CN110373560A - 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法 - Google Patents

一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110373560A
CN110373560A CN201910804548.4A CN201910804548A CN110373560A CN 110373560 A CN110373560 A CN 110373560A CN 201910804548 A CN201910804548 A CN 201910804548A CN 110373560 A CN110373560 A CN 110373560A
Authority
CN
China
Prior art keywords
casting
rolling
temperature
hot
sheet billet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910804548.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110373560B (zh
Inventor
王昭东
李勇
贺晨
许光明
李家栋
田勇
王丙兴
韩毅
付天亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Publication of CN110373560A publication Critical patent/CN110373560A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110373560B publication Critical patent/CN110373560B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/26—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by hot-rolling, e.g. Steckel hot mill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B2001/225—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length by hot-rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Abstract

本发明涉及一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法，该方法为先精炼铝合金熔体，采用表面有纳米石墨涂层润滑的水冷铸辊对其进行双辊式薄板坯连续铸轧，获得连续铸轧薄板坯；进行热平整、补热均温处理、保温、开卷进行热精轧。本发明的方法省去传统铸锭热轧开坯法的半连续铸造、铣面、均匀化热处理、热粗轧、中间退火等工序，铝合金板带成材率明显提高20％以上，生产周期由原来的20天缩短到0.5天左右，生产效率显著提高；在提高生产工艺连续性的同时降低生产成本30％以上、减少碳/硫化物等污染物排放50％以上，产生大的经济效益和社会效益。

Description

一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法
技术领域
本发明涉及一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法，属于材料冶金技术领域。
背景技术
近几十年来，国内外金属加工界一直围绕着节约能源、降低排放、降低生产成本、提高生产效率及成材率，改进产品质量来开发新技术，以达到长期且持续地节能减排、提高质量的目的。目前，铝合金板坯主要采用半连续铸造方法制备大扁锭通过轧制获得，铸锭厚度超过600mm，长度约6-8m，这种大铸锭内部成分均匀性差，生产周期长，切头、铣面等工序后成材率不足70％，热处理能耗高、污染物排放多是提高铝材质量、降低生产成本的巨大障碍。
薄板坯连续铸轧技术是将液态金属直接注入由两个内部通水冷却的铸轧辊和铸嘴构成的封闭铸轧区内，并随铸轧辊的旋转直接制备半成品或成品板坯的一种工艺，其特点是在极短的时间内完成从液态金属到固态板坯的亚快速非平衡凝固过程，且液态金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形。薄板坯连续铸轧技术被认为是最有可能颠覆传统金属材料制造流程长、成本高、能耗高、质量差、排放多、成材率低现状的一项革命性技术，与传统的板带生产流程相比，薄板坯铸轧工艺可节约产线投资80％、降低生产能耗50％、减少COx、NOX、SOX等有害气体排放50％以上、节约生产成本30％以上、提高成材率20％以上。与此同时，薄板坯铸轧技术提供了一种具有工业化应用前景的极端制备条件，其基于亚快速凝固的非平衡组织特征、合金元素的过饱和固溶以及特殊的均匀化组织结构，为工业化规模下开发和设计宽幅、均质、高质量、低成本、易于进一步加工的合金带材提供了全新的技术手段，并为新型合金的设计及性能的大幅提升提供了全新的可能。但目前的铸锭-热轧工艺存在有大尺寸铝合金板锭厚度方向成分差异大、微观组织不均匀、成材率低等缺陷是亟需要解决的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术大尺寸铝合金板锭厚度方向成分差异大、微观组织不均匀、成材率低等难题，本发明提供一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法，该方法的工艺流程短，投资成本低，能耗排放低，板坯质量高及成材率高的铝合金板带材生产方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法，其包括如下步骤：
S1、按照所铸铝合金薄板坯的标准成分配料，先将铝锭全部熔化后，依次加入所需中间合金，随后将铝水转移到保温静置炉中进行静置处理，降温后获得温度稳定的精炼铝合金熔体；
S2、采用表面有纳米石墨涂层润滑的水冷铸辊对所述精炼铝合金熔体进行双辊式薄板坯连续铸轧，获得厚度为15～100mm的连续铸轧薄板坯；
S3、在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊，对得到的连续铸轧薄板坯进行热平整，获得板形、厚度良好的薄板坯铸轧卷；
S4、将所述薄板坯铸轧卷在隧道炉或保温炉中进行补热均温处理，
S5、薄板坯铸轧卷在隧道炉中保温后，开卷进行热精轧。
在一优选地实施方案中，在步骤S1中，所述铝合金薄板坯包括1100、3003、5182、6022、7075系铝合金薄板坯。
在一优选地实施方案中，在步骤S1中，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹进行除气处理；采用陶瓷板进行过滤除渣处理。
在一优选地实施方案中，在步骤S1中，所述保温静置炉的温度为710～750℃，静置时间为0.5～1.5h。
在一优选地实施方案中，在步骤S2中，所述水冷铸辊的轧辊直径为Φ500～1200mm，辊套厚度为20～40mm，轧辊进口水的温度为25℃～35℃，轧辊出口水的温度设定30～35℃，冷却水压力设定为0.2Mpa～0.4Mpa，所述精炼铝合金熔体的浇注温度为650～730℃，铸轧速度为0.3～35m/min。
进一步，优选地，所述精炼铝合金熔体的浇注温度为675～720℃，铸轧速度为0.3～1.5m/min。
在一优选地实施方案中，在步骤S3中，所热平整的温度为200～600℃，平整压下量最大为3％～20％。
在一优选地实施方案中，在步骤S3中，所热平整的温度优选为300～500℃，平整压下量最大优选为5％～10％。
在一优选地实施方案中，在步骤S4中，所述补热均温处理的保温温度300℃～600℃，控温精度±3～5℃，储卷数量10～20卷，有效长度30～35m。
在一优选地实施方案中，在步骤S5中，所述开卷进行热精轧的开轧温度340～350℃，终轧温度180～200℃，热轧变形量70％～90％，道次压下率最大为50％，获得厚度为2～10mm的成品/半成品热轧卷。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明提供的薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材方法，是将温度稳定的精炼铝水，采用卧式双辊铸轧装备生产出厚度为15～100mm的薄板坯，同时在连续铸轧过程中实现具有稳定液面高度的浇注，不破坏液面表层氧化膜的同时减少氧化铝的卷入，提高了板材后续的加工性能；薄板坯连续铸轧工艺属于短流程生产工艺，由于铝水凝固过程中冷却速度高达100～1000℃/s，属于典型的亚快速凝固，具有合金元素过饱和固溶、微观组织均质细晶及化学成分均匀等优势。组织的均质细晶特点具有遗传性，能够提高产品强度和成型性能。同时，省去半连续铸造、铣面、均匀化热处理、热粗轧、中间退火等工序，生产工艺周期由原来的20天缩短到目前的0.5天，成材率由原来的不足70％提高到目前的90％以上，能耗降低50％以上，生产成本降低30％以上，减少碳/硫化物等污染物排放50％以上，符合节能减排、提高材料利用率的要求，产生巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明设备的工业化产线布置示意图；
图2为本发明薄板坯连续铸轧-补热均温-热连轧的生产工艺流程图；
图3为1100铝合金薄板坯的按传统铸轧方法连续铸轧过程生产的带坯微观组织照片；
图4为1100铝合金薄板坯的按实施例2方法制备的薄板坯的微观组织照片；
图5为3003铝合金薄板坯按传统铸轧方法连续铸轧过程生产的带坯微观组织照片；
图6为3003铝合金薄板坯按实施例3方法制备的薄板坯的微观组织照片；
图7为5182铝合金薄板坯的按传统铸轧方法连续铸轧过程生产的带坯微观组织照片；
图8为5182铝合金薄板坯的按实施例4的方法制备的薄板坯的微观组织照片；
图9为6022铝合金薄板坯按传统铸轧方法的连续铸轧过程生产的带坯微观组织照片；
图10为6022铝合金薄板坯按实施例5的方法制备的薄板坯的微观组织照片；
图11为7075铝合金薄板坯按传统铸轧方法的连续铸轧过程生产的带坯微观组织照片；
图12为7075铝合金薄板坯按实施例6的方法制备的薄板坯的微观组织照片。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的的工业化产线布置，如图1所示：熔炼炉静置保温炉-过滤装置-除气装置-流槽-连续铸轧机-夹送辊-分剪机-卷曲机-铝卷快速运输系统-隧道炉-开卷机-三机架热连轧机-剪切机-卷曲机，根据产能配置，连续铸轧产线可以为多条；其对应设备结构示意图如图2所示，包括：铝合金熔炼炉1，静置保温炉2，过滤箱3，除气箱4，流槽5，连续铸轧机6，夹送辊7，第一分剪机8，第一双卷取机9，快速运送辊道10，隧道炉11，双开卷机12，三机架热连轧机13，第二分剪机14，第二双卷取机15。其中，过滤箱与除气箱布置在精致保温炉后，过滤箱采用陶瓷板过滤装置；除气装置采用SNIF石墨转子旋转喷吹除气；硅酸铝材质的铸嘴布置于铸轧机的入口处，铸嘴中心线等于或者略低于两个轧辊的中心线，用于将铝合金熔体输入到由轧辊与铸嘴组成的铸轧区内；铸轧辊为两个，垂直对称布置，分为上铸轧辊和下铸轧辊，铸轧辊包括辊芯和辊套两部分，辊芯上开有沟槽，内部通冷却水；夹送辊布置于铸轧机之后，对铸轧出的高温板坯进行热平整，待卷取机卷曲的铸轧卷达到一定尺寸后，剪切机剪断板坯，进行下一个铸轧卷的卷曲；为了匹配铸轧机与三机架热连轧的生产效率，在进入热连轧之前设置有隧道式保温炉，以满足多卷铸轧卷的同时补热与均温；三机架热连轧机将补热后的铸轧卷进行多道次，连续压下，获得具有一定厚度的铝合金热轧卷；为了减轻铝合金铸轧的中心线偏析缺陷，铸轧辊间设置的最小辊缝≥15mm，以期后续加工过程具有较高的压下率，较好的，辊缝设置为为15-100mm。
采用上述设备制备铝合金板带材的方法，采用如下步骤进行：
(1)熔炼、精炼：
按照所铸1100、3003、5182、6022、7075系铝合金薄板坯的标准成分配料，放入熔炼炉中进行熔炼，先将纯铝锭全部熔化后，再依次加入所需中间合金，随后将铝水转移到保温静置炉中进行静置处理，当静置炉中的铝水温度为710～750℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，降温后获得温度稳定的精炼铝合金熔体；
(2)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑等的水冷铸辊对精炼铝水进行双辊式薄板坯连续铸轧。轧辊直径为Φ500～1200mm，辊套厚度为20～40mm，为了防止水垢的产生，轧辊进口水的温度25℃～35℃，轧辊出口水的温度宜30～35℃，冷却水压力设定为0.2Mpa～0.4Mpa。精炼铝水的浇注温度为650～730℃，铸轧速度为0.3～35m/min，获得厚度为15～100mm的连续铸轧薄板坯，为了立板成功以及板带的表面质量，优选的熔体浇注温度为675～720℃，铸轧速度为0.3～1.5m/min，如果熔体温度低于675℃或铸轧速度低于0.3m/min，熔体散热过快，熔体在铸嘴内提前凝固，造成铸嘴堵塞或板带变形量过大，边裂缺陷严重；如果熔体温度高于720℃或者速度大于1.5m/min，熔体在铸轧区内来不及凝固，造成跑汤，立板失败或板带表面出现热带缺陷，降低了板带的表面质量。
(3)热平整：
在铸轧机的出口处可以设置一对具有热平整功能的夹送辊，对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度200～600℃，优选为300～500℃，平整压下量最大为3％～20％，优选为5％～10％，获得板形、厚度良好的薄板坯铸轧卷，卷取后进入隧道炉或保温炉中进行补热均温，其中，夹送辊的最大作用是可以减小带坯的裂纹倾向，提高板带的表面光洁度和表面精度。
(4)隧道炉补热均温：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度300℃～600℃，控温精度±3～5℃，储卷数量≥5卷，优选为10～20卷，有效长度≥15m，优选为30～40mm，同时实现薄板坯的再结晶组织调控与粗大一次结晶相的分解。有了保温炉的补热处理，不需要将铸轧速度与多机架热连轧速度进行严格的匹配，提高了板带的加工效率与速率。
(5)热连轧：
根据产能配置，薄板坯铸轧卷在隧道炉中保温时间范围为10-30h，开卷进行热精轧。为了获得完全的再结晶组织，降低热轧机的轧制负荷，消除热轧产品的轧制应力，开轧温度宜最低为350℃，优选为350℃～420℃；终轧温度最低为200℃，优选为225℃～275℃；热轧变形量70％～90％，道次压下率最大为50％，获得厚度为2～10mm，优选为3～6mm的成品/半成品热轧卷，为产品的后续冷轧提供足够的变形率。
实施例2
本实施例中是对1100铝合金薄板坯，连续铸轧结合热连轧生产铝合金板材工艺及方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
(1)熔炼、精炼：
按照1100铝合金标准成分配料，按重量百分比计(wt％)(Si+Fe):0.95，Cu:0.05～0.20，Zn:0.10，Mn:0.035，Al：余量。将工业纯铝、铝硅、铝铜等中间合金等比例称重，放入熔炼炉中进行熔炼。先将工业纯铝锭全部熔化后，再依次加入上述中间合金，将铝水转移到保温静置炉中进行静置，当静置炉中的铝水温度为710℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，然后降温至700℃再静置1小时，获得温度稳定的精炼铝水；
(2)熔体输送：
将熔体通过流槽输送至连续铸轧机，将熔体温度控制在685℃±2℃，流槽内液面高度控制为110mm；铸轧速度为1.2m/min；
(3)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑的双辊式薄板坯连续铸轧装置；辊套采用炮钢材质，给定上下铸轧辊缝为15mm，铸嘴上下嘴扇开口度为40mm，铸轧辊直径为Φ860mm，辊面宽度1000mm；铸轧速度为1.2m/min，为了防止水垢的产生，冷却水压力设定为0.4Mpa，轧辊进口水温约25℃～35℃，轧辊出口水温宜30～35℃；待立板成功后，通过观察铸轧板坯的边部质量来微调铸轧速度，确定使得板坯边部光亮、无裂纹，稳定铸轧速度，开始连续生产。
(4)热平整：
在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊,对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度约400℃，平整压下量约为8％，获得板形、厚度良好的薄板坯铸轧卷；
(5)隧道炉：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度范围420℃，同时实现薄板坯再结晶组织以及Al-Fe-Si等粗大一次结晶相的调控。隧道炉的保温补热处理，无需要将铸轧速度与多机架热连轧速度进行严格的匹配，提高了板带的加工效率与速率。
(6)热连轧
薄板坯铸轧卷在箱式炉中保温一段时间后，开卷进行热精轧，三机架热连轧道次压下率分别为30％，40％，50％，控制热终轧温度为225±5℃，获得厚度为3mm的成品/半成品热轧卷，相比较传统铸造方法，采用本发明生产的铝合金板坯，生产成本降低2000元/吨以上，成本降低30％以上(数据来源云南某冶金集团)。
如图3所示为1100铝合金薄板坯采用传统方法制备获得的带坯微观组织照片，如图4所示为本实施例方法制备的薄板坯的带坯微观组织照片；结果说明传统方法制备的板材由于其对称凝固的特性，存在明显的中心偏析或者分散型偏析，采用本发明生产的铝合金板材，无明显的带状偏析缺陷，提高了板材后续的深冲加工性能，降低了缺陷处的开裂几率。
实施例3
本实施例是针对3003铝合金薄板坯，进行连续铸轧结合热连轧生产铝合金板材工艺，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
(1)熔炼、精炼：
按照3003铝合金标准成分配料(wt％)Si:0.6，Cu:0.1，Zn:0.1，Mn:1.2，Fe:0.7，Al：余量，将工业纯铝、铝硅、铝铜等中间合金等比例称重，放入熔炼炉中进行熔炼，待铝锭全部熔化后，依次加入上述中间合金，将铝水转移到保温静置炉中进行静置，当静置炉中的铝水温度为710～750℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，，然后降温至700℃再静置1小时，获得温度稳定的精炼铝水；
(2)熔体输送：
将熔体通过流槽输送至连续铸轧机，将熔体温度控制在690℃±2℃，流槽内液面高度110mm；铸轧速度为1.0m/min；
(3)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑的双辊式薄板坯连续铸轧装置；辊套采用炮钢材质，给定上下铸轧辊缝为40mm，铸嘴上下嘴扇开口度为110mm，铸轧辊直径为Φ860mm；铸轧速度为1.0m/min，为了防止水垢的产生，冷却水压力设定为0.4Mpa，轧辊进口水温约25℃，轧辊出口水温宜33℃；待立板成功后，通过观察铸轧板坯的边部质量来微调铸轧速度，确定使得板坯边部光亮、无裂纹的铸轧速度后，进行连续生产；
(4)热平整：
在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊，对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度约450℃，平整压下量约为5％，获得板形、厚度良好的铸轧薄板坯；
(5)隧道炉：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度570℃～580℃，消除晶内偏析及MnAl6一次晶的形态不规则。有了隧道炉的补热均温处理，降低了板材在深冲时的开裂几率，提高了板带的质量。
(6)热连轧
薄板坯铸轧卷在箱式炉中保温一段时间后，开卷进行热精轧，三机架热连轧道次压下率分别为30％，40％，50％，控制热终轧温度大于200℃，获得厚度为6mm的成品/半成品热轧卷。本发明省去了传统铝合金板材生产方法的铸造、均匀化处理、切头、铣面、热粗轧等过程，生产周期由原来的20天。缩短到目前的12h，成材率92％以上。
如图5所示为传统铸轧方法制备的板坯的微观组织照片；如图6为本实施例方法制备的薄板坯的微观组织照片；结果表明，采用本发明连续铸轧装置和方法制备的铝合金中厚板坯，与普通铸轧板坯相比，板材的变形量明显增加，无明显的带状偏析，组织均匀细小。
实施例4
本实施例为针对5182铝合金薄板坯，进行连续铸轧结合热连轧生产铝合金板材的方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
(1)熔炼、精炼：
按照5182铝合金标准成分配料(wt％)Mg:4.5，Si:0.20，Cu:0.15，Zn:0.25，Mn:0.35，Cr:0.10，Fe:0.35，Ti:0.10，Al：余量，将工业纯铝、铝硅、铝铜等中间合金等比例称重，放入熔炼炉中进行熔炼，待铝锭全部熔化后，依次加入上述中间合金，将铝水转移到保温静置炉中进行静置，当静置炉中的铝水温度为710℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，。然后降温至700℃再静置1小时，降温获得温度稳定的精炼铝水；
(2)熔体输送：
将熔体通过流槽输送至连续铸轧机，将熔体温度控制在695℃±2℃；
(3)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑的双辊式薄板坯连续铸轧装置；辊套采用高强高导Cu-Cr合金材质，给定上下铸轧辊缝为20mm，铸嘴上下嘴扇开口度为90mm，铸轧辊直径为Φ860mm；铸轧速度为0.6m/min，为了防止水垢的产生，冷却水压力设定为0.4Mpa，轧辊进口水温约25℃，轧辊出口水温宜30～35℃；待立板成功后，通过观察铸轧板坯的边部质量来微调铸轧速度，确定使得板坯边部光亮、无裂纹的铸轧速度后，进行连续生产；
(4)热平整：
在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊,对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度约400℃，平整压下量约为5％，获得板形、厚度良好的铸轧薄板坯，卷取后进入保温炉中进行补热均温。
(5)隧道炉：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度460℃，同时实现薄板坯的再结晶组织调控。有了隧道炉的补热处理，不需要将铸轧速度与多机架热连轧速度进行严格的匹配，提高了板带的加工效率与速率。
(6)热连轧
薄板坯铸轧卷在箱式炉中保温一段时间后，开卷进行热精轧，三机架热连轧道次压下率分别为30％，40％，40％，控制热终轧温度为250±5℃，获得厚度为5mm的成品/半成品热轧卷。
如图7为传统铸轧方法制备的板坯的微观组织照片；如图8为实施例4方法制备的薄板坯的微观组织照片；结果说明传统铸轧方法生产的板材存在明显的偏析缺陷，采用本发明技术生产的铝合金板材，增加了板材的变形量，偏析缺陷明显减轻，组织均匀细小。
实施例5
本实施例是针对6022铝合金薄板坯，进行连续铸轧结合热连轧生产铝合金板材的方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
(1)熔炼、精炼：
按照6022铝合金标准成分配料(wt％)Si:1.0，Cu:0.10，Zn:0.01，Mn:0.01，Mg:0.8，Fe:0.1，Al：余量，将工业纯铝、铝硅、铝铜等中间合金等比例称重，先将铝锭放入熔炼炉中进行熔炼，待铝锭全部熔化后，依次加入上述中间合金，将铝水转移到保温静置炉中进行静置，当静置炉中的铝水温度为710℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，。然后降温至700℃再静置1小时，获得温度稳定的精炼铝水；
(2)熔体输送：
将熔体通过流槽输送至连续铸轧机，将熔体温度控制在685℃±2℃，流槽内液面高度为110mm；
(3)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑的双辊式薄板坯连续铸轧装置；辊套采用高强高导Cu-Cr合金材质，给定上下铸轧辊缝为25mm，铸嘴上下嘴扇开口度为100mm，铸轧辊直径为Φ860mm；铸轧速度为0.6m/min，为了防止水垢的产生，冷却水压力设定为0.4Mpa，轧辊进口水温约25℃，轧辊出口水温宜30～35℃；待立板成功后，通过观察铸轧板坯的边部质量来微调铸轧速度，确定使得板坯边部光亮、无裂纹的铸轧速度后，进行连续生产；
(4)热平整：
在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊,对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度约400℃，平整压下量约为5％，获得板形、厚度良好的铸轧薄板坯，卷取后进入隧道炉或保温炉中进行补热均温，夹送辊的最大作用是可以减小带坯的裂纹倾向，提高板带的表面光洁度和表面精度。
(5)隧道炉：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度460℃，同时实现薄板坯的再结晶组织调控。有了保温炉的补热处理，不需要将铸轧速度与多机架热连轧速度进行严格的匹配，提高了板带的加工效率与速率。
(6)热连轧
薄板坯铸轧卷在箱式炉中保温一段时间后，开卷进行热精轧，三机架热连轧道次压下率分别为30％，40％，50％，控制热终轧温度275±5℃，获得厚度为5mm的成品/半成品热轧卷。
如图9为传统铸轧方法制备的板坯的微观组织照片；如图10为实施例5的方法制备的薄板坯的微观组织照片；结果说明传统铸轧方法生产的板材存在明显的偏析缺陷，采用本发明的装置和方法生产的铝合金板材，变形量显著增加，偏析缺陷明显减轻，组织均匀细小。
实施例6
本实施例是针对7075铝合金薄板坯，进行连续铸轧结合热连轧生产铝合金板材的方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
(1)熔炼、精炼：
按照7075铝合金标准成分配料(wt％)Cu:1.64，Zn:5.62，Mg:2.72，Cr:0.24，Fe:0.1，Si:0.4，Al：余量，将工业纯铝、纯镁、纯锌等合金等比例称重，放入熔炼炉中进行熔炼，待铝锭全部熔化后，依次加入上述中间合金，将铝水转移到保温静置炉中进行静置，当静置炉中的铝水温度为710±5℃时，进行熔体净化处理，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹除气处理+陶瓷板过滤除渣处理，可以显著降低铸轧板坯中气孔的形成及大尺寸夹杂的含量，提高铸坯的质量，。然后降温至700℃再静置1小时，获得温度稳定的精炼铝水；
(2)熔体输送：
将熔体通过流槽输送至连续铸轧机，将熔体温度控制在675℃±2℃；
(3)制备连续铸轧薄板坯：
采用表面有纳米石墨涂层润滑的双辊式薄板坯连续铸轧装置；辊套采用高强高导Cu-Cr合金材质，给定上下铸轧辊缝为20mm，铸嘴上下嘴扇开口度为105mm，铸轧辊直径为Φ860mm；铸轧速度为0.4m/min，为了防止水垢的产生，冷却水压力设定为0.4Mpa，轧辊进口水温约25℃，轧辊出口水温宜30～35℃；待立板成功后，通过观察铸轧板坯的边部质量来微调铸轧速度，确定使得板坯边部光亮、无裂纹的铸轧速度后，进行连续生产；
(4)热平整：
在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊,对得到的铸轧薄板坯进行热平整，平整温度约400℃，平整压下量约为6％，获得板形、厚度良好的薄板坯铸轧卷，卷取后进入隧道炉中进行补热均温
(5)隧道炉：
将薄板坯铸轧卷在隧道炉中进行补热均温处理，保温温度420℃，同时实现薄板坯的再结晶组织调控。有了保温炉的补热处理，不需要将铸轧速度与多机架热连轧速度进行严格的匹配，提高了板带的加工效率与速率。
(6)热连轧
薄板坯铸轧卷在箱式炉中保温一段时间后，开卷进行热精轧，三机架热连轧道次压下率分别为40％，50％，50％，控制热终轧温度275±5℃获得厚度为3mm的成品/半成品热轧卷。
如图11所示为传统铸轧方法制备的板坯的微观组织照片；如图12所示为本实施例6的方法制备的薄板坯的微观组织照片，结果表明，通过本发明生产工艺流程和方法制备的铝合金中厚板坯，与普通铸轧板坯相比，无中心线偏析且组织更细化，均匀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、按照所铸铝合金薄板坯的标准成分配料，先将铝锭全部熔化后，依次加入所需中间合金，随后将铝水转移到保温静置炉中进行静置处理，降温后获得温度稳定的精炼铝合金熔体；
S2、采用表面有纳米石墨涂层润滑的水冷铸辊对所述精炼铝合金熔体进行双辊式薄板坯连续铸轧，获得厚度为15～100mm的连续铸轧薄板坯；
S3、在铸轧机的出口处设置一对具有热平整功能的夹送辊，对得到的连续铸轧薄板坯进行热平整，获得板形、厚度良好的薄板坯铸轧卷；
S4、将所述薄板坯铸轧卷在隧道炉或保温炉中进行补热均温处理，
S5、薄板坯铸轧卷在隧道炉中保温后，开卷进行热精轧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述铝合金薄板坯包括1100、3003、5182、6022、7075系铝合金薄板坯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的熔体净化处理具体指采用SNIF旋转喷吹进行除气处理；采用陶瓷板进行过滤除渣处理。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述保温静置炉的温度为710～750℃，静置时间为0.5～1.5h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述水冷铸辊的轧辊直径为Φ500～1200mm，辊套厚度为20～40mm，轧辊进口水的温度为25℃～35℃，轧辊出口水的温度设定30～35℃，冷却水压力设定为0.2Mpa～0.4Mpa，所述精炼铝合金熔体的浇注温度为650～730℃，所述铸轧的速度为0.3～35m/min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精炼铝合金熔体的浇注温度为675～720℃，所述铸轧的速度为0.3～1.5m/min。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所热平整的温度为200～600℃，平整压下量范围为3％～20％。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所热平整的温度为300～500℃，平整压下量最大为5％～10％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述补热均温处理的保温温度300℃～600℃，控温精度±3～5℃，储卷数量10～20卷，有效长度30～35m。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，所述开卷进行热精轧的开轧温度340～350℃，终轧温度180～200℃，热轧变形量70％～90％，道次压下率最大为50％，获得厚度为2～10mm的成品/半成品热轧卷。
CN201910804548.4A 2019-06-28 2019-08-28 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法 Active CN110373560B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019105777067 2019-06-28
CN201910577706.7A CN110184486A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110373560A true CN110373560A (zh) 2019-10-25
CN110373560B CN110373560B (zh) 2021-05-04

Family

ID=67724183

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910577706.7A Withdrawn CN110184486A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法
CN201910804548.4A Active CN110373560B (zh) 2019-06-28 2019-08-28 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910577706.7A Withdrawn CN110184486A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN110184486A (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114107760B (zh) * 2020-08-26 2023-01-20 宝山钢铁股份有限公司 一种颗粒增强7xxx铝合金薄带及其制备方法
CN112355259B (zh) * 2020-11-09 2022-04-19 中铝材料应用研究院有限公司 一种铝合金薄板液态连续凝固成型的制备装置及制备方法
CN112522553B (zh) * 2020-12-01 2022-01-25 吉林大学 高性能Al-Mg-Si合金及其制备方法
CN115449658B (zh) * 2022-08-16 2023-10-24 洛阳龙鼎铝业有限公司 一种8011l合金铸轧坯料无裂边生产工艺

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204555A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Toyota Motor Corp アルミニウム鋳造合金の結晶粒微細化剤の製造方法
CN101190491A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 辽宁科技大学 双辊连铸镁合金薄板的控轧方法及装置
CN102248139A (zh) * 2011-07-09 2011-11-23 中国铝业股份有限公司 一种生产3005铝塑带材坯料的连续铸轧工艺
CN102266924A (zh) * 2011-07-09 2011-12-07 中国铝业股份有限公司 一种生产5005铝塑带材坯料的连续铸轧工艺
US20120039745A1 (en) * 2011-03-15 2012-02-16 Sun Xing Chemical & Metallurgical Materials (Shenzhen) Co., Ltd. Grain refiner for magnesium and magnesium alloys and method for producing the same
CN102851550A (zh) * 2012-09-04 2013-01-02 江阴新仁科技有限公司 一种超级电容器电池正极铝合金箔及其铸热连轧工艺
CN103111590A (zh) * 2013-03-05 2013-05-22 山东信通铝业有限公司 一种铝合金板的铸轧方法
CN105397045A (zh) * 2015-12-21 2016-03-16 东北大学 一种铝合金板坯的铸轧装置及铸轧方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204555A (ja) * 1997-01-17 1998-08-04 Toyota Motor Corp アルミニウム鋳造合金の結晶粒微細化剤の製造方法
CN101190491A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 辽宁科技大学 双辊连铸镁合金薄板的控轧方法及装置
US20120039745A1 (en) * 2011-03-15 2012-02-16 Sun Xing Chemical & Metallurgical Materials (Shenzhen) Co., Ltd. Grain refiner for magnesium and magnesium alloys and method for producing the same
CN102248139A (zh) * 2011-07-09 2011-11-23 中国铝业股份有限公司 一种生产3005铝塑带材坯料的连续铸轧工艺
CN102266924A (zh) * 2011-07-09 2011-12-07 中国铝业股份有限公司 一种生产5005铝塑带材坯料的连续铸轧工艺
CN102851550A (zh) * 2012-09-04 2013-01-02 江阴新仁科技有限公司 一种超级电容器电池正极铝合金箔及其铸热连轧工艺
CN103111590A (zh) * 2013-03-05 2013-05-22 山东信通铝业有限公司 一种铝合金板的铸轧方法
CN105397045A (zh) * 2015-12-21 2016-03-16 东北大学 一种铝合金板坯的铸轧装置及铸轧方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110373560B (zh) 2021-05-04
CN110184486A (zh) 2019-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110373560A (zh) 一种薄板坯连续铸轧生产高性能铝合金板带材的方法
CN107502787B (zh) 一种新能源电池盖防爆阀用铝合金带材及其制备方法
CN103320727B (zh) 一种铝合金中厚板制备方法
CN108220692B (zh) 一种高强度减薄拉深用铝合金板材的制备方法
CN105177327A (zh) 5xxx系高镁铝合金ｏ态板材的制备方法
WO2020052625A1 (zh) 一种超薄热轧带钢的生产方法
CN101664792A (zh) 电解铝液直接铸轧生产低铁低硅3004合金工程化工艺
CN111254329A (zh) 一种6061铝合金中厚板的轧制工艺
CN106319292A (zh) 一种化妆品镜面铝盖用铝板、铝带的生产方法
CN104060132A (zh) 一种新型铝合金及连续铸轧制造高深冲性铝箔的方法
WO2020030040A1 (en) Production of twin-roll cast and hot rolled steel strip
CN109609816A (zh) 一种高光高亮阳极氧化铸造板的制备工艺
CN113005337A (zh) 一种容器箔坯料的制造方法
CN107419140A (zh) 电池壳体用高延伸铝合金带材的制造方法
JP5945370B2 (ja) 結晶粒が微細化されたアルミニウム−亜鉛−マグネシウム−銅合金板材の製造方法
CN109576617A (zh) 一种6系铝合金精密铸造淬火板的制备方法
CN113667849A (zh) 一种电池用铝箔的高效生产工艺
DING et al. Twin-roll strip casting of magnesium alloys in China
Di et al. New processing technology of twin roll strip casting of AZ31B magnesium strip
CN114101612B (zh) 一种喷射铸轧高性能7xxx铝合金薄带的制备方法
RU2799885C2 (ru) Способ изготовления сверхтонкой горячекатаной стальной полосы
CN115354198B (zh) 一种海洋船舶工业用电池组电池壳铝片的制备方法
CN114107762B (zh) 一种薄带连铸高性能7xxx铝合金薄带的制备方法
CN219402895U (zh) 一种Al-Zn-Mg-Cu合金焊丝的制造设备
CN114107764B (zh) 一种喷射铸轧7xxx铝合金薄带及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant