CN110695327B - 一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及喷射轧制技术领域，尤其是一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，利用热风机吹出的热风配合结晶辊上的贯通孔对两个结晶辊进行预热，并启动金属熔融喷射装置对金属材料进行熔融；随后将金属板带经过旋转的夹送辊进入两个结晶辊之间，然后再进入两个结晶辊下方的定位辊，以将整个金属板带拉直；金属板带进入两个结晶辊之间后，金属熔融喷射装置将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时以高速度将金属液滴喷射至结晶辊表面，并最终沉积于结晶辊表面形成沉积物层；金属板带进入两个结晶辊之间后，两个结晶辊表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带表面，直至完全凝固，本发明具有喷射轧制效果好的优点。

Description

一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法
技术领域
本发明涉及喷射轧制技术领域，尤其涉及一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法。
背景技术
喷射轧制工艺是将熔体雾化、喷射沉积、双辊铸轧结合为一体,在一步工序内从液态金属直接制备高性能金属板带材的一种薄带连铸连轧技术以,实现了高效、节能、短流程的喷射成形技术和轧制技术有机结合,符合绿色制造的方向。相关的文献实验结果表明沉积阶段的沉积物内部形成孔隙主要是由于液相不足引起的。当熔滴沉积时的平均固相分数为60~ 70%时，沉积材料具有较高的相对密度。轧辊的直径、轧辊转速、参考位置处最大质量通量、轧辊间距、.喷射距离对沉积层厚度和制备效率有较大的影响。在此基础上采取正交优化法对喷射轧制的主要工艺参数进行了优化。沉积物沿轧辊径向的降温速率较切向的降温速率大。工艺参数主要通过转变沉积物厚度和能否为系统提供能量来影响温度的分布。为系统提供能量(如提升接触时的初始温度，对轧辊表面预热等)，增加沉积层的厚度(如增大雾化锥中心的最大质量通量、减小轧辊转速等)， 可以使沉积材料在沉积阶段具有较低的降温速率，获得均匀的冷却和凝固条件。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在沉积物在结晶辊表面降温速率快，不能获得均匀的冷却和凝固条件，导致沉积物内部形成空隙的缺点，而提出的一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种铝合金复合板带的喷射轧制装置，包括两个结晶辊，两个所述结晶辊上方设置有一对夹送辊，两个所述结晶辊下方设置有一对定位辊，两个所述结晶辊正上方两侧设置有对称分布的两个金属熔融喷射装置，两个所述结晶辊上均沿径向开有若干贯通孔，每个所述结晶辊下部一侧均设置有与贯通孔相对应的热风机。
本发明还提出了一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，包括如下步骤：
S1、在进行喷射轧制，启动两个热风机，利用热风机吹出的热风配合结晶辊上的贯通孔对两个结晶辊进行预热，并启动金属熔融喷射装置对金属材料进行熔融；
S2、随后旋转的夹送辊将金属板带送入两个结晶辊之间，然后再进入两个结晶辊下方的定位辊，以将整个金属板带拉直；
S3、金属板带进入两个结晶辊之间后，金属熔融喷射装置使用混合气体通过线性喷嘴将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时以高速度将金属液滴喷射至结晶辊表面，并最终沉积于结晶辊表面形成沉积物层；
S4、金属板带进入两个结晶辊之间后，两个结晶辊表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带表面，直至完全凝固，在穿过定位辊后，形成铝合金复合板带。
优选的，步骤1中在对结晶辊进行预热时，热风机的出风温度控制在450-650℃。
优选的，步骤1中的金属熔融喷射装置中熔融的金属材料的熔体质量流率为0.04kg/s、熔体过热度为80K。
优选的，步骤3中的混合气体由氮气和氧气组成，混合气体的流率为380L/min,混合气体注射温度为750K，金属熔融喷射装置的喷射角度为20度。
优选的，混合气体中氧气占90%，氮气占10%。
优选的，在步骤3前，对金属板带预热，预热温度400～700℃。
优选的，步骤3中，金属板带穿带速度为20～50m/min，喷射复合金属雾化流量为12～18kg/min，雾化压力保持在0.3～0.6MPa。
本发明提出的一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，有益效果在于：通过设置两个热风机和两个结晶辊上开有的贯通孔，当热风机吹出的热风通过结晶辊时，可以更加快速均匀的对结晶辊进行加热，可以使沉积材料在沉积阶段具有较低的降温速率，获得均匀的冷却和凝固条件；通过采用由氮气占大部的混合气体来进行喷射，利用氮气这种惰性气体的保护使得合金的含氧量低,合金性能比常规铸锻材料有较大提高,工艺流程短,能源利用率高。
附图说明
图1为本发明提出的一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法的结构示意图。
图中：结晶辊1、金属板带2、定位辊3、夹送辊4、金属熔融喷射装置5、贯通孔6、热风机7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1，一种铝合金复合板带的喷射轧制装置，包括两个结晶辊1，两个结晶辊1上方设置有一对夹送辊4，两个结晶辊1下方设置有一对定位辊3，两个结晶辊1正上方两侧设置有对称分布的两个金属熔融喷射装置5，两个结晶辊1上均沿径向开有若干贯通孔6，每个结晶辊1下部一侧均设置有与贯通孔6相对应的热风机7。
本发明还提出了一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，包括如下步骤：
S1、在进行喷射轧制，启动两个热风机7，利用热风机7吹出的热风配合结晶辊1上的贯通孔6对两个结晶辊1进行预热，并启动金属熔融喷射装置5对金属材料进行熔融；
S2、随后旋转的夹送辊4将金属板带送入两个结晶辊1之间，然后再进入两个结晶辊1下方的定位辊3，以将整个金属板带2拉直；
S3、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，金属熔融喷射装置5使用混合气体通过线性喷嘴将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时以高速度将金属液滴喷射至结晶辊1表面，并最终沉积于结晶辊1表面形成沉积物层；
S4、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，两个结晶辊1表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带2表面，直至完全凝固，在穿过定位辊3后，形成铝合金复合板带。
步骤1中在对结晶辊1进行预热时，热风机7的出风温度控制在450-650℃。
步骤1中的金属熔融喷射装置5中熔融的金属材料的熔体质量流率为0.04kg/s、熔体过热度为80K。
步骤3中的混合气体由氮气和氧气组成，混合气体的流率为380L/min,混合气体注射温度为750K，金属熔融喷射装置5的喷射角度为20度。
混合气体中氧气占90%，氮气占10%。
在步骤3前，对金属板带2预热，预热温度400～700℃。
步骤3中，金属板带穿带速度为20m/min，喷射复合金属雾化流量为12kg/min，雾化压力保持在0.3MPa。
实施例2
参照图1，一种铝合金复合板带的喷射轧制装置，包括两个结晶辊1，两个结晶辊1上方设置有一对夹送辊4，两个结晶辊1下方设置有一对定位辊3，两个结晶辊1正上方两侧设置有对称分布的两个金属熔融喷射装置5，两个结晶辊1上均沿径向开有若干贯通孔6，每个结晶辊1下部一侧均设置有与贯通孔6相对应的热风机7。
本发明还提出了一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，包括如下步骤：
S1、在进行喷射轧制，启动两个热风机7，利用热风机7吹出的热风配合结晶辊1上的贯通孔6对两个结晶辊1进行预热，并启动金属熔融喷射装置5对金属材料进行熔融；
S2、随后旋转的夹送辊4将金属板带送入两个结晶辊1之间，然后再进入两个结晶辊1下方的定位辊3，以将整个金属板带2拉直；
S3、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，金属熔融喷射装置5使用混合气体通过线性喷嘴将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时以高速度将金属液滴喷射至结晶辊1表面，并最终沉积于结晶辊1表面形成沉积物层；
S4、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，两个结晶辊1表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带2表面，直至完全凝固，在穿过定位辊3后，形成铝合金复合板带。
步骤1中在对结晶辊1进行预热时，热风机7的出风温度控制在450-650℃。
步骤1中的金属熔融喷射装置5中熔融的金属材料的熔体质量流率为0.04kg/s、熔体过热度为80K。
步骤3中的混合气体由氮气和氧气组成，混合气体的流率为380L/min,混合气体注射温度为750K，金属熔融喷射装置5的喷射角度为20度。
混合气体中氧气占90%，氮气占10%。
在步骤3前，对金属板带2预热，预热温度400～700℃。
步骤3中，金属板带穿带速度为35m/min，喷射复合金属雾化流量为15kg/min，雾化压力保持在0.45MPa。
实施例3
参照图1，一种铝合金复合板带的喷射轧制装置，包括两个结晶辊1，两个结晶辊1上方设置有一对夹送辊4，两个结晶辊1下方设置有一对定位辊3，两个结晶辊1正上方两侧设置有对称分布的两个金属熔融喷射装置5，两个结晶辊1上均沿径向开有若干贯通孔6，每个结晶辊1下部一侧均设置有与贯通孔6相对应的热风机7。
本发明还提出了一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，包括如下步骤：
S1、在进行喷射轧制，启动两个热风机7，利用热风机7吹出的热风配合结晶辊1上的贯通孔6对两个结晶辊1进行预热，并启动金属熔融喷射装置5对金属材料进行熔融；
S2、随后旋转的夹送辊4将金属板带送入两个结晶辊1之间，然后再进入两个结晶辊1下方的定位辊3，以将整个金属板带2拉直；
S3、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，金属熔融喷射装置5使用混合气体通过线性喷嘴将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时以高速度将金属液滴喷射至结晶辊1表面，并最终沉积于结晶辊1表面形成沉积物层；
S4、金属板带2进入两个结晶辊1之间后，两个结晶辊1表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带2表面，直至完全凝固，在穿过定位辊3后，形成铝合金复合板带。
步骤1中在对结晶辊1进行预热时，热风机7的出风温度控制在450-650℃。
步骤1中的金属熔融喷射装置5中熔融的金属材料的熔体质量流率为0.04kg/s、熔体过热度为80K。
步骤3中的混合气体由氮气和氧气组成，混合气体的流率为380L/min,混合气体注射温度为750K，金属熔融喷射装置5的喷射角度为20度。
混合气体中氧气占90%，氮气占10%。
在步骤3前，对金属板带2预热，预热温度400～700℃。
步骤（3）中，金属板带穿带速度为50m/min，喷射复合金属雾化流量为18kg/min，雾化压力保持在0.6MPa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种铝合金复合板带的喷射轧制制备方法,其特征在于，包含铝合金复合板带的喷射轧制装置，铝合金复合板带的喷射轧制装置包括两个结晶辊（1），两个所述结晶辊（1）上方设置有一对夹送辊（4），两个所述结晶辊（1）下方设置有一对定位辊（3），两个所述结晶辊（1）正上方两侧设置有对称分布的两个金属熔融喷射装置（5），两个所述结晶辊（1）上均沿径向开有若干贯通孔（6），每个所述结晶辊（1）下部一侧均设置有与贯通孔（6）相对应的热风机（7）；
该铝合金复合板带的喷射轧制制备方法，包括如下步骤：
S1、进行喷射轧制，启动两个热风机（7），利用热风机（7）吹出的热风配合结晶辊（1）上的贯通孔（6）对两个结晶辊（1）进行预热，并启动金属熔融喷射装置（5）对金属材料进行熔融；
S2、随后旋转的夹送辊（4）将金属板带送入两个结晶辊（1）之间，然后再进入两个结晶辊（1）下方的定位辊（3），以将整个金属板带（2）拉直；
S3、金属板带（2）进入两个结晶辊（1）之间后，金属熔融喷射装置（5）使用混合气体通过线性喷嘴将熔融后的金属雾化成细小的液滴，同时将金属液滴喷射至结晶辊（1）表面，并最终沉积于结晶辊（1）表面形成沉积物层；
S4、金属板带（2）进入两个结晶辊（1）之间后，两个结晶辊（1）表面的沉积物层经过轧制致密化于金属板带（2）表面，直至完全凝固，在穿过定位辊（3）后，形成铝合金复合板带；
步骤1中在对结晶辊（1）进行预热时，热风机（7）的出风温度控制在450-650℃；
步骤1中的金属熔融喷射装置（5）中熔融的金属材料的熔体质量流率为0.04kg/s、熔体过热度为80K；
步骤3中的混合气体由氮气和氧气组成，混合气体的流率为380L/min,混合气体注射温度为750K，金属熔融喷射装置（5）的喷射角度为20度；
混合气体中氧气占90%，氮气占10%；
在步骤3前，对金属板带（2）预热，预热温度400～700℃；
步骤3中，金属板带（2）穿带速度为20～50m/min，喷射复合金属雾化流量为12～18kg/min，雾化压力保持在0.3～0.6MPa。
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