的预热温度(例如，处于或高于530℃)的任何温度下进入时，预热区794中的一个或多个加热装置可以向金属条710施加热量以将金属条的温度升高到或高于所需的预热温度。如本文所公开，金属条710的预热795可以改善金属条710中的分散体布置。在一些情况下，预热区794可包括一组旋转永磁体788，但也可使用其它加热装置。
在进入热轧区770之前，金属条710可以在初始淬火区768中经历初始淬火769。在初始淬火区768中，由一个或多个初始淬火喷嘴778供应的初始淬火冷却剂780可以将金属条710的温度降低至热轧温度(例如，处于或大约350℃)以用于随后的热轧770。
在热轧区770中的热轧过程期间，由于从支承辊784通过工作辊782施加的力，金属条710的厚度可以减小。为了抵消通过热轧产生的机械诱发的热量，一个或多个轧制冷却剂喷嘴796可以将轧制冷却剂798供应到金属条710、工作辊782或支承辊784中的一个或多个。因此，如在温度曲线701中所见，金属条710的温度可以维持在整个热轧区770的轧制温度处或附近。
在热处理区772处，金属条710可被加热773至热处理温度(例如，处于或高于500℃或更高)。热处理区772可包括一组旋转永磁体788，但也可使用其它加热装置。在热处理淬火区774处，金属条710可以淬火775直至低于热轧温度的温度，例如低至输出温度(例如，处于或低于100℃)。热处理淬火区774可以通过从一个或多个热处理淬火喷嘴790供应热处理淬火冷却剂792来冷却金属条710。在一些情况下，初始淬火冷却剂780、轧制冷却剂798和热处理淬火冷却剂792来自相同的冷却剂源，但不一定是这种情况。
图8是根据本公开的某些方面的示意图和图表的组合，其描绘了具有有意过冷的轧制机架的热轧系统800以及在其上轧制的金属条810的相关温度曲线801。热轧系统800可以是图1中的热轧系统106。
热轧系统800从上游开卷到下游卷绕包括预热区894、初始淬火区868、热轧区870、热处理区872和热处理淬火区874。温度曲线801显示金属条810可以在标准温度(例如，如虚线所示的350℃)或预热温度(例如，如点线所示的530+℃)下进入热轧系统800。当在预热温度下进入时，预热区894可以向金属条810施加很少或不施加额外的热量。然而，当在低于所需的预热温度(例如，处于或高于530℃)的任何温度下进入时，预热区894中的一个或多个加热装置可以向金属条810施加热量以将金属条的温度升高到或高于所需的预热温度。如本文所公开，金属条810的预热895可以改善金属条810中的分散体布置。在一些情况下，预热区894可包括一组旋转永磁体888，但也可使用其它加热装置。
在进入热轧区870之前，金属条810可以在初始淬火区868中经历初始淬火869。在初始淬火区868中，由一个或多个初始淬火喷嘴878供应的初始淬火冷却剂880可以将金属条810的温度降低至热轧温度(例如，处于或大约350℃)以用于随后的热轧870。
在热轧区870中的热轧过程期间，由于从支承辊884通过工作辊882施加的力，金属条810的厚度可以减小。为了抵消通过热轧产生的机械诱发的热量，一个或多个轧制冷却剂喷嘴896可以将轧制冷却剂898供应到金属条810、工作辊882或支承辊884中的一个或多个。然而，相比于图7的热轧系统700，热轧系统800包括有意过冷的轧制机架。通过使轧制冷却剂喷嘴896施加比完全抵消机械诱发的热量所需更少的轧制冷却剂898，有意地使轧制机架过冷。因此，如在温度曲线801中所见，金属条810的温度可以在其穿过热轧区870时增加到高于轧制温度，例如朝向、高达或高于目标热处理温度。在一些情况下，代替施加较少的轧制冷却剂898，可以使用不同温度或不同混合物的轧制冷却剂898来提供较少的热量提取。
在热处理区872处，金属条810可被加热873至热处理温度(例如，处于或高于500℃或更高)。热处理区872可包括一组旋转永磁体888，但也可使用其它加热装置。当热轧机架被有意地过冷时，热处理区872可以施加很少或不施加额外的热量以在金属条810中实现所需的热处理温度。
在热处理淬火区874处，金属条810可以淬火875至低于热轧温度的温度，例如低至输出温度(例如，处于或低于100℃)。热处理淬火区874可以通过从一个或多个热处理淬火喷嘴890供应热处理淬火冷却剂892来冷却金属条810。在一些情况下，初始淬火冷却剂880、轧制冷却剂898和热处理淬火冷却剂892来自相同的冷却剂源，但不一定是这种情况。
图9是根据本公开的某些方面的组合流程图和示意图，其描绘了与解耦系统的第一变体901A和解耦系统的第二变体901B相关联的铸造和轧制金属条的过程900。在框903处，可以使用连续铸造装置(例如带式连铸机)铸造金属条。金属条可以第一速度铸造。在框905处，可以储存金属条，例如以中间卷材的形式。在框907处，可以将金属条再加热到再加热温度或更高(例如，处于或大约550℃或更高)。在某些情况下，再加热温度可以是处于或大约400℃-580℃。金属条可以再加热一段再加热时间。在一些情况下，再加热持续时间可以是处于或小于6小时、处于或小于2小时、处于或小于1小时、处于或小于5分钟，或者处于或小于1分钟。在一些情况下，可以选择再加热持续时间以引发所需量的分散体沉淀。在框909处，可以对金属条进行热轧以将金属条的厚度减小到所需的厚度。金属条可以不同于第一速度的第二速度进行热轧。第二速度可以比第一速度慢。在任选的框911处，可卷绕金属条以用于输送。
图9的右侧部分是描绘过程900的哪些框可以由解耦的铸造和轧制系统的第一变体901A和解耦的铸造和轧制系统的第二变体901B的某些子系统执行的示意图。
在第一变体901A中，框903处的铸造由铸造系统902A执行。在框905处储存金属条以及在框907处再加热金属条由储存系统904A执行。在框909处的金属条热轧和在框911处的任选的金属条卷绕由热轧系统906A执行。
在第二变体901B中，框903处的铸造由铸造系统902B执行。框905处的金属条储存由储存系统904B执行。框907处的金属条再加热，框909处的金属条热轧以及框911处的任选的金属条卷绕由热轧系统906B执行。
图10是描绘根据本公开的某些方面铸造和轧制金属条的过程1000的流程图。在框1002处，连续铸造装置(例如带式连铸机)铸造金属条。金属条可以第一速度铸造。在框1004处，金属条可以在离开连续铸造装置时快速淬火(例如，快速冷却)，例如紧接着其离开铸造装置时或之后不久。在框1006处，金属条可以卷绕成中间卷材。
在框1008处，可以储存中间卷材。储存中间卷材可以任选地包括沿竖直方向或水平方向储存中间卷材，并且任选地可以包括悬挂中间卷材和/或旋转中间卷材。在框1008处，可任选地将中间卷材预热至预热温度。
在框1010处，金属条可以从中间卷材展开，例如通过热轧系统的开卷装置。在任选的框1014处，可以将金属条再加热到再加热温度。在框1008处将中间卷材再加热到再加热温度的情况下，可以避免在框1014处再加热。
在框1016处，可以将金属条淬火至热轧温度。在框1018处，可以将金属条热轧至所需的厚度。金属条可以不同于第一速度的第二速度进行热轧。第二速度可以比第一速度慢。
在任选的框1020处，可以将金属条加热至热处理温度。将金属条加热到热处理温度可以包括紧接在金属条离开热轧区之后或之后不久快速地向金属条施加热量。将金属条加热至热处理温度可包括在短时间内快速向金属条施加热量。在框1022处，可以对金属条快速淬火。在框1022处快速淬火金属条可以在所需的持续时间之后停止框1020的热处理。在框1022处快速淬火金属条可以使金属条的温度降低到输出温度，例如处于或大约100℃或更低。在任选的框1024处，金属条可以卷绕成可分配的卷材(例如，成品卷材)。在框1024处，金属条具有分配给客户所需的物理和/或化学特性(例如，匹配所需规格的特性)。
图11是描绘根据本公开的某些方面，在没有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前在高温下储存的金属条的温度曲线的图表1100。图表1100的x轴表示沿着解耦的连续铸造和轧制系统从上游方向朝向下游方向(例如，从左到右)的距离。图表1100的y轴是温度(℃)。图表1100的线1102表示金属沿着解耦的连续铸造和轧制系统移动时的近似温度。金属条被描绘为在约560℃下离开铸造装置，但在一些情况下，金属条可在约200℃与560℃(包括约350℃与450℃)之间的温度下离开铸造装置。
当不进行铸造后淬火时，离开铸造装置的金属条的温度在卷绕之前可能不会下降或仅略微地下降。当在铸造与热轧之间发生预热(例如，在储存期间预热)时，金属条可以维持在高温(例如，处于或大约530℃或更高)下并且可以在处于或大约所述温度下供应到热轧系统。在热轧期间，金属条的温度可降至热轧温度(例如，处于或大约350℃)，维持至少金属条穿过热轧系统的轧制机架的持续时间。金属条可以快速再加热到热处理温度(例如，处于或大约500℃或更高)，然后淬火到输出温度(例如，处于或大约100℃或更低)。
图12是描绘根据本公开的某些方面，在没有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前预热的金属条的温度曲线的图表1200。图表1200的x轴表示沿着解耦的连续铸造和轧制系统从上游方向朝向下游方向(例如，从左到右)的距离。图表1200的y轴是温度(℃)。图表1200的线1202表示金属沿着解耦的连续铸造和轧制系统移动时的近似温度。金属条被描绘为在约560℃下离开铸造装置，但在一些情况下，金属条可在约200℃与560℃(包括约350℃与450℃)之间的温度下离开铸造装置。
当不进行铸造后淬火时，离开铸造装置的金属条的温度在卷绕之前可能不会下降或仅略微地下降。当预热在热轧系统中直列式进行时(例如，紧邻于热轧之前)，金属条可能在储存期间温度下降并且可能在约350℃下进入热轧系统。在热轧系统中进行在线预热可以将金属条的温度快速升高到预热温度(例如，处于或大约530℃或更高)。再加热后不久，金属条可以淬火至热轧温度(例如，处于或大约350℃)并在所述温度维持至少金属条穿过热轧系统的轧制机架的持续时间。金属条可以快速再加热到热处理温度(例如，处于或大约500℃或更高)，然后淬火到输出温度(例如，处于或大约100℃或更低)。
图13是描绘根据本公开的某些方面，在没有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前在高温下储存的金属条的温度曲线的图表1300。图表1300的x轴表示沿着解耦的连续铸造和轧制系统从上游方向朝向下游方向(例如，从左到右)的距离。图表1300的y轴是温度(℃)。图表1300的线1302表示金属沿着解耦的连续铸造和轧制系统移动时的近似温度。金属条被描绘为在约560℃下离开铸造装置，但在一些情况下，金属条可在约200℃与560℃(包括约350℃与450℃)之间的温度下离开铸造装置。
当进行铸造后淬火时，离开铸造装置的金属条的温度在卷绕之前可以快速下降。这种快速淬火可以将金属条的温度降低到处于或低于约500℃、400℃、300℃、200℃或100℃。当在铸造与热轧之间发生预热(例如，在储存期间预热)时，金属条可以被加热到高温(例如，处于或大约530℃或更高)，并且可以在所述温度处或附近供应到热轧系统。在热轧期间，金属条的温度可降至热轧温度(例如，处于或大约350℃)，维持至少金属条穿过热轧系统的轧制机架的持续时间。金属条可以快速再加热到热处理温度(例如，处于或大约500℃或更高)，然后淬火到输出温度(例如，处于或大约100℃或更低)。
图14是根据本公开的某些方面的图表1400，描绘了在具有铸造后淬火的情况下铸造并且在轧制之前预热的金属条的温度曲线。图表1400的x轴表示沿着解耦的连续铸造和轧制系统从上游方向朝向下游方向(例如，从左到右)的距离。图表1400的y轴是温度(℃)。图表1400的线1402表示金属沿着解耦的连续铸造和轧制系统移动时的近似温度。金属条被描绘为在约560℃下离开铸造装置，但在一些情况下，金属条可在约200℃与560℃(包括约350℃与450℃)之间的温度下离开铸造装置。
当进行铸造后淬火时，离开铸造装置的金属条的温度在卷绕之前可以快速下降。这种快速淬火可以在处于或低于约500℃、400℃、300℃、200℃或100℃的温度下降低金属条的温度。根据卷绕过程中金属条的温度，金属条在卷绕过程中可能会降温或被加热。金属条可以在约350℃下进入热轧系统，但是在某些情况下，它可以在低于所述温度的温度下进入热轧系统。在热轧系统中进行的直列式预热可以快速地将金属条的温度升高到预热温度(例如，处于或大约530℃或更高)。再加热后不久，金属条可以淬火至热轧温度(例如，处于或大约350℃)并在所述温度维持至少金属条穿过热轧系统的轧制机架的持续时间。金属条可以快速再加热到热处理温度(例如，处于或大约500℃或更高)，然后淬火到输出温度(例如，处于或大约100℃或更低)。
图15是一组放大图像，其描绘了与使用根据本公开的某些方面的解耦的铸造和轧制系统铸造的金属条1501相比，用于标准DC铸造金属条1500的铝合金AA6014中的含铁(含Fe)金属间化合物。根据标准的直接冷却铸造技术制备金属条1500，包括长热处理时间(例如，大约数小时或数天)。根据本公开的某些方面制备金属条1501。
当比较金属条1500和1501的图像时，DC铸造金属条1500显示出许多尺寸为数十微米的大金属间化合物，而金属条1501中发现的金属间化合物则小得多，其中甚至最大的金属间化合物测量为长度小于几微米。这些金属间化合物的不同布置表明，与金属条1501中的凝固相比，DC铸造金属条1500中的凝固发生得相对缓慢。实际上，金属条1501的凝固以比DC铸造金属条1500的凝固速率快约100倍的速率发生。
图16是一组扫描透射电子显微照片，其描绘了相比于根据本公开的某些方面在没有铸造后淬火的情况下铸造的金属条1601和在具有铸造后淬火的情况下铸造的金属条1600，在550℃下再加热一小时的6xxx系列铝合金金属条中的分散体。使用如本文所述的连续铸造系统，例如图1的连续铸造系统102制备每个金属条1600、1601。然而，用于金属条1600的铸造系统包括快速淬火系统，例如图3的快速淬火系统314，而用于金属条1601的铸造系统不包括快速淬火系统。
金属条1601在约450℃下离开带式连铸机，并使其在3小时的时间内空气冷却至约100℃。金属条1600在约450℃下离开带式连铸机，并在约10秒或更短的时间内立即淬火至100℃。金属条1601和金属条1600都在常规的电阻炉中再加热，所述电阻炉在550℃下预热一小时。
金属条1601的分散体布置仅示出了几个所需尺寸的分散体，其中大部分太大或太小。相比之下，金属条1600的分散体布置显示出所需尺寸的分散体的良好分布的布置。所需尺寸的分散体的平均直径可以在10nm与500nm之间或在10nm与100nm之间。出于参考目的，在显微照片的近似比例下在每个显微照片的左侧描绘了50nm点(例如，中等的所需分散体)和100nm点(例如，最大的所需分散体)。
由于在连续铸造之后立即淬火，金属条1600的前体金属条(例如，在如所示再加热之前)包括在铝基质内保持过饱和的许多小且良好分散的分散体形成元素。这种分散体形成元素过饱和的基质作为能够再加热以产生图16中所示的所需分散体布置的前体金属是独特有利的。当再加热金属条1600的前体金属条时，分散体开始从过饱和基质沉淀成所描绘的所需分散体布置。相比之下，在没有铸造后淬火的情况下，金属条1601的分散体布置不是很好地分布并且包括不合需要的大分散体。
图17是比较根据本公开的某些方面使用传统直接冷却技术和使用解耦的连续铸造和轧制制备的7xxx系列金属条的屈服强度和三点弯曲测试结果的图表1700。图表1700显示，与传统的直接冷却铸造技术相比，通过使用本文公开的解耦的连续铸造和轧制系统，可以实现相同的三点弯曲特性，同时实现大幅提高(例如，15％提高)的屈服强度。
图18是比较根据本发明的某些方面使用传统直接冷却技术和使用解耦的连续铸造和轧制制备的6xxx系列金属条的屈服强度和固溶热处理均热时间结果的图表1800。图表1800显示，对于使用传统直接冷却技术的金属铸造，所需的屈服强度特性(例如，在290MPa处或附近)通常需要在固溶温度(例如，处于或大约520℃)下至少60秒的均热时间。然而，对于使用本文公开的解耦的连续铸造和轧制系统的金属铸造，能够在固溶温度下以零秒均热时间实现所需的屈服强度特性。
传统的DC铸造技术需要此60秒均热时间来将各种强化粒子放回溶液中。然而，由于根据本公开的各个方面的金属铸件中粒子的所需布置，可以通过简单地将金属条加热至固溶温度而不需要将金属保持在所述温度下超过几秒、一秒或甚至0.5秒来实现所需的强度。
当希望与热轧机直列式进行固溶热处理时，均热时间的这种巨大节省尤为重要。因为金属条可以在热轧机架出口处以大约300m/min到800m/min或更高的速度移动，所以为DC铸造金属条提供60秒均热所需的加工生产线的量可以超过300-800米。相比之下，为根据本公开的各种实施例制备的金属条提供所需的均热时间所需的加工生产线的量可以忽略不计。此距离实际上可以为零或者与加热装置(例如，旋转磁加热器)和直接在其下游的淬火装置之间所需的最小距离一样低。
图19是一组扫描透射电子显微照片，其描绘了相比于根据本公开的某些方面在没有铸造后淬火的情况下铸造的金属条1901和在具有铸造后淬火的情况下铸造的金属条1900，在550℃下再加热八小时的AA6111铝合金金属条中的分散体。使用如本文所述的连续铸造系统，例如图1的连续铸造系统102制备每个金属条1900、1901。然而，用于金属条1900的铸造系统包括快速淬火系统，例如图3的快速淬火系统314，而用于金属条1901的铸造系统不包括快速淬火系统。
金属条1901在约450℃下离开带式连铸机，并使其在3小时的时间内空气冷却至约100℃。金属条1900在约450℃下离开带式连铸机，并立即淬火(例如在约10秒或更短的时间内淬火至100℃)。将金属条1901和1900均以50℃/小时的速率缓慢再加热至540℃并在540℃下保持八小时。
金属条1901的分散体布置显示出粗糙的分散体和仅少数所需尺寸的分散体。相比之下，金属条1900的分散体布置显示出许多所需尺寸的分散体的良好分布的布置。所需尺寸的分散体的平均直径可以在10nm与500nm之间或在10nm与100nm之间。出于参考目的，在显微照片的近似比例下在每个显微照片的左侧描绘了50nm点(例如，中等的所需分散体)、100nm点和500nm点。
由于在连续铸造之后立即淬火，金属条1900的前体金属条(例如，在如所示再加热之前)包括在铝基质内保持过饱和的许多小且良好分散的分散体形成元素。这种分散体形成元素过饱和的基质作为能够再加热以产生图19中所示的所需分散体布置的前体金属是独特有利的。当再加热金属条1900的前体金属条时，分散体开始从过饱和基质沉淀成所描绘的所需分散体布置。相比之下，在没有铸造后淬火的情况下，金属条1901的分散体布置不是很好地分布并且包括较少和较粗分散体。
图20是描绘根据本发明的某些方面，铝金属条的Mg2Si在热轧和淬火期间的沉淀的图表2000。图表2000描绘了根据在某些温度下对于铝合金(例如6xxx系列铝合金)所花费的时间的预期Mg2Si沉淀。显示高沉淀区2001。高沉淀区2001的边界表示在1％与90％之间(例如，在0.01与0.9的体积分数之间)的预期Mg2Si沉淀。因此，当一条线穿过高沉淀区2001的左边缘时，预计所述线之后的金属将具有大约1％的Mg2Si沉淀，其将生长直到所述线穿过高沉淀区2001的右边缘，在所述点，预计所述线之后的金属具有至少90％的Mg2Si沉淀。例如，预期保持在约400℃下至多约1.7秒的金属将具有约1％或更少的Mg2Si沉淀，并且如果在所述温度下保持407秒，则将预期具有至少90％的Mg2Si沉淀。在高沉淀区2001内，Mg2Si的沉淀迅速发生，快速从1％移动至90％沉淀。因此，在某些情况下，可能需要最小化金属条在高沉淀区2001内花费的时间量。在一些情况下，可能需要在计算用于实现所需体积分数的Mg2Si沉淀或任何其它沉淀的特定量的时间后离开高沉淀区2001。
线2003描述了金属条在即将热轧之前、期间和之后(包括淬火)的温度，其中金属条在热轧之前被预热和冷却，在低于再结晶温度的热轧温度下轧制，接着在热轧后加热，且最后淬火。线2003可以跟踪金属条的温度，例如图7的金属条710，在其穿过初始淬火区768、热轧区770、热处理区772和热处理淬火区774时的温度。
线2003显示温度初始下降至热轧温度。在整个热轧过程中，金属条保持在热轧温度下，所述热轧过程可包括穿过第一轧制机架2007、第二轧制机架2009和第三轧制机架2011。应注意，当金属条穿过第二轧制机架2009和第三轧制机架2011时，线2003在Mg2Si的高沉淀区2001内。线2003可以显示在热轧后热处理，然后淬火的金属条。点2005描绘了何时开始淬火。
线2003在大约2.5秒处进入高沉淀区2001，且在大约19.2秒处离开高沉淀区2001，因此在高沉淀区2001内花费了大约16.7秒。在某些情况下，线2003在接近热处理结束时短暂地离开高沉淀区2001，因为温度上升到高于高沉淀区2001最左边缘，然后随着淬火开始迅速降温。
线2013描述了金属条在即将热轧之前、期间和之后(包括淬火)的温度，其中金属温度在热轧期间在最终淬火之前逐渐冷却。线2013可以跟踪金属条的温度，如下图21的金属条2110，在其穿过热轧区2170和热处理淬火区2174时的温度。
线2013显示在热轧之前很少或没有初始淬火。更确切地说，在热轧期间，使金属条从高于再结晶温度(例如预热温度，例如处于或高于530℃)的热轧入口温度下降到低于热轧入口温度的热轧出口温度。为了实现线2013中描绘的热轧期间的温度降低，热轧机的每个机架可以从金属条中提取热量。在热处理过程中，金属条可以在热轧过程中经历动态再结晶，而不是依赖于在热处理过程中的轧制后(例如，在热轧后)再结晶。线2013可以跟踪从紧邻第一热轧机架之前到紧接淬火过程之后的单调递减路径。
可能需要控制沉淀物(例如Mg2Si)的沉淀。在一些情况下，可以将沉淀量最小化或控制到预设的所需量。例如，当需要最小化沉淀时，可以最小化在高沉淀区2001内花费的时间量。为了最小化在高沉淀区2001内花费的时间量，金属条可以在热轧出口温度下离开最终的热轧机架，且可随后快速淬火到一温度，在低于所述温度下预期大量沉淀(例如，淬火至低于高沉淀区2001的温度，维持所述特定时间范围)。因此，可能需要使热轧出口温度最小化和/或使淬火期间的冷却速率最大化。如本文所述，可能需要最大化最终热轧机架(例如，第三热轧机架2021)的减小量(例如，厚度减小百分比)，或至少选择适于实现适合于快速淬火以最小化高沉淀区2001内花费的时间的热轧出口温度的减小量。例如，在一些情况下，在第一热轧机架2017、第二热轧机架2019和第三热轧机架2021中的每一个处执行的减小量可以是50％减小(例如，从16mm到8mm，接着从8mm到4mm，接着从4mm到2mm)。在一些情况下，在第三热轧机架2021处执行的减小量可以大于40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％。
热轧出口温度可以是任何合适的温度。在某些情况下，可能需要在热轧过程中去除大量的热量，使得金属在处于或低于450℃、445℃、440℃、435℃、430℃、425℃、420℃、415℃、410℃、405℃、400℃、395℃、390℃、385℃、380℃、375℃、370℃、365℃、360℃、355℃、350℃、345℃、340℃、335℃、330℃、325℃、320℃、315℃、310℃、305℃或300℃的热轧出口温度下离开最终热轧机架。在一些情况下，可能需要热轧出口温度在约375℃与405℃、380℃与400℃、385℃与395℃或约390℃之间。通过在高于再结晶温度的温度下进入第一热轧机架2017并在金属条穿过第二热轧机架2019和第三热轧机架2021时降低温度，直至热轧出口温度，动态再结晶可以在热轧过程中在金属条内发生。可以使用其它数量的轧制机架。
如图表2000所描绘，线2013在大约3.1秒处进入高沉淀区2001且在大约7.4秒处离开高沉淀区2001，因此在高沉淀区2001内花费了大约4.3秒。因此，线2013的高沉淀区2001内的持续时间可以是线2003的高沉淀区2001内的持续时间的约25％。这种持续时间的差异可以显著影响Mg2Si或其它沉淀物的沉淀量。虽然图表2000描绘了Mg2Si的沉淀，但是对于其它沉淀物存在类似的图表，并且可以应用类似的原理。
图21是根据本公开的某些方面的组合示意图和图表，其描绘了热轧系统2100和在其上轧制的金属条2110的相关温度曲线2101。热轧系统2100可以是图1中的热轧系统106，并且可以基于关于图20的线2013的原理概述来操作。
热轧系统2100从上游开卷到下游卷绕包括任选的预热区2194、热轧区2170和淬火区2174。温度曲线2101显示金属条2110可以在标准温度(例如，如虚线所示的350℃)或预热温度(例如，如点线所示的530+℃)下进入热轧系统2100。当在预热温度下进入时，预热区2194可以向金属条2110施加很少或不施加额外的热量。然而，当在低于所需的预热温度(例如，处于或高于530℃)的任何温度下进入时，预热区2194中的一个或多个加热装置可以向金属条2110施加热量以将金属条的温度升高到或高于所需的预热温度。如本文所公开，金属条2110的预热2195可以改善金属条2110中的分散体布置。在一些情况下，预热区2194可包括一组或多组旋转永磁体2188，但也可使用其它加热装置。
在进入热轧区2170之前，金属条2110经历很少或未经历初始淬火。因此，当进入热轧区2170时，金属条2110可具有高温(例如，处于或大于约530℃)。
在热轧区2170中的热轧过程期间，由于从支承辊2184通过工作辊2182施加的力，金属条2110的厚度可以减小。为了抵消通过热轧产生的机械诱发的热量并且为金属条2110提供冷却效果，一个或多个轧制冷却剂喷嘴2196可以将轧制冷却剂2198供应到金属条2110、工作辊2182或支承辊2184中的一个或多个。冷却剂2198可以是任何合适的冷却剂，例如润滑油、空气、水或其混合物。因此，如在温度曲线2101中所见，金属条2110的温度可以在整个热轧区域2170中从热轧入口温度(例如，处于或高于大约530℃)单调降低到低于热轧入口温度的热轧出口温度(例如，处于或大约400℃)。在某些情况下，可能需要最小化热轧出口温度，同时确保发生动态再结晶。这种最小化可以通过在最终轧制机架上保持高应变速率来实现，例如通过相对高速的轧制与相对高的厚度减小。
金属条2110可以在离开热轧区2170之后立即淬火(例如，不进行再加热)。在淬火区2174处，金属条2110可以被淬火2175至低于热轧出口温度的温度，例如淬火至输出温度(例如，处于或低于100℃)。热处理淬火区2174可以通过从一个或多个淬火喷嘴2190供应淬火冷却剂2192来冷却金属条2110。在一些情况下，轧制冷却剂2198和淬火冷却剂2192来自相同的冷却剂源，但不一定是这种情况。
图22是描绘根据本公开的某些方面的热带连续铸造系统2200的示意图。热带连续铸造系统2200可以是部分解耦的连续铸造系统，其类似于图3的解耦的连续铸造系统300，具有几个直列式添加以改善某些冶金特性。热带连续铸造系统2200可以产生卷绕的热带2212，其任选地处于最终规格并且任选地处于最终回火状态。在一些情况下，热带2212可以用作中间卷材并且经受如本文所述的进一步加工。然而，在一些情况下，热带2212本身可以是最终产品，具有所需的规格和任选的回火状态。
热带连续铸造系统2200包括连续铸造装置，如双带连铸机2208，尽管可以使用其它连续铸造装置，如双辊铸造机。带式连铸机2208包括能够以足以使液态金属2236固化的冷却速率从液态金属2236提取热量的相对带，所述液态金属一旦固化便作为金属条2210从带式连铸机2208排出。金属条2210在离开带式连铸机2208时的厚度可以是50mm或更小，但也可使用其它厚度。带式连铸机2208可以所需的铸造速度操作。相对的带可以由任何合适的材料制成，然而在一些情况下，带由铜制成。带式连铸机2208内的冷却系统可以从液态金属2236提取足够的热量，使得离开带式连铸机2208的金属条2210具有200℃到530℃之间的温度，但也可使用其它范围。在一些情况下，离开带式连铸机2208的温度(例如，峰值金属温度)可以是处于或大约350℃-450℃。
在一些情况下，任选的均热炉2217(例如，隧道炉)可以位于带式连铸机2208的出口附近的带式连铸机2208的下游。使用均热炉2217可以有助于跨金属条2210的横向宽度获得均一的温度曲线。另外，均热炉2217可以使金属条2210闪蒸均质化，这可以制备金属条2210，以在热轧或温轧期间改善铁成分的破碎。在一些情况下，任选的夹送辊2215可以位于带式连铸机2208与均热炉2217之间。在一些情况下，任选的一组磁加热器2288(例如，围绕旋转轴旋转的磁转子或磁体)可以位于带式连铸机2208或夹送辊2215与均热炉2217之间。磁加热器2288可以将金属条2210的温度提高到处于或大约均热炉2217的温度，所述温度可以是大约570℃(例如，500-570℃、520-560℃，或处于或大约560℃或570℃)。均热炉2217可以具有足够的长度以允许金属条2210在处于或大约1分钟至10分钟，或更优选地在1分钟与3分钟处或之间，或更优选地处于或大约2分钟内穿过均热炉2217，同时以带式连铸机2208的出口速度移动。
在一些情况下，轧制机架2284可以位于均热炉2217的下游和卷绕设备的上游。轧制机架2284可以是热轧机架或温轧机架。在某些情况下，温轧在处于或低于400℃但高于冷轧温度的温度下进行，并且热轧在高于400℃但低于熔化温度的温度下进行。热轧机架2284可以将金属条2210的厚度减小至少30％，或更优选地50％与75％之间。轧制后淬火2219可以在金属条2210离开轧制机架2284之后降低金属条的温度。轧制后淬火2219可赋予有益的冶金特性，例如与参看图3所述的分散体形成有关的特性。在一些情况下，可以使用超过一个轧制机架2284，例如两个、三个或更多个，但不一定是这种情况。
在一些情况下，任选的轧制前淬火2213可以降低均热炉2217与轧制机架2284之间的金属条2210的温度，这可以赋予金属条2210有益的冶金特性。轧制前淬火2213和/或轧制后淬火2219可以处于或大约200℃/秒的速率降低金属条2210的温度。轧制前淬火2213可以将金属条2210的峰值金属温度降低到处于或大约约350℃-450℃，但也可使用其它温度。
在卷绕之前，金属条2210可以通过边缘修整器2221进行边缘修整。在卷绕期间，金属条2210可以卷绕成热带2212的卷材，并且剪切机2223可以在热带2212的卷材已达到所需的长度或尺寸时分开金属条2210。在一些情况下，热带2212可以不是卷绕的，而是可以直接提供至另一个过程。在某些情况下，卷绕可以在处于或大约50℃至400℃的温度下进行。
如由框2286所指示，热带2212可处于最终规格。在这种情况下，轧制机架2284可以配置成将金属条2210的厚度减小到热带2212所需的最终规格。在一些情况下，热带2212可处于最终规格和回火状态，如由框2287所指示。在这种情况下，轧制机架2284可以配置成将金属条2210的厚度减小到热带2212所需的最终规格，并且可以通过热带连续铸造系统2200小心地控制温度以实现所需的回火状态，如O回火状态或T4回火状态，但也可使用其它回火状态。在一些情况下，热带2212可以被储存，任选地再加热(如参看中间卷材在上文所指出)，然后进行精加工，冷轧和/或热处理，如由框2289所指示。使用热带连续铸造系统2200生产的热带2212可具有更适合于冷轧的微观结构。例如，使用热带连续铸造系统2200生产的6xxx系列铝合金热轧带可以具有更小和更球状的金属间化合物，其比标准金属间化合物更有利地响应冷轧，所述标准金属间化合物可能在冷轧时引起有问题的空隙和裂纹起始位点。
在一些情况下，当允许金属条2210在均热炉2217中均热，在连续铸造后直列时，热带2212可以包括6xxx和5xxx系列铝合金中所需的铁粒子分布(例如，铁成分破碎和球化)，所述连续铸造在热轧或温轧之前至少在处于或大约560℃或570℃的峰值金属温度下持续至少处于或大约1.5分钟或2分钟，厚度减小为处于或大约50％-70％。铁粒子分布可在使用热带2212制成的金属产品的裂纹起始位点和可变形性中起重要作用。使用本公开的某些方面，热带2212可以由高度破碎和球化的铁成分制成，因此导致改善的可变形性和较低的裂化易感性。
在一些替代实施例中，轧制机架2284可以位于均热炉2217的上游(例如左侧，如图22中所描绘)。虽然这样的位置可以产生所需的结果，但是由相对高的厚度减小(例如，50％-70％)所致的金属条2210的速度增加可导致更长的均热炉2217和因此更高的安装成本、操作成本和物理占地面积。在一些替代实施例中，额外的均热炉可以位于轧制机架2284的下游，以在厚度减小之后进一步控制金属条2210的温度。然而，再次，轧制后金属条的速度增加可导致额外的均热炉具有相对大的占地面积和更高的相关成本。
图23是描绘根据本公开的某些方面，铝金属条的Mg2Si在热轧和淬火期间的沉淀的图表2300。图表2300类似于图20的图表2000，描绘了根据在某些温度下对于铝合金(例如6xxx系列铝合金)花费的时间所预期的Mg2Si的沉淀。示出了高沉淀区2301，与图20的高沉淀区2001类似。
线2303描绘了根据本公开的某些方面加工的金属条的温度，其中将金属条冷却至温轧温度，在进一步冷却的同时进行温轧，然后进一步冷却。在截面2307处进一步发生冷却时的温轧。通过控制金属条的时间和温度以使得温度线2303保持在高沉淀区2301之外，可以使Mg2Si的沉淀最小化。
在某些情况下，金属条可以在温轧时穿过两个轧机机架。在第一次咬合中(例如，在第一轧机机架的辊之间)，可以将金属条淬火至足够低的温度以避免不期望的金属间化合物(例如，Mg2Si)的沉淀。在第二次咬合中，金属条的厚度可以用足够的力减小，以在进入第二咬合时在金属条的温度下再结晶。
线2305描绘了根据本公开的某些方面加工的金属条的温度，其中金属条从铸造到轧制维持在高温(例如，处于或高于约510℃、515℃或517℃)下。在轧制之后，金属条可以快速淬火，从而最小化金属条的温度线2305保持在高沉淀区2301中的时间量。在这种情况下，金属条可以至少部分地由于轧制期间的高温而保持非加工硬化的晶粒结构。
图24是描绘根据本公开的某些方面铸造热金属带的过程2400的流程图。在框2402处，可以使用连续铸造装置，例如使用带式连铸机铸造金属条。使用连续铸造装置(例如带式连铸机)可以确保快速的凝固速率。
在任选的框2404中，在离开带式连铸机之后，金属条可以闪蒸均质化。闪蒸均质化可包括任选地将金属条再加热至均热温度(例如，处于或大约400℃-580℃，或更优选地处于或大约570℃-580℃)并将金属条维持在均热温度下持续一段时间。持续时间可以是处于或大约10-300秒、60-180秒或120秒。
闪蒸均质化可以尤其适用于破碎和/或球化大的和/或叶片状金属间化合物。例如，AA6111和AA6451合金在铸造时可具有相对大的金属间化合物，其可以通过如本文所公开的闪蒸均质化显著改善。然而，AA5754合金可能不以针状或叶片状金属间化合物形式生产，因此AA5754和类似合金可以省略闪蒸均质化。在一些情况下，可以基于铁与硅的比来确定何时使用闪蒸均质化以及何时不使用闪蒸均质化，其中较高硅含量(例如，硅与铁的比为1:5或更高)的合金可受益于闪蒸均质化。在一些情况下，具有较低硅含量(例如，硅与铁的比为1:5或更低)的合金可以理想地在不具有闪蒸均质化或具有闪蒸均质化的情况下在较低温度(例如，处于或大约500℃-520℃)下铸造。
在某些情况下，闪蒸均质化可以针对特定合金在较低温度下进行。例如，7xxx系列合金可以在处于或大约350℃-480℃的温度下成功地闪蒸均质化。
在任选的框2406处，可以在热轧或温轧之前冷却金属条。在某些情况下，尤其是在需要控制铬的沉淀的情况下，在热轧或温轧之前冷却金属条可能是有益的。框2406处的冷却可包括将金属条冷却至处于或大约350℃-450℃的温度，但也可使用其它温度。
在框2408处，金属条可以在至少约30％且小于约80％的厚度减小下进行热轧或温轧。在一些情况下，厚度减小可以是至少约50％、55％、60％、65％、70％或75％。在一些情况下，框2408处的热轧或温轧可任选地包括在轧制期间(例如，在轧机机架的辊之间的咬合内)对金属条淬火，但不一定是这种情况。在一些情况下，在将金属条维持在处于或高于500℃、505℃、510℃、515℃、520℃或525℃的温度时在框2408处进行热轧或温轧。
在框2410处，金属条可在热轧或温轧后淬火。在框2410处的淬火可以包括以高速率(例如200℃/秒)冷却金属条，但也可使用其它速率。框2410处的淬火可以将金属条的温度降低至处于或大约50℃-400℃，例如50℃-300℃，但也可使用其它温度。
在框2412处，金属条可以卷绕成热带。热带可以处于最终规格和回火状态、处于最终规格或处于中间规格。如果处于最终规格和回火状态或处于最终规格，则卷绕的热带可以交付给客户以进一步用于其预期用途。如果处于中间规格，则可以将热带再加热，轧制(例如，冷轧或热轧)，热处理或以其它方式加工成最终产品以交付给客户。
在任选的框2414处，可以对热带进行再加热以进一步改善冶金性能，如本文所述，包括在以下实例中所述。
图25是描绘根据本公开的某些方面的热带连续铸造系统2500的示意图。热带连续铸造系统2500可以与图22的热带连续铸造系统2200相同或相似，但具有额外的给料卷盘2513。热带连续铸造系统2500可以铸造模式和处理模式操作。在铸造模式中，热带连续铸造系统2500可以利用带式连铸机2508来生产金属条2510，所述金属条然后可以被引导通过热带连续铸造系统2500的各种组件，例如关于图22的热带连续铸造系统2200所述，包括使金属条2510穿过轧制机架2584。
然而，在处理模式中，热带连续铸造系统2500可以将来自额外给料卷盘2513的金属条2510(例如，不是最终规格的热带)提供到热带连续铸造系统2500的一个或多个组件(包括至少轧制机架2584)中。在轧制(例如，热轧或热轧)之后，来自额外给料卷盘2513的金属条2510可以卷绕成热带2512的卷材。
因此，相同的轧制机架2584可以用于刚刚连续铸造的金属条的直列式轧制，以及先前铸造和卷绕的金属条2510的轧制。当连续铸造装置需要修理或等待制备液态金属2536时，处理模式中的热带连续铸造系统2500的操作可尤其有用。
图26是描绘根据本公开的某些方面的连续铸造系统2600的示意图。连续铸造系统2600可类似于图22的热带连续铸造系统2200，但使用连续铸造装置2608来铸造可挤出金属制品2610(例如，坯料)而不是铸造金属条的连铸机。可挤出金属制品2610可以使用与参看图22的金属条2210在上文所述相同或类似的设备进行相同或类似的过程，但轧制机架可以用模具2684替换。连续铸造系统2600可以生产卷绕产品2612。与图22的热带2212类似，卷绕产品2612可以处于最终规格、处于最终规格和回火状态，或者可以处于中间规格以进行进一步加工。
图27是描绘根据本公开的某些方面铸造挤出的金属产品的过程2700的流程图。在框2702处，可以使用连续铸造装置铸造可挤出金属制品，例如坯料。使用连续铸造装置可以确保快速的凝固速率。
在任选的框2704处，可挤出金属制品在离开铸造装置后可以闪蒸均质化。闪蒸均质化可包括任选地将可挤出金属制品再加热至均热温度(例如，处于或大约400℃-580℃，或更优选地处于或大约570℃-580℃)，并将可挤出金属制品维持在均热温度一段时间。持续时间可以是处于或大约10-300秒、60-180秒或120秒。
闪蒸均质化可以尤其适用于破碎和/或球化大的和/或叶片状金属间化合物。例如，AA6111和AA6451合金在铸造时可具有相对大的金属间化合物，其可以通过如本文所公开的闪蒸均质化显著改善。然而，AA5754合金可能不生产针状或叶片状金属间化合物，因此AA5754和类似合金可以省略闪蒸均质化。在一些情况下，可以基于铁与硅的比来确定何时使用闪蒸均质化以及何时不使用闪蒸均质化，其中较高硅含量(例如，硅与铁的比为1:5或更高)的合金可受益于闪蒸均质化。在一些情况下，具有较低硅含量(例如，硅与铁的比为1:5或更低)的合金可以理想地在不具有闪蒸均质化或具有闪蒸均质化的情况下在较低温度(例如，处于或大约500℃-520℃)下铸造。
在某些情况下，闪蒸均质化可以针对特定合金在较低温度下进行。例如，7xxx系列合金可以在处于或大约350℃-480℃的温度下成功地闪蒸均质化。
在任选的框2706中，可挤出金属制品可在热挤出或温挤出温度下通过模具挤出之前冷却。在热挤出或温挤出温度下挤出可以是一种热加工或温加工。在某些情况下，尤其是在需要控制铬的沉淀的情况下，在热挤出或温挤出之前冷却可挤出金属制品可能是有益的。框2706处的冷却可包括将可挤出金属制品冷却至处于或大约350℃-450℃的温度，但也可使用其它温度。
在框2708处，可挤出金属制品可以在至少约30％且小于约80％的直径减小(例如截面减小)下热挤出或温挤出。在一些情况下，直径减小可以是至少约50％、55％、60％、65％、70％或75％。在一些情况下，框2708处的热挤出或温挤出可任选地包括在挤出期间(例如，在模具内)对金属制品淬火，但不一定是这种情况。在一些情况下，在将金属制品维持在处于或高于500℃、505℃、510℃、515℃、520℃或525℃的温度下时在框2708处进行热挤出或温挤出。
在框2710处，挤出的金属制品(例如，挤出后的可挤出金属制品)可在热挤出或温挤出后淬火。在框2710处的淬火可以包括以高速率(例如200℃/秒)冷却挤出的金属制品，但也可使用其它速率。框2710处的淬火可以将挤出的金属制品的温度降低至处于或大约50℃-400℃，例如50℃-300℃，但也可使用其它温度。
在框2712处，挤出的金属制品可以卷绕或以其它方式储存。挤出的金属制品可以处于最终规格和回火状态、处于最终规格或处于中间规格。如果处于最终规格和回火状态或处于最终规格，则挤出的金属制品可以交付给客户以进一步用于其预期用途。如果处于中间规格，则挤出的金属制品可以再加热，进一步挤出(例如冷挤出或热挤出)，热处理或以其它方式加工成最终产品以交付给客户。
在任选的框2714处，挤出的金属制品可以再加热以进一步改善冶金性能，如关于热带在本文所述，包括在以下实例中所述。
实例
以下实例将用以进一步说明本发明，然而，不构成其任何限制。相反，应该清楚地理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可诉诸于各种实施例、其修改和等效物，在阅读本文中的描述之后，它们本身可暗示给本领域的普通技术人员。
使用本公开的某些方面和特征测试各种合金。铝合金根据其占按总合金重量计的重量百分比(wt％)的元素组成来描述。在每种合金的某些实例中，剩余部分是铝，杂质总和的最大wt％为0.15％。表1描绘了几种这样的合金，包括近似固相线和溶线温度：
表1：常见的5xxx、6xxx和7xxx合金示例
虽然表1描绘了常见的5xxx、6xxx和7xxx系列合金的几个示例，但是其它5xxx、6xxx和7xxx系列合金可以存在，其成分(例如，合金元素)以不同的重量百分比存在，其余部分包括铝和任选地痕量(例如，处于或小于0.15％)杂质。可以存在附带元素，例如晶粒细化剂和脱氧剂，或其它添加剂。
根据本文所述的方法生产合金AA6111和AA6451。将合金AA6111和AA6451连续铸造成具有11mm规格的板坯。合金AA6111进一步在不同温度下且持续不同时间进行闪蒸均质化程序，如表2所示：
表2：闪蒸均质化温度和时间
样品 温度(℃) 时间(分钟) 淬火
A N/A N/A N/A
B 570 5 N/A
C 570 5 N/A
D 570 5 水淬至350℃
E 400 1 N/A
F 380 0 N/A
图28是展示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。样品A是未经受所公开的闪蒸均质化程序或热轧的铸态AA6111合金。样品B是经受所公开的闪蒸均质化而没有任何进一步热轧的连续铸造的AA6111 11mm板坯。样品C是经受所公开的闪蒸均质化并热轧至厚度减小50％(即6.5mm规格)的连续铸造的AA6111 11mm板坯。样品D是经受所公开的闪蒸均质化、用室温水热淬火至350℃的温度并热轧至厚度减小50％(即6.5mm规格)的连续铸造的AA6111 11mm板坯。样品E是经受任选的闪蒸均质化(参见表2)并热轧至50％减小(即6.5mm规格)的连续铸造的AA6111 11mm板坯。样品F是经受任选的闪蒸均质化(参见表2)并热轧至50％减小(即6.5mm规格)的连续铸造的AA6111 11mm板坯。样品A(铸态AA6111板坯)显示宽峰，表明广泛粒度分布和缺乏Fe成分的细化。样品C(铸造成11mm板坯的AA6111，经受所公开的闪蒸均质化且热轧至50％减小)显示窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。样品D和E(经受较低温度的任选闪蒸均质化，样品D为400℃，且样品E为380℃)显示宽粒度分布，表明Fe成分粒子的细化程度较低。
图29是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了根据本文所述的方法加工后的AA6111合金中的Fe成分粒子。图29的图A、B、C、D、E和F分别与图28的样品A、B、C、D、E和F相关。图A显示样品A中的大针状Fe成分粒子2401(参见表2)。图B显示在AA6111合金经受所公开的闪蒸均质化而不经受热轧之后的Fe成分粒子的细化(即，破碎)(样品B，表2)。图C显示样品C中的Fe成分粒子的进一步细化，其中AA6111合金连续铸造的11mm规格板坯经受所公开的闪蒸均质化并进一步经受热轧至厚度减小50％。图C显示更多的细化，如通过图28中描绘为样品C的对数正态分布拟合所证明。图D显示样品D中的Fe成分粒子的细化，类似于样品C中所见的细化，其中AA6111合金连续铸造11mm规格板坯经受所公开的闪蒸均质化并进一步经受水淬至350℃，随后热轧至厚度减小50％。图E说明样品E中存在的Fe成分粒子和未溶解的硅化镁(Mg2Si)粒子缺乏细化，其中AA6111合金连续铸造的11mm板坯在400℃下经受闪蒸均质化1分钟，且接着热轧至厚度减小50％。图F说明样品F中存在的Fe成分粒子和未溶解的硅化镁(Mg2Si)粒子缺乏细化，其中AA6111合金连续铸造的11mm板坯在380℃下经受闪蒸均质化而没有停留时间，且接着热轧至厚度减小50％。
图30是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。样品C、样品D和样品E(参见表2)在热轧至50％厚度减小后进一步经受另外的均质化。表3总结了额外的均质化程序：
表3：额外的均质化参数
所有经受所公开的闪蒸均质化且热轧至50％减小)，然后在各种温度下进行另外的均质化的样品显示窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。高温闪蒸均质化(例如570℃，样品C和样品D(试验G、H、V和W))继续展现出比低温闪蒸均质化(例如，400℃和以下，样品E(试验I、J、X和Y))更多的Fe成分粒子细化。
图31是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。对于这些闪蒸均质试验中的每一个，将11mm金属条热轧至2mm。对于某些情况，初始热轧(例如，“Q1”减小)在50％厚度减小下进行，接着为68％最终厚度减小，产生2mm条带。在一些情况下，初始热轧在70％厚度减小下进行，接着为40％最终厚度减小，产生2mm条带。表4总结了额外的均质化和热轧参数：
表4：额外的均质化和热轧参数
所有经受所公开的闪蒸均质化并且最初热轧至至少50％减小，然后进行额外的均质化并热轧至所需的规格(例如，2mm)的样品显示出窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。经受所公开的闪蒸均质化(例如，570℃持续5分钟，样品C和样品D，试验G、H、Z、AA、AB和AC)的样品展现出比经受较低温度闪蒸均质化(例如，400℃，样品E，试验I、J、AD和AE)的样品更窄的细Fe成分粒子分布，表明当使用所公开的高温闪蒸均质化时，不需要进一步均质化。
图32是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。样品F(参见表2)进一步经受另外的均质化，并进一步热轧至70％总厚度减小(即，与铸态AA6111合金(样品A，参见表2)连续铸造的11mm板坯相比，样品F热轧至另外的20％厚度减小。铸态AA6111合金未经受所公开的闪蒸均质化。铸态AA6111合金经受与样品F类似的额外均质化和热轧，参数总结在表5中：
表5：低温闪蒸均质化相对于无闪蒸均质化
所有经受所公开的闪蒸均质化且接着热轧至至少50％减小，然后进行额外的均质化并热轧至所需的规格(例如，2mm)的样品显示出窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。未经受所公开的闪蒸均质化的样品表现出较少的Fe成分粒子的细化。
合金AA6451进一步经受在不同温度下且持续不同时间进行的闪蒸均质化程序，如表6所示：
表6：闪蒸均质化温度和时间
图33是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。样品AAA(由蓝色实线指示)是未经受所公开的闪蒸均质化程序或热轧的铸态AA6451。样品CCC(由小的绿色虚线表示)是连续铸造的AA6451 11mm板坯，其经受所公开的闪蒸均质化并热轧至厚度减小50％(即6.5mm规格)。样品DDD(由单点划紫色线表示)是连续铸造的AA6451 11mm板坯，其经受所公开的闪蒸均质化，用室温水热淬火至350℃的温度，并热轧至厚度减小50％(即6.5mm规格)。样品EEE(由双点划黑色线表示)是连续铸造的AA6451 11mm板坯，其经受任选的闪蒸均质化(参见表2)并热轧至50％减小(即6.5mm规格)。样品FFF(由橙色实线表示)是连续铸造的AA6451 11mm板坯，其经受任选的闪蒸均质化(参见表2)并热轧至50％减小(即6.5mm规格)。样品AAA(铸态AA6451板坯)显示宽峰，表明广泛粒度分布和缺乏Fe成分的细化。样品CCC(铸造成11mm板坯的AA6451，经受所公开的闪蒸均质化且热轧至50％减小)显示出窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。样品DDD和EEE(经受较低温度的任选闪蒸均质化，样品DDD为400℃，且样品EEE为380℃)显示出宽粒度分布，表明Fe成分粒子的细化程度较低。
图34是显示相对于根据本文描述的方法产生的合金的粒度，每平方微米(μm2)的铁(Fe)成分粒子的对数正态数密度分布的图示。样品FFF(参见表2)进一步经受另外的均质化，并进一步热轧至70％总厚度减小(即，样品FFF起初热轧至另外的20％厚度减小)且与铸态AA6451合金(样品AAA，参见表2)连续铸造的11mm板坯相比。铸态AA6451合金未经受所公开的闪蒸均质化。铸态AA6451合金经受与样品FFF类似的额外均质化和热轧，参数总结在表7中：
表7：低温闪蒸均质化相对于无闪蒸均质化
所有经受所公开的闪蒸均质化并热轧至至少50％厚度减小，然后进行额外的均质化并热轧至所需规格(例如，2mm)的样品(UU除外)显示出窄粒度分布，表明Fe成分粒子的细化。未经受所公开的闪蒸均质化的样品表现出较少的Fe成分粒子的细化。对样品UU进行所公开的闪蒸均质化(例如，570℃，持续5分钟)，并立即热轧至70％厚度减小，并在进一步均质化和另外的40％热轧后展现出优异的Fe成分粒子的细化。
图35、图36和图37是显示AA6014铝合金的微观结构的显微照片。图35显示AA6014铝合金，其连续铸造成具有19mm规格厚度的板坯，冷却并储存，预热并热轧至11mm厚度，并进一步热轧至6mm厚度，称为“R1”。预热是通过在两种条件下加热冷却的板坯来进行：(i)在1分钟内加热至550℃或(ii)在30秒内加热至420℃。轧制方向由箭头3001指示。图35说明了在热轧后对晶粒尺寸和再结晶程度的影响。图36显示AA6014铝合金，其连续铸造成具有10mm规格厚度的板坯，冷却并储存，预热并热轧至5.5mm厚度，称为“R2”。预热是通过在两种条件下加热冷却的板坯来进行：(i)在1分钟内加热至550℃或(ii)在30秒内加热至420℃。轧制方向由箭头3101指示。图36说明了在热轧后对晶粒尺寸和再结晶程度的影响。图37显示AA6014铝合金，其连续铸造成具有19mm规格厚度的板坯，冷却并储存，冷轧至11mm厚度，预热，并热轧至6mm厚度，称为“R3”。预热是通过在两种条件下加热冷却的板坯来进行：(i)在1分钟内加热至550℃或(ii)在30秒内加热至420℃。轧制方向由箭头3201指示。图37说明了在热轧后对晶粒尺寸和再结晶程度的影响。
图38是显示预热对AA6014铝合金的可成形性的影响的图示。AA6014铝合金经受如针对图30-32在上文所述的加热和轧制程序，分别称为“R1、R2和R3”。将AA6014铝合金在550℃的温度下预热1分钟(称为“HO1”，每组中的左侧直方图)，得到具有优异可成形性特性的铝合金，其由内弯角小于20°指示。在420℃的温度下预热AA6014铝合金1分钟(称为“HO2”，每组中的右侧直方图)，得到具有极低的可成形性的铝合金，其由相对高的内弯角(例如，超过20°)指示。所有样品在热轧后用水淬火(称为“WQ”)并在弯曲测试之前预应变10％。
图39是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。图α1、α2、α3、α5和α6描绘了已使用连续铸造装置，如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属。图α1显示铸态金属，具有大的针状Fe成分粒子。图α4显示来自直接冷却铸造系统的等效金属片，具有非常大的Fe成分粒子。图α2、α3、α5和α6分别在540℃、550℃、560℃和570℃的峰值金属温度下在铸造之后全部在均热炉(例如，图22的均热炉2217)中加热2分钟。在图α2、α3、α5和α6中的每一个中都看到较小的Fe成分，其中在图α6中最小。此外，除了图α6之外，在任何图中几乎看不到球化。
图40是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的等效圆直径(ECD)的图示。图40的图示是基于对数正态概率密度函数。如本文所用，等效圆直径可以通过测量粒子(例如，Fe成分粒子)的面积并确定将具有相同总面积的圆的直径来计算。换句话说，
图41是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的图示。图41的图示是基于对数正态概率密度函数。可以通过将粒子在第一方向上的长度除以粒子在垂直方向上的宽度来确定纵横比。纵横比可以指示粒子经历的球化量。
图42是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图43是描绘参看图39所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图39-43显示通过连续铸造的金属制品的闪蒸均质化可以获得较小的Fe成分，特别是在处于或大约570℃的温度下。此外，闪蒸均质化过程中较高的峰值金属温度似乎显示更细的粒子。最后，当达到处于或大约570℃的峰值金属温度时，显著的球化(例如，较小的纵横比)是明显的，在较低温度下几乎没有球化。
图44是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。图α7、α8、α9和α11描绘了使用连续铸造装置，如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属。图α7显示铸态金属，具有大的针状Fe成分粒子。图α10显示来自直接冷却铸造系统的等效金属片，具有非常大的Fe成分粒子。图α11显示已在570℃的峰值金属温度下进行2分钟均质化后来自直接冷却铸造系统的等效金属片。图α8、α9和α12全部在铸造之后在均热炉(例如，图22的均热炉2217)中加热至570℃的峰值金属温度，分别维持1分钟、2分钟和3分钟的时段。在图α8、α9和α11中的每一个中都看到较小的Fe成分，在图α11中最小。较长的均热时间显示出更多的球化，其中在2和3分钟时实现了所需的球化。对于直接冷却铸锭进行2分钟均热不显示任何明显的微观结构变化。
图45是描绘参看图44所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图46是描绘参看图44所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图45和46显示，通过连续铸造的金属制品的闪蒸均质化可以获得较小的Fe成分，特别是在处于或大约570℃的温度下，其中均热时间至少为或约为1或2分钟。
图47是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA6111金属的11.3mm规格截面中的Fe成分粒子。图α13描绘了使用连续铸造设备，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属在565℃下进行闪蒸均质化5分钟(例如，使用图22的均热炉2217)，然后不进行热轧。图α14、α15、α16、α17、α18和α19描绘了使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属在565℃下进行闪蒸均质化5分钟(例如，使用图22的均热炉2217)，然后进行热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)，厚度减小分别为10％、20％、30％、40％、50％、60％和70％。在闪蒸均质化后接较高的热减小之后显示较小的Fe成分，尽管似乎存在平稳端，之后较高的厚度减小归于较小的益处。
图48是描绘参看图47所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图49是描绘参看图47所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图48和49显示，通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，然后进行热轧，尤其是在处于或大约40％-70％的厚度减小下，可以获得较小的Fe成分。较高的热减小显示出更多的Fe成分粒子破碎，尽管50％-70％的热减小似乎提供了相对类似的破碎量。
图50是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得3.7-6mm规格带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。图α20描绘了直接冷却铸造金属，其已经被再轧至约3.7-6mm规格。图α21、α22、α23、α24、α25和α26描绘了已使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造且经受一定量的热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)的金属。图α21、α22和α23未进行闪蒸均质化，而图α24、α25和α26进行了闪蒸均质化。图α21和α24经历45％厚度减小，图α22和α25经历45％厚度减小并再加热至530℃后维持2小时，且图α23和α26经历60％厚度减小。在闪蒸均质化后接较高的热减小之后可见较小的Fe成分粒子。另外，热轧后的再加热似乎促进了球化。
图51是描绘参看图50所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图52是描绘参看图50所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图51和52显示，通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，然后进行热轧，可以获得较小的Fe成分，尤其是相比于在没有闪蒸均质化的情况下的热轧。另外，热轧后的再加热似乎改善了球化。
图53是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。图α27描绘了直接冷却铸造金属，其已经被轧制成2.0mm的最终规格。图α28、α29、α30、α31、α32、α33和α34描绘了已使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属。图α31已被连续铸造，且接着冷轧至2.0mm的最终规格。图α28、α29、α30、α32、α33和α34已进行一定量的热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)。图α28、α29和α30不进行闪蒸均质化，而图α32、α33和α34进行闪蒸均质化。图α28和α32在热轧下经历45％厚度减小，然后冷轧至2.0mm的最终规格。图α29和α33在热轧下经历45％厚度减小，再加热至530℃后维持2小时，然后温轧至2.0mm的最终规格。图α30和α34在热轧下经历60％厚度减小，然后冷轧至2.0mm的最终规格。
图54是描绘参看图53所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图55是描绘参看图53所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图54和55显示，可以通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，接着进行热轧和再加热而获得较小的Fe成分，尤其当相比于仅热轧和冷轧时。热轧后的再加热显示改善的Fe成分粒子球化。虽然连续铸造后的冷轧确实显示出一定程度的Fe成分粒子破碎，但其未实现所需的球化。
另外，根据用于执行弯曲测试的德国汽车工业协会(VDA)的238-100规范和用于将测试标准化至2.0mm的232-200规范，对来自图53的样品进行弯曲测试。来自图α27、α28、α29、α30、α31、α32、α33和α34的样品分别实现80°、79°、75°、67°、66°、96°、102°和95°的α(外)弯曲角。
图56是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6111金属的截面中的Fe成分粒子。图α35、α36、α37和α38描绘已使用连续铸造设备，如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造、闪蒸均质化(例如，使用图22的均热炉2217)且在45％厚度减小下热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)的金属。图α35、α36和α37此后在530℃的温度下下进行再加热2小时，而图α38立即冷轧至2.0mm的最终规格。再加热后，图α35温轧至2.0mm的最终规格。再加热后，图α36再次在50％厚度减小下热轧，接着淬火并冷轧至2.0mm的最终规格。再加热后，图α37被淬火并冷轧至2.0mm的最终规格。
图57是描绘参看图56所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图58是描绘参看图56所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图57和58显示，可以通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，接着进行热轧和再加热而获得较小的Fe成分，尤其当相比于仅热轧和冷轧时。热轧后的再加热显示改善的Fe成分粒子球化。虽然连续铸造后的冷轧确实显示出一定程度的Fe成分粒子破碎，但其未实现所需的球化。
另外，根据用于执行弯曲测试的德国汽车工业协会(VDA)的238-100规范和用于将测试标准化至2.0mm的232-200规范，对来自图56的样品进行弯曲测试。来自图α35、α36、α37和α38的样品分别实现96°、95°、104°和93°的α(外)弯曲角。
图59是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得3.7-6mm规格带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。图β1描绘了直接冷却铸造金属，其已经被再轧至约3.7-6mm规格。图β2、β3、β4、β5、β6、β7和β8描绘了已使用连续铸造装置，如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属。图β2表示铸态的6mm条带。图β2、β3、β4、β6、β7和β8进行一定量的热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)。图β2、β3和β4不进行闪蒸均质化，而图β6、β7和β8进行了闪蒸均质化。图β2和β6在不再加热的情况下经历45％厚度减小。图β3和β6经历45％厚度减小，且再加热至530℃后维持2小时。图β4和β8在不再加热的情况下经历60％厚度减小。在闪蒸均质化后接较高的热减小之后可见较小的Fe成分粒子。另外，热轧后的再加热似乎促进了球化。值得注意的是，在图β3看到的暗点基于进一步测试被确定为异常。
图60是描绘参看图59所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图61是描绘参看图59所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图60和61显示，通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，然后进行热轧，尤其是在没有闪蒸均质化的情况下热轧时，可以获得较小的Fe成分。另外，热轧后的再加热似乎改善了球化。
图62是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。图β9描绘了直接冷却铸造金属，其已经被轧制成2.0mm的最终规格。图β10、β11、β12、β13、β14、β15和β16描绘了已使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造的金属。图β13已被连续铸造，且接着冷轧至2.0mm的最终规格。图β10、β11、β12、β14、β15和β16已进行一定量的热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)。图β10、β11和β12未进行闪蒸均质化，而图β14、β15和β16进行了闪蒸均质化。图β10和β14在热轧下经历45％厚度减小，然后冷轧至2.0mm的最终规格。图β11和β15在热轧下经历45％厚度减小，再加热至处于或大约530℃后维持2小时，然后温轧至2.0mm的最终规格。图β12和β16在热轧下经历60％厚度减小，然后冷轧至2.0mm的最终规格。
图63是描绘参看图62所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图64是描绘参看图62所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图63和64显示，可以通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，接着进行热轧和再加热而获得较小的Fe成分，尤其当相比于仅热轧和冷轧时。热轧后的再加热显示改善的Fe成分粒子球化。虽然连续铸造后的冷轧确实显示出一定程度的Fe成分粒子破碎，但其未实现所需的球化。
另外，根据用于执行弯曲测试的德国汽车工业协会(VDA)的238-100规范和用于将测试标准化至2.0mm的232-200规范，对来自图62的样品进行弯曲测试。来自图β9、β10、β11、β12、β13、β14、β15和β16的样品分别实现70°、67°、88°、75°、65°、75°、80°和81°的α(外)弯曲角。
图65是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片和光学显微照片，描绘了已经铸造和冷轧以获得2.0mm规格条带的AA6451金属的截面中的Mg2Si熔化和空洞。图β17、β18、β21和β22是SEM显微照片，而图β19、β20、β23和β24是光学显微照片。每个样品已在不经历本公开的过程的情况下连续铸造且接着冷轧。图β17、β18、β19和β20是基于F回火状态(例如，不进行固溶热处理)下的金属，而图β21、β22、β23和β24是基于T4回火状态(例如，进行另外的固溶热处理)下的金属。结果显示，冷轧样品的固溶热处理显示许多空洞，这可能至少部分地归因于在F回火状态下的粗糙铸态Mg2Si的存在。因此，显而易见的是，金属间微观结构的改善对于获得所需的T4回火状态产品可以是有益的。
图66是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示在经历各种加工路线以获得2.0mm规格条带之后的AA6451金属的截面中的Fe成分粒子。图β25、β26、β27和β28描绘了已使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造且其后经受45％厚度减小热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)的金属。图β25接着在530℃下进行再加热2小时，接着温轧至最终规格。图β26接着在530℃下进行再加热2小时，接着为额外的50％厚度减小热轧，然后进行水淬，然后冷轧至最终规格。图β27接着在530℃下进行再加热2小时，随后进行水淬，然后冷轧至最终规格。然后对图β28进行冷轧。在对金属条进行闪蒸均质化，热轧或温轧，接着预热，接着水淬，随后冷轧至最终规格时，在最终规格中发现改善最大的Fe成分球化。
图67是描绘参看图66所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图68是描绘参看图66所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图图67和68显示，通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，然后进行热轧和再加热，尤其是当与后续水淬和冷轧至最终规格结合时，可以获得较小的Fe成分。确定均质化(例如，再加热)可有益于球化，并且均质化后的淬火可有益于粒子分布。
另外，根据用于执行弯曲测试的德国汽车工业协会(VDA)的238-100规范和用于将测试标准化至2.0mm的232-200规范，对来自图66的样品进行弯曲测试。来自图β25、β26、β27和β28的样品分别实现75°、67°、78°和71°的α(外)弯曲角。
图69是一组扫描电子显微镜(SEM)显微照片，显示了AA5754金属的截面中的Fe成分粒子。图γ4描绘了已直接冷却铸造并减小至最终规格的金属。图γ1、γ2、γ3、γ5和γ6描绘了已使用连续铸造装置，例如图22的热带连续铸造系统2200的带式连铸机2208铸造且在各种厚度的减小下进行热轧(例如，使用图22的轧制机架2284)的金属。图γ1、γ2、γ5和γ6在热轧前不进行闪蒸均质化，而图γ3和γ7在热轧前进行闪蒸均质化。图γ1经受50％热轧至最终规格。图γ2经受70％热轧至最终规格。图γ3经受70％热轧至最终规格。图γ5经受50％热轧，然后另外冷轧至最终规格。图γ6经受70％热轧，然后另外冷轧至最终规格。图γ7经受70％热轧，然后另外冷轧至最终规格。可见当金属条被连续铸造，闪蒸均质化，接着热轧时，发现改善最大的Fe成分粒子破碎和/或球化。
图70是描绘参看图69所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的当量圆直径的中值和分布数据的图示。
图71是描绘参看图69所示和所述的金属片中的Fe成分粒子的纵横比的中值和分布数据的图示。
图70和71显示，通过对连续铸造的金属制品进行闪蒸均质化，然后进行热轧，可以获得较小的Fe成分，尤其是相比于在没有闪蒸均质化的情况下的热轧时。
另外，根据用于执行弯曲测试的德国汽车工业协会(VDA)的238-100规范和用于将测试标准化至2.0mm的232-200规范，对来自图69的样品进行弯曲测试。来自图γ5和γ7的样品分别实现160°和171°的α(外)弯曲角。
包括所说明实施例的实施例的前述描述仅出于说明和描述的目的呈现，且不旨在为详尽的或局限于所公开的精确形式。对于本领域的技术人员来说，多种修改、调整和其用途将是显而易见的。
如下所用，对一系列实例的任何提及应理解为对这些实例中的每一个的分别提及(例如，“实例1-4”应理解为“实例1、2、3或4”)。
实例1是一种金属铸造和加工系统，其包含：连续铸造装置，用于以第一速度铸造金属条；以及以与第一速度解耦的第二速度操作的热轧机架。
实例2是实例1的系统，其进一步包含：卷绕装置，其可操作地耦接到连续铸造装置，用于将金属条卷绕成中间卷材；以及开卷装置，其用于接收中间卷材并可操作地耦接到热轧机架，以将金属条提供给热轧机架的咬合部。
实例3是实例2的系统，其进一步包含用于接收中间卷材的预热装置。
实例4是实例2或3的系统，其进一步包含用于沿竖直方向储存中间卷材的储存系统。
实例5是实例2-4的系统，其进一步包含用于储存中间卷材的储存系统，其中储存系统包括用于旋转中间卷材的马达。
实例6是实例1-5的系统，其进一步包含：位于热轧机架下游的热源；以及位于紧接在热源下游的淬火系统。
实例7是实例1-6的系统，其进一步包含：位于热轧机架上游的预热热源；以及位于预热热源与热轧机架之间的淬火系统。
实例8是实例1或6-7的系统，其进一步包含可操作地定位在连续铸造装置与热轧机架之间的蓄能器，用于适应第一速度与第二速度之间的差异。
实例9是实例1-8的系统，其进一步包含位于紧接在连续铸造装置下游的铸造后淬火装置。
实例10是实例1-9的系统，其中连续铸造装置是带式铸造装置。
实例11是一种金属铸造和加工系统，其包含：用于铸造金属条的连续带式铸造装置；与连续铸造装置相关联的卷绕装置，用于将金属条卷绕成中间卷材；和用于接收中间卷材的开卷装置，开卷装置可操作地耦接到至少一个热轧机架，用于将金属条的厚度减小到所需的厚度。
实例12是实例11的系统，其进一步包含用于接收中间卷材的预热装置。
实例13是实例11或12的系统，其进一步包含用于沿竖直方向储存中间卷材的储存系统。
实例14是实例11-13的系统，其进一步包含用于储存中间卷材的储存系统，其中储存系统包括用于旋转中间卷材的马达。
实例15是实例11-14的系统，其进一步包含：位于热轧机架下游的热源；以及位于紧接在热源下游的淬火系统。
实例16是实例11-15的系统，其进一步包含：位于热轧机架上游的预热热源；以及位于预热热源与热轧机架之间的淬火系统。
实例17是实例11-16的系统，其进一步包含位于紧接在连续铸造装置下游的铸造后淬火装置。
实例17.5是实例11-17的系统，其中至少一个热轧机架位于连续带式铸造装置与卷绕装置之间，用于在连续带式铸造装置不铸造金属条时减小金属条的厚度。
实例18是一种铸造和轧制方法，其包含：以第一速度连续铸造金属条；和以第二速度热轧金属条，其中第一速度与第二速度解耦。
实例19是实例18的方法，其进一步包含将铸造金属条卷绕成中间卷材，其中热轧金属条包含展开中间卷材。
实例20是实例19的方法，其进一步包含预热中间卷材。
实例21是实例19或20的方法，其进一步包含沿竖直位置储存中间卷材。
实例22是实例19-21的方法，其进一步包含储存中间卷材，其中储存中间卷材包括周期性地或连续地旋转中间卷材。
实例23是实例18-22的方法，其进一步包含在热轧金属条之后热处理金属条，其中热处理金属条包含向金属条施加热量并立即对金属条进行淬火。
实例24是实例18-23的方法，其进一步包含在热轧金属条之前再加热金属条，其中再加热金属条包含将金属条加热到高于热轧温度的温度并将金属条淬火到热轧温度。
实例25是实例18或23-24的方法，其进一步包含将金属条导引通过蓄能器，其中蓄能器补偿第一速度与第二速度之间的差异。
实例26是实例18-25的方法，其中连续铸造金属条包含使液态金属穿过一对辊以从液态金属中提取热量并使液态金属固化。
实例27是一种中间金属产品，其包含：通过在连续铸造装置中以7mm与50mm之间的条带厚度冷却液态金属而形成的固态铝的初生相；和包括合金元素的第二相，其中合金元素通过将新凝固的金属快速冷却至低于固溶温度的温度而在初生相中过饱和。
实例28是实例27的金属产品，其中金属产品形成为卷绕成中间卷材的金属条的形状。
实例30是衍生自实例27-28的中间金属产品的金属条，其中金属条包括均匀分布在整个初生相中的分散体，并且其中分散体的平均尺寸在10nm与500nm之间。
实例30是一种金属铸造系统，其包含：用于铸造金属条的连续铸造装置；和至少一个位于连续铸造装置附近的喷嘴，用于将冷却剂输送到金属条上，所述冷却剂足以在金属条离开连续铸造装置时快速冷却金属条。
实例31是实例30的系统，其中连续铸造装置被布置成以7mm与50mm之间的厚度铸造金属条。
实例32是实例30或31的系统，其中所述至少一个喷嘴被布置成在金属条离开连续铸造装置时在十秒内将金属条快速冷却至处于或低于100℃的温度。
实例33是实例30-32的系统，其进一步包含位于所述至少一个喷嘴下游的再热器，用于将金属条加热至处于或高于固溶温度的温度。
实例34是实例33的系统，其中固溶温度比金属条中金属的固相线温度低约30℃。在某些情况下，固溶温度比金属条中金属的固相线温度低约25℃-35℃。
实例34.5是实例33或34的系统，其中固溶温度为处于或高于450℃。
实例35是实例33或34的系统，其进一步包含位于再热器下游的淬火装置，用于将金属条快速冷却至低于固溶温度的温度，其中淬火装置位于与再热器相距一定距离，适于允许金属条持续两小时或更短的持续时间保持在处于或高于固溶温度。
实例36是实例35的系统，其中淬火装置与再热器之间的距离适于允许金属条持续一小时或更短的持续时间保持在处于或高于固溶温度。
实例37是实例35的系统，其中淬火装置与再热器之间的距离适于允许金属条持续五分钟或更短的持续时间保持在处于或高于固溶温度。
实例38是实例30-37的系统，其中连续铸造装置是带式连铸机。
实例39是实例30-38的系统，其进一步包含位于所述至少一个喷嘴下游的卷绕装置，用于将所述金属条卷绕成中间卷材。
实例40是一种方法，其包含：使用连续铸造装置连续铸造金属条；和在金属条离开连续铸造装置时，对金属条快速淬火。
实例41是实例40的方法，其中连续铸造金属条包含以7mm与50mm之间的厚度连续铸造金属条。
实例42是实例40或41的方法，其中对金属条快速淬火包含向金属条施加冷却剂，其足以在金属条离开连续铸造装置的10秒内将金属条冷却至处于或低于100℃的温度。
实例43是实例40-42的方法，其进一步包含在对金属条快速淬火之后再加热金属条，其中再加热金属条包含将金属条加热至固溶温度。
实例44是实例43的方法，其中固溶温度为处于或高于480℃。
实例45是实例43或44的方法，其进一步包含在再加热金属条之后对金属条淬火以将金属条冷却至低于固溶温度，其中在允许金属条持续两小时或更短的持续时间保持在处于或高于固溶温度之后发生淬火。
实例46是实例45的方法，其中持续时间为1小时或更短。
实例47是实例45的方法，其中持续时间为1分钟或更短。
实例48是实例40-47的方法，其中连续铸造金属条包含使液态金属穿过一对辊以从液态金属中提取热量并使液态金属固化。
实例49是实例40-48的方法，其进一步包含在对金属条快速淬火之后将金属条卷绕成中间卷材。
实例50是实例1-5或实例8-10中任一项的系统，其进一步包含位于紧邻热轧机架下游的淬火系统，其中热轧机架定位成在高于再结晶温度的温度下接收金属条，以在热轧过程中使金属条动态再结晶。
实例50.5是实例1-5或实例8-10中任一项的系统，其进一步包含位于紧邻热轧机架下游的淬火系统，其中热轧机架定位成在轧制温度下接收金属条，且被配置成对金属条施加足以减小金属条厚度的力并在轧制温度下使金属条再结晶。
实例51是实例50的系统，其进一步包含位于热轧机架上游的热源，用于将金属条加热到高于热轧机架上金属条的再结晶温度的温度。
实例51.5是实例50.5的系统，其进一步包含位于热轧机架上游的热源，用于将金属条加热到轧制温度。
实例52是实例50-51.5的系统，其中热轧机架和淬火系统被布置成从紧邻在热轧机架之前到紧接在淬火系统之后单调地降低金属条的温度。
实例53是实例11-14或实例17的系统，还包括位于紧邻在至少一个热轧机架下游的淬火系统，其中所述至少一个热轧机架定位成在高于再结晶温度的温度下接收金属条，用于在金属条穿过至少一个热轧机架的最下游热轧机架时使金属条动态再结晶。
实例53.5是实例11-14或实例17的系统，其进一步包含位于紧邻在至少一个热轧机架下游的淬火系统，其中至少一个热轧机架的最下游热轧机架定位成在轧制温度下接收金属条且被配置成对金属条施加足以减小金属条厚度的力并在轧制温度下使金属条再结晶。
实例54是实例53的系统，其进一步包含位于所有的至少一个热轧机架上游的热源，用于将金属条加热到高于最下游热轧机架处的金属条的再结晶温度的温度。
实例54.5是实例53.5的系统，其进一步包含位于所有的至少一个热轧机架上游的热源，用于将金属条加热到处于或高于轧制温度的温度。
实例55是实例53或54中任一项的系统，其中至少一个热轧机架和淬火系统被布置成从紧邻在所有的至少一个热轧机架之前到紧接在淬火系统之后单调地降低金属条的温度。
实例56是实例18-22或实例25-26的方法，其进一步包含在热轧金属条之后立即对金属条淬火，其中热轧金属条包含使金属条在高于再结晶温度的温度下穿过最终热轧机架。
实例57是实例56的方法，其进一步包含在紧邻热轧金属条之前预热金属条。
实例58是实例56或57的方法，其中在整个热轧金属条和对金属条淬火的过程中，金属条的温度从高于再结晶温度的温度单调降低。
实例59是一种方法，其包含将金属条预热至高于再结晶温度的温度；热轧金属条，其中热轧金属条包含使金属条在高于再结晶温度的温度下穿过最终的热轧机架；和对金属条淬火，其中紧接在热轧金属条之后对金属条淬火。
实例59.5是一种方法，其包含：将金属条预热至处于或高于轧制温度的温度；热轧金属条，其中热轧金属条包含使金属条在轧制温度下穿过最终热轧机架，同时向金属条施加足以减小金属条的厚度并使金属条在轧制温度下再结晶的力；和对金属条淬火，其中紧接在热轧金属条之后对金属条淬火。
实例60是实例59或59.5的方法，其中热轧金属条包含从金属条进入第一热轧机架时到金属条离开最终热轧机架时单调降低金属条的温度。
实例61是实例59或59.5的方法，其中热轧金属条包含从金属条在热轧金属条期间进入第一热轧机架时到紧接在对金属条淬火之后单调降低金属条的温度。
实例62是实例59-61的方法，其中热轧金属条包含在最终热轧机架上提供比一个或多个先前的热轧机架更大的百分比厚度减小。
实例63是实例59-62的方法，其中热轧金属条包含使用多个工作辊从金属条中提取热量。
实例64是实例63的方法，其中从金属条中提取热量包含提取足以在金属条穿过最终热轧机架时使金属条的温度达到所需温度的热量，并且其中基于与使用最终热轧机架减小金属条厚度相关的应变速率来确定所需温度。
实例64.5是实例63的方法，其中从金属条中提取热量包含提取足以使金属条的温度达到轧制温度的热量，并且其中基于与使用最终热轧机架减小金属条厚度相关的应变速率来确定轧制温度。
实例65是实例63的方法，其中最终热轧机架被布置成以预设的厚度减小百分比来减小金属条的厚度，其中确定预设的厚度减小百分比和所需温度以最小化在金属条中形成沉淀物的时间段。
实例66是实例63的方法，其中最终热轧机架被布置成以预设的厚度减小百分比减小金属条的厚度，其中确定预设的厚度减小百分比和轧制温度以使金属条经受所需量的沉淀物形成。
实例67是实例65或66的方法，其中沉淀物是Mg2Si。
实例68是使用实例59-67的方法制备的冶金产品，其中冶金产品回火至T4规格并包括处于或低于4.0％的Mg2Si沉淀物的体积分数。
实例69是使用实例59-67的方法制备的冶金产品，其中冶金产品回火至T4规格并包括处于或低于3.0％的Mg2Si沉淀物的体积分数。
实例70是使用实例59-67的方法制备的冶金产品，其中冶金产品回火至T4规格并包括处于或低于2.0％的Mg2Si沉淀物的体积分数。
实例71是使用实例59-67的方法制备的冶金产品，其中冶金产品回火至T4规格并包括处于或低于1.0％的Mg2Si沉淀物的体积分数。
实例72是实例11-17的系统，其中至少一个热轧机架位于连续带式铸造装置与卷绕装置之间，用于在连续带式铸造装置不铸造金属条时减小金属条的厚度。
实例73是一种中间金属产品，其包含：通过在连续铸造装置中以7mm与50mm之间的条带厚度冷却液态金属而形成的固态铝的初生相；和包括合金元素的第二相，其中第二相通过热加工或温加工初生相和第二相在约30％至80％的截面减小下球化。在某些情况下，截面减小为约50％至70％。
实例73.5是实例73的中间金属产品，其中热加工或温加工包括热轧或温轧，并且截面减小是厚度减小。
实例74是实例73或73.5的金属产品，其中金属产品形成为卷绕成卷材的金属条的形状。
实例75是实例73-74的金属产品，其中通过在初生相和第二相中维持约450℃-580℃的峰值金属温度持续约1-3分钟，随后进行热加工或温加工来进一步球化第二相。
实例75.5是实例73-74的金属产品，其中通过将初生相和第二相中的峰值金属温度维持在低于金属产品的固相线温度约15℃-45℃来进一步球化第二相，其中峰值金属温度在热加工或温加工之前持续约1-3分钟。
实例76是一种金属铸造系统，其包含：用于铸造金属条的连续铸造装置；和一个或多个位于连续铸造装置下游的轧制机架，用于接收金属条并在热轧或温轧温度下将金属条的厚度减小约50％至70％。
实例77是实例76的系统，其中连续铸造装置被布置成以7mm与90mm之间的厚度铸造金属条。
实例78是实例76或77的系统，其中热轧或温轧温度为至少约400℃。
实例79是实例76-78的系统，其进一步包含直列式位于连续铸造装置与轧制机架之间的均热炉，用于持续约1-3分钟将金属条维持在峰值金属温度下，所述峰值金属温度比金属条的固相线低约15℃-45℃。在某些情况下，峰值金属温度维持在约450℃-580℃。
实例80是实例76-79的系统，其中一个或多个轧制机架包括单个轧制机架，其能够实现金属条厚度的50％-70％减小。
实例81是实例76-80的系统，其中连续铸造装置是带式连铸机。
实例82是实例76-81的系统，其进一步包含位于一个或多个轧制机架下游的卷绕装置，用于将金属条卷绕成卷材。
实例83是一种方法，其包含：使用连续铸造装置连续铸造金属条；和在金属条离开连续铸造装置后，以约50％-70％的厚度减小热轧或温轧金属条。
实例84是实例83的方法，其中连续铸造金属条包含以7mm与50mm之间的厚度连续铸造金属条。
实例85是实例83或84的方法，其中热轧或温轧包含在至少约400℃的温度下热轧。
实例86是实例83-85的方法，其进一步包含在铸造金属条与轧制金属条之间持续约1-3分钟维持峰值金属温度比金属条的固相线温度低约15℃-45℃。在某些情况下，峰值金属温度维持在约450℃-580℃。
实例87是实例86的方法，其中热轧或温轧金属条包含使用单个轧制机架将金属条的厚度减小约50％-70％。
实例88是实例83-87的方法，其中连续铸造金属条包含使液态金属穿过一对辊以从液态金属中提取热量并使液态金属固化。
实例89是实例83-88的方法，其进一步包含在温轧或热轧金属条之后将金属条卷绕成卷材。
实例90是实例83-89的方法，其中热轧或温轧金属条包含：在轧制机架的咬合内从金属条中提取热量；和向金属条施加力以减小金属条的厚度，其中施加的力足以在施加力时在金属条的温度下使金属条再结晶。
实例91是实例90的方法，其中提取热量和施加力发生在单个轧制机架中。
实例92是实例90的方法，其中提取热量发生在第一轧制机架中并且施加力发生在随后的轧制机架中。
实例93是一种铝金属产品，其包含：连续铸造的铝合金，其厚度减小至等于或小于约35mm的厚度，其中连续铸造的铝合金含有以至少0.2重量％的量存在的铁，其中铁基金属间粒子的中值当量圆直径小于约0.8μm。
实例94是实例93的铝金属产品，其中铁基金属间粒子的中值当量圆直径小于约0.75μm。
实例95是实例93的铝金属产品，其中铁基金属间粒子的中值当量圆直径小于约0.65μm。
实例96是实例93-95的铝金属产品，其中铁基金属间粒子的中值纵横比小于约4。
实例97是实例93-96的铝金属产品，其中连续铸造的铝合金处于最终规格。
实例98是实例93-97的铝金属产品，其中铝合金的规格为约2.0mm。
实例99是实例93-98的铝金属产品，其中铝合金是6xxx系列铝合金。

Claims (31)

1.一种中间金属产品，其包含：
通过在连续铸造装置中以7mm-50mm的条带厚度冷却液态金属而形成的固态铝的初生相；和
包括合金元素的第二相，其中所述第二相通过热加工或温加工所述初生相和第二相在约30％至80％的截面减小下球化。
2.根据权利要求1所述的金属产品，其中热加工或温加工包括热轧或温轧，且所述截面减小是厚度减小。
3.根据权利要求1所述的金属产品，其中所述截面减小是约50％至70％。
4.根据权利要求1所述的金属产品，其中所述金属产品形成为卷绕成卷材的金属条的形状。
5.根据权利要求1所述的金属产品，其中所述第二相通过将所述初生相和第二相中的峰值金属温度维持在低于所述金属产品的固相线温度约15℃-45℃来进一步球化，其中所述峰值金属温度在所述热加工或温加工之前持续约1-3分钟。
6.根据权利要求1所述的金属产品，其中所述第二相通过在所述初生相和第二相中维持约450℃至580℃的峰值金属温度持续约1-3分钟，随后进行所述热加工或温加工来进一步球化。
7.一种金属铸造系统，其包含：
用于铸造金属条的连续铸造装置；和
一个或多个轧制机架，其位于所述连续铸造装置的下游，用于接收所述金属条，并在热轧或温轧温度下将所述金属条的厚度减小约50％至70％。
8.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其中所述连续铸造装置被布置成以7mm-50mm的厚度铸造所述金属条。
9.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其中所述热轧或温轧温度为至少约400℃。
10.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其进一步包含直列式位于所述连续铸造装置与所述轧制机架之间的均热炉，用于持续约1-3分钟将所述金属条维持在峰值金属温度下，所述峰值金属温度比所述金属条的固相线低约15℃-45℃。
11.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其中所述一个或多个轧制机架包括单个轧制机架，其能够实现所述金属条的厚度的50％-70％减小。
12.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其中所述连续铸造装置为带式连铸机。
13.根据权利要求7所述的金属铸造系统，其进一步包含位于所述一个或多个轧制机架下游的卷绕装置，用于将所述金属条卷绕成卷材。
14.一种方法，其包含：
使用连续铸造装置连续铸造金属条；和
在所述金属条离开所述连续铸造装置后，以约50％-70％的厚度减小热轧或温轧所述金属条。
15.根据权利要求14所述的方法，其中连续铸造所述金属条包含以7mm-50mm的厚度连续铸造所述金属条。
16.根据权利要求14所述的方法，其中热轧或温轧包含在至少约400℃的温度下热轧。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含在铸造所述金属条与轧制所述金属条之间持续约1-3分钟维持峰值金属温度比所述金属条的固相线温度低约15℃-45℃。
18.根据权利要求14所述的方法，其中热轧或温轧所述金属条包含使用单个轧制机架将所述金属条的厚度减小约50％-70％。
19.根据权利要求14所述的方法，其中连续铸造所述金属条包含使液态金属穿过一对辊以从所述液态金属中提取热量并使所述液态金属固化。
20.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含在温轧或热轧所述金属条之后将所述金属条卷绕成卷材。
21.根据权利要求14所述的方法，其中热轧或温轧所述金属条包含：
在轧制机架的咬合内从所述金属条中提取热量；和
向所述金属条施加力以减小所述金属条的厚度，其中所施加的力足以在施加所述力时在所述金属条的温度下使所述金属条再结晶。
22.根据权利要求21所述的方法，其中提取热量和施加所述力发生在单个轧制机架中。
23.根据权利要求21所述的方法，其中提取热量发生在第一轧制机架中并且施加所述力发生在随后的轧制机架中。
24.一种金属铸造和加工系统，其包含：
以第一速度铸造金属条的连续铸造装置；和
以与所述第一速度解耦的第二速度操作的热轧机架。
25.一种金属铸造和加工系统，其包含：
用于铸造金属条的连续带式铸造装置；
与所述连续铸造装置相关联的卷绕装置，用于将所述金属条卷绕成中间卷材；和
用于接收所述中间卷材的开卷装置，所述开卷装置可操作地耦接到至少一个热轧机架，用于将所述金属条的厚度减小到所需的厚度。
26.一种铸造和轧制方法，其包含：
以第一速度连续铸造金属条；和
以第二速度热轧所述金属条，其中所述第一速度与所述第二速度解耦。
27.一种中间金属产品，其包含：
通过在连续铸造装置中以7mm-50mm的条带厚度冷却液态金属而形成的固态铝的初生相；和
包括合金元素的第二相，其中所述合金元素通过将新凝固的金属快速冷却至低于固溶温度的温度而在所述初生相中过饱和。
28.一种金属铸造系统，其包含：
用于铸造金属条的连续铸造装置；和
至少一个位于所述连续铸造装置附近的喷嘴，用于将冷却剂输送到所述金属条上，所述冷却剂足以在所述金属条离开所述连续铸造装置时快速冷却所述金属条。
29.一种方法，其包含：
使用连续铸造装置连续铸造金属条；和
在所述金属条离开所述连续铸造装置时，对所述金属条快速淬火。
30.一种方法，其包含：
将金属条预热至处于或高于轧制温度的温度；
热轧所述金属条，其中热轧所述金属条包含使所述金属条在所述轧制温度下穿过最终热轧机架，同时向所述金属条施加足以减小所述金属条的厚度并使所述金属条在所述轧制温度下再结晶的力；和
对所述金属条淬火，其中紧接在热轧所述金属条之后对所述金属条淬火。
31.一种铝金属产品，其包含：
连续铸造的铝合金，其厚度减小至等于或小于约35mm的厚度，其中所述连续铸造的铝合金含有以至少0.2重量％的量存在的铁，其中铁基金属间粒子的中值当量圆直径小于约0.8μm。
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