CN112620597A - 一种列控系统rbc机柜散热齿片用铝材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法；通过引入原位纳米增强颗粒对铝合金各项性能进行增强，同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原位纳米增强颗粒与基体相变质与细化的协同强化，室温拉伸强度提高15%的同时，保持良好的塑性与可焊性；通过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合场环境，促进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效果，同时加速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体在到铸轧机冷却凝固时温度、成分和组成均匀。
Description
技术领域
本发明涉及铝制产品的技术领域，具体涉及一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法。
背景技术
在列车运行过程中，需要根据列车的各种环境路况及突发状况做出对应控制，因而对应控制组件的要求相对较高，在长期工作后控制组件易产生发热，因而需要对其提供适合的散热装置以保证其正常工作，散热不当不仅影响控制组件的正常工作，严重时甚至会影响列车的正常运行。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2）确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比；
3）确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4）根据步骤1）中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液中混合的空气，根据步骤2）中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5）对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6）将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7）经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸轧机之间喷射；
8）双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷，再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘辊；
9）铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10）将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11）将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12）对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是否符合预设要求，并对步骤1）中建立的选材模型进行修正；
13）根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合金板材的制备提供依据;
14）将铝合金板材卷成型为相互配合的两瓣壳体，并在两瓣壳体之间的内部预留有冷却液流道；
15）将两瓣壳体相互固定连接，并根据所需散热温度确定通入冷却液流道内部的冷却液的温度；
16）经由冷却液入流口向冷却液流道内部注入冷却液，再经由冷却液出流口将冷却液流道内部的冷却液排出；
17）根据所需散热温度，调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间及冷却液经由冷却液入流口和冷却液出流口位置的流速。
进一步地，所述步骤2）中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入的原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种的混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm~100nm、向铝液中引入的原位纳米增强颗粒的体积分数为2-5%。
进一步地，所述步骤4）中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温度为780-870℃。
进一步地，所述步骤4）中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩气。
进一步地，所述步骤6）中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场和高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流为180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz。
进一步地，所述步骤9）中设置有轧制油控制模块，在轧制油控制模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时喷出。
进一步地，所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11）中对铝合金板材的抽检测试结果进行优化。
进一步地，所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置，所述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
进一步地，所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置，所述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
进一步地，所述步骤15）与16）之间还包括有预通入冷却液的步骤以排堵和预热；同时在所述步骤17）中，优先调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间，其次调节冷却液经由冷却液出流口位置的流速，最后调节冷却液经由冷却液入流口位置的流速。
本发明的有益效果是：
（1）通过引入原位纳米增强颗粒对铝合金各项性能进行增强，同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原位纳米增强颗粒与基体相变质与细化的协同强化，室温拉伸强度提高15%的同时，保持良好的塑性与可焊性。
2）通过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合场环境，促进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效果，同时加速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体在到铸轧机冷却凝固时温度、成分和组成均匀。
3）突破了常规铝合金冷轧技术。在铝合金板材冷轧过程中引入智能控制技术，及时补充和更新轧制油，并保证与轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的有效匹配，从而保证冷轧板材质量的稳定性。
4）通过预通入冷却液的步骤以实现冷却液流道内部的排堵和预热，而优先调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间，其次调节冷却液经由冷却液出流口位置的流速，最后调节冷却液经由冷却液入流口位置的流速，可以尽可能提高冷却液的利用率，同时避免内部冷却液的阻塞。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，
一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，包括以下步骤：
1）选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2）确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比；
3）确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4）根据步骤1）中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液中混合的空气，根据步骤2）中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5）对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6）将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7）经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸轧机之间喷射；
8）双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷，再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘辊；
9）铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10）将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11）将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12）对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是否符合预设要求，并对步骤1）中建立的选材模型进行修正；
13）根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合金板材的制备提供依据；
14）将铝合金板材卷成型为相互配合的两瓣壳体，并在两瓣壳体之间的内部预留有冷却液流道；
15）将两瓣壳体相互固定连接，并根据所需散热温度确定通入冷却液流道内部的冷却液的温度；
16）经由冷却液入流口向冷却液流道内部注入冷却液，再经由冷却液出流口将冷却液流道内部的冷却液排出；
17）根据所需散热温度，调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间及冷却液经由冷却液入流口和冷却液出流口位置的流速。
具体地，所述步骤2）中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入的原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种的混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm~100nm、向铝液中引入的原位纳米增强颗粒的体积分数为2-5%，通过引入原位纳米增强颗粒对铝合金各项性能进行增强，同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原位纳米增强颗粒与基体相变质与细化的协同强化，保证形成的铝合金板材室温拉伸强度提高15%的同时，保持良好的塑性与可焊性。
具体地，所述步骤4）中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温度为780-870℃。
具体地，所述步骤4）中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩气，以排除内部空气的同时，保证良好的混合反应环境。
具体地，所述步骤6）中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场和高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流为180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz，通过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合场环境，促进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效果，同时加速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体在到铸轧机冷却凝固时温度、成分和组成均匀。
具体地，所述步骤9）中设置有轧制油控制模块，在轧制油控制模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时喷出，及时补充和更新轧制油，并保证与轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的有效匹配，从而保证冷轧板材质量的稳定性。
具体地，所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11）中对铝合金板材的抽检测试结果进行优化，从而保证经由轧制油喷射单元实时喷出的轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径等与当前轧制环境最匹配适宜，从而进一步保证形成的铝合金板材的性能。
具体地，所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置，所述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节，从而从不同的因素对喷射环境进行实时调节，以进一步保证冷轧板材质量的稳定性。
具体地，所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置，所述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节，从而在轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量出现变化时，能够以最快最有效的方式实现对应调节。
具体地，所述步骤15）与16）之间还包括有预通入冷却液的步骤以排堵和预热；同时在所述步骤17）中，优先调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间，其次调节冷却液经由冷却液出流口位置的流速，最后调节冷却液经由冷却液入流口位置的流速；可以尽可能提高冷却液的利用率，同时避免内部冷却液的阻塞。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2）确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比；
3）确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4）根据步骤1）中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液中混合的空气，根据步骤2）中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5）对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6）将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7）经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸轧机之间喷射；
8）双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷，再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘辊；
9）铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10）将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11）将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12）对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是否符合预设要求，并对步骤1）中建立的选材模型进行修正；
13）根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合金板材的制备提供依据;
14）将铝合金板材卷成型为相互配合的两瓣壳体，并在两瓣壳体之间的内部预留有冷却液流道；
15）将两瓣壳体相互固定连接，并根据所需散热温度确定通入冷却液流道内部的冷却液的温度；
16）经由冷却液入流口向冷却液流道内部注入冷却液，再经由冷却液出流口将冷却液流道内部的冷却液排出；
17）根据所需散热温度，调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间及冷却液经由冷却液入流口和冷却液出流口位置的流速。
2.根据权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入的原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种的混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm~100nm、向铝液中引入的原位纳米增强颗粒的体积分数为2-5%。
3.如权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温度为780-870℃。
4.如权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩气。
5.如权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场和高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流为180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz。
6.如权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤9）中设置有轧制油控制模块，在轧制油控制模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时喷出。
7.如权利要求6所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11）中对铝合金板材的抽检测试结果进行优化。
8.如权利要求6所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置，所述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
9.如权利要求8所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置，所述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
10.如权利要求1所述的一种列控系统RBC机柜散热齿片用铝材的制备方法，其特征在于：所述步骤15）与16）之间还包括有预通入冷却液的步骤以排堵和预热；同时在所述步骤17）中，优先调节冷却液在冷却液流道内部的存储时间，其次调节冷却液经由冷却液出流口位置的流速，最后调节冷却液经由冷却液入流口位置的流速。
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