CN115846424B - 一种用于高通量连铸连轧铝合金板材温度控制装置及工艺 - Google Patents

一种用于高通量连铸连轧铝合金板材温度控制装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，包括连续铸造机、激光对射发射器K、控制器、喷淋头和喷淋系统。液态铝合金金属熔体经连续铸造机后冷却凝固形成连续铸造的连铸板坯，板坯经托举台面控制连铸坯走向后穿插于牵引机的内部并延伸至连轧机上，位于连续铸造机和牵引机之间设置有激光对射发射器K。本发明通过对高通量连铸连轧条件下的不同系列铝合金所要求的综合性能指标进行区分，相应的设计出并控制不同系列高通量连铸连轧铝合金板材连铸板坯连轧温度。预设连轧温度可以使不同系列铝合金综合性能达到产品质量标准，并减少内部缺陷及减轻偏析等问题。喷淋系统的流速(或流量)控制可减少冷却液(乳液)的损耗，降低成本，达到节能减排的目的。

Description

一种用于高通量连铸连轧铝合金板材温度控制装置及工艺
技术领域
本发明属于铝合金板材加工领域，具体地说是一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺。
背景技术
纯铝在实际中应用较少，实际生产中通过在纯铝中加入各种不同含量的合金元素(如Mn、Mg、Cu、Ti等)制备出性能优异的铝合金。因其具有比强度高、塑性良好、导电性优异、成本较低、容易回收再利用等特点，符合我国目前科技发展提倡的绿色环保、节能减排、保护生态环境等理念，所以广泛应用于轨道交通、空天飞行、电子设备、食品、医疗等领域。然而不同系列铝合金用途差异较大，5052铝板常用作各种汽车零部件、钣金件、汽车飞机等机械部件。3003+Zn铝板常用作汽车散热器翅片芯部材料。8011铝板常用作铝箔，其性能明显高于纯铝箔，在铝箔应用方面较为广泛。1080铝板要保证良好的成形性，广泛应用于导电材、化学工业容器、反射板等。
传统的铝合金板材轧制中采用的热连轧工艺技术和设备投资较大，投资回报时间较长，生产工序繁杂。目前高通量连铸连扎技术生产流程短，速度快，工序相对较少，但是该过程中热连轧温度对铝合金力学性能影响极为关键。温度过高，尽管合金容易轧制，但最终性能难以达到出厂标准；温度过低，轧制容易造成轧板开裂等问题。同时，由于不同类型板材产品成分、组织和出厂性能指标的不同，不同类型的板材对热连轧温度的要求不同。因而，亟待开发一种用于高通量连铸连轧铝合金板材温度控制装置及工艺，满足不同系列铝板产品对其综合性能的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，实现高通量连铸连轧铝合金板材生产加工的正常进行，满足不同系列铝板对其综合性能的要求等问题。
一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，包括连续铸造机、激光对射发射器K、激光对射接收器G、控制器、喷淋头、喷淋系统、第一红外测温系统和第二红外测温系统，所述连续铸造机包含两条“HC3、HC4”型钢带，且连续铸造机上有连续铸造的连铸板坯，所述板坯经托举台面控制连铸坯走向后穿插于牵引机的内部并延伸至三连轧机上，位于所述连续铸造机和牵引机之间设置有激光对射发射器K和激光对射接收器G。所述激光对射发射器K和激光对射接收器G与控制器通过电线相连接，所述喷淋系统包括手动阀门D0、第一电磁阀门D1、第二电磁阀门D2和喷淋头，喷淋系统设置在连续铸造机与连轧机之间靠近连续铸造机部分，所述手动阀门D0、第一电磁阀门D1和第二电磁阀门D2皆与控制器电性相连接，所述手动阀门D0、第一电磁阀门D1和第二电磁阀门D2的出口端通过管道连通在同一个喷淋头上，所述喷淋头设置有多组。
一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，所述温度控制装置包括一套喷淋系统，喷淋系统设置在连续铸造机与连轧机之间靠近连续铸造机部分。所述喷淋系统在连铸坯及轧件纵向方向处设置有多个喷淋头。所述板材温度控制装置包括板材牵引机，连铸坯及轧件通过板材牵引机在牵引辊上实现移动。所述喷淋系统使用的冷却液为润滑性金属冷却液，乳液流量取决于设置的喷淋速度。
一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，所述温度控制装置使用场景为高通量连铸连轧法生产铝合金过程中，生产具体装置包括连续铸造机、三连轧机、板材牵引机、牵引辊、铝铸坯等。所述温度控制装置中连铸坯及轧件通过板材牵引机在牵引辊上实现移动。所述温度控制装置包括激光对射发射器K、激光对射接收器G、控制器、喷淋头、喷淋管道、红外测温装置等。激光对射发射器K与激光对射接收器G分别设置在三连轧机前，并与控制器相连。
如上述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，喷淋供给管道设置有相应的手动阀门和电磁阀门，控制器控制的电磁阀门收到信号后将自动打开。所述喷淋系统使用的冷却液为润滑性金属冷却液。
如上述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，所述连铸连轧铝合金板材包括但不限于5052、3003+Zn、1080、8011铝合金。所述连铸连轧铝合金板材厚度为19mm～3.8mm。
进一步的，喷淋系统参数可自由设置，且喷淋供给管道设置有相应的手动阀门和电磁阀门，控制器控制的电磁阀门收到信号后将自动打开，喷淋速度由第一电磁阀门和第二电磁阀门协同控制，手动阀门可由人工自行控制。
进一步的，喷淋系统使用的冷却液为JR3A金属专用润滑性乳化膏冷却液。
进一步的，连铸连轧铝合金板材包括但不限于5052、3003+Zn、1080、8011铝合金。所述连铸连轧铝合金连铸板坯及板材厚度为19mm～3.8mm。
进一步的，包括如下步骤：
S1、经合金化、除气、扒渣后的铝液经过铸嘴流入连续铸造机中两条“HC3、HC4”型宽幅循环转动上下对应的铸造钢带内，连铸速度在110m/min，连铸坯的宽度为1980mm，铸坯厚度为19mm，误差范围为±1mm，经过喷淋系统处，由红外测温装置对连铸坯的温度进行初测，获取初轧温度T1；
S2、初测温度后的连铸板坯带由于重力产生下弯，经托举装置调整后向上弯曲，产生一次弯曲，随着连铸板坯带前进过程因重力原因再次向下，并逐渐产生二次弯曲，随后连铸板坯带经牵引辊调节后送入三连轧机中，将铸坯经过三次轧制，每次压下率大于30％，得到成品；
S3、当连铸板坯二次弯曲的高度超过激光对射发射器K2(2)和激光对射接收器G2(3)所处高度H2时，喷淋系统开始按照一定喷淋速度喷淋乳液，喷淋速度由第一电磁阀门(6)和第二电磁阀门(7)协同控制，随着喷淋过程的进行，连铸板坯二次弯曲的高度会逐渐下降，当连铸板坯二次弯曲的高度低于激光对射发射器K1(2)和激光对射接收器G1(3)所处高度H1时，喷淋系统停止喷淋；
S4、根据连铸板坯二次弯曲的高度高于H2和低于H1时分别对应的初测温度，从而获取不同板材对应的初轧温度和喷淋乳液喷淋速度；
S5、第三道次轧制前通过红外测温仪测量温度，获取终轧温度T2，通过喷淋系统对轧件的终轧温度进行控制，最终得到3.8mm板材，再对板材进行热处理得到成品进行综合性能检测；
S6、异常情况处理：1)如果连铸板坯二次弯曲的高度高于H2，即使初轧温度T1或终轧温度T2处于经验最佳值范围，仍然继续喷淋，直到连铸板坯二次弯曲的高度低于H1；2).如果喷淋装置喷淋速度出现异常，使用手动阀门人工调节。
一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，是在如上述一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺中实现；
(1)经铸造机生产的铸坯经传送带传送至三连轧机前时具有一定的余温。
(2)轧制温度对铝合金板材偏析及综合性能均有一定程度的影响，不同合金所需轧制温度一般不同且热轧温度对性能影响的波动范围较大。
(3)可以针对实际生产中不同牌号5052、3003+Zn、1080、8011铝合金通过喷淋实现不同的连轧温度要求。
进一步的，对于5052铝合金，初轧温度T1一般为460～480℃，终轧温度T2一般为400～420℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为2m/s。经此工艺中终轧温度处理后，5052铝合金发生再结晶，合金组织近似等轴晶且晶粒尺寸均匀，宏观上改善板材表面橘皮和麻点等缺陷，成品板材的拉伸强度和屈服强度均降低，而伸长率增加，且板材成卷铝达到100％，成形性能(杯突和折弯)达到出厂标准，翘曲情况完全消失。
如上述的一种用于高通量连铸连轧铝合金板材连铸板坯连轧温度控制工艺，其特征在于：对于3003+Zn铝合金，初轧温度T1一般为500～520℃，终轧温度T2一般为350～400℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为1m/s。经此工艺中终轧温度处理后，3003+Zn铝合金的再结晶时间缩短，晶粒长大速率较小，得到与O态材料接近的力学性能，且板材成卷铝达到100％，成形性能(杯突和折弯)达到出厂标准，翘曲情况完全消失。
进一步的，对于1080铝合金，初轧温度T1一般为420～480℃，终轧温度T2一般为350～380℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为1.5m/s。经此工艺中终轧温度处理后，1080铝合金延伸率得到大幅增加，在其作为空调箔的应用场景下综合性能得到提高。
进一步的，对于8011铝合金，初轧温度T1一般为360～400℃，终轧温度T2一般为300～340℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为3m/s。经此工艺中终轧温度处理后，拉伸强度达到140MPa，延伸率达到8％，成卷率性能达到100％，翘曲情况完全消失，明显优于纯铝，广泛应用于建材。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果：
1、本发明通过对不同系列铝合金所要求的综合性能指标进行区分，相应的设计出不同系列铝合金连轧温度。预设热轧温度可以使不同系列铝合金综合性能达到出厂标准，并减少金属内部夹杂物，内部缺陷及减轻偏析等问题。喷淋系统的流速控制可减少冷却液(乳液)的损耗，降低成本，符合节能减排的环保要求。
2、该装置解决了以往高通量连铸连轧因热轧温度无法精准控制而导致板材表面质量差、偏析严重、力学性能未达到出厂要求等问题以及喷淋系统的流速控制可减少冷却液(乳液)的损耗，降低成本，符合节能减排的环保理念。
附图说明
图1是本发明主视结构示意图；
图2是本发明喷淋头结构示意图。
图中：1、连续铸造机；2、激光对射发射器K；3、激光对射接收器G；4、控制器；5、手动阀门D0；6、第二电磁阀门D1；、7第二电磁阀门D2；8、板坯；9、牵引机；10、连轧机；11、喷淋头；12、托举台面；13、第一红外测温装置；14、第二红外测温装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中选用5052铝合金化学成分按质量百分比计：Mg：2.50％，Si：0.25％，Fe：0.40％，Cr：0.20％，Al：余量。
本发明提供了一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，它包括如下步骤：
(1)将喷淋系统处铝合金种类设置为Al5052，乳液开始自循环，传送带输送功率为10m/min，喷淋系统装置满负载运作。
(2)9个喷淋头输送乳液，喷淋速度为2m/s。
(3)经喷淋系统后处在合适温度的铸坯经传送带送至初轧机中进行初轧。
实施例2
本实施例中选用3003+Zn铝合金化学成分按质量百分比计：Zn：1.50％，Si：0.70％，Fe：0.50％，Mn：1.30％，Cu：0.15％，Al：余量。
本发明提供了一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，它包括如下步骤：
(1)将喷淋系统处铝合金种类设置为Al3003+Zn，乳液开始自循环，传送带输送功率为10m/min，喷淋系统装置满负载运作。
(2)9个喷淋头输送乳液，喷淋速度为1m/s。
(3)经喷淋系统后处在合适的温度的铸坯经传送带送至初轧机中进行初轧。
实施例3
本实施例中选用1080铝合金化学成分按质量百分比计：Zn：0.03％，Si：0.15％，Fe：0.15％，Cu：0.03％，Al：余量
本发明提供了一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，它包括如下步骤：
(1)将喷淋系统处铝合金种类设置为Al1080，乳液开始自循环，传送带输送功率为10m/min，喷淋系统装置半负载运作。
(2)4个喷淋头输送乳液，喷淋速度为1.5m/s。
(3)经喷淋系统后处在合适的温度的铸坯经传送带送至初轧机中进行初轧。
实施例4
本实施例中选用8011铝合金化学成分按质量百分比计：Si：0.90％，Fe：1.00％，Mn：0.20％，Cu：0.10％，Al：余量。
本发明提供了一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制工艺，它包括如下步骤：
(1)将喷淋系统处铝合金种类设置为Al8011，乳液开始自循环，传送带输送功率为10m/min，喷淋系统装置半负载运作。
(2)4个喷淋头输送乳液，喷淋速度为3m/s。
(3)经喷淋系统后处在合适的温度的铸坯经传送带送至初轧机中进行初轧。
本发明的实施方式是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制装置，包括连续铸造机(1)、激光对射发射器K(2)、激光对射接收器G(3)、控制器(4)、喷淋头(11)、喷淋系统、第一红外测温系统(13)和第二红外测温系统(14)，其特征在于：所述连续铸造机(1)包含两条“HC3、HC4”型钢带，液态铝合金金属熔体经连续铸造机(1)后冷却凝固形成连续铸造的连铸板坯(8)，所述板坯(8)经托举台面控制连铸坯走向后穿插于牵引机(9)的内部并延伸至三连轧机(10)上，位于所述连续铸造机(1)和牵引机(9)之间设置有激光对射发射器K(2)和激光对射接收器G(3)；所述激光对射发射器K(2)和激光对射接收器G(3)与控制器(4)通过电线相连接；所述喷淋系统包括手动阀门(5)、第一电磁阀门(6)、第二电磁阀门(7)和喷淋头(11)；所述手动阀门(5)、第一电磁阀门(6)和第二电磁阀门(7)皆与控制器(4)电性相连接；所述手动阀门(5)、第一电磁阀门(6)和第二电磁阀门(7)的出口端通过管道连通在同一个喷淋头(11)上，所述喷淋头(11)设置有多组；所述红外测温系统分为喷淋系统处红外测温装置（13）和三连轧第三道次轧制前的红外测温装置（14）；
所述喷淋系统使用的冷却液为润滑性金属冷却液；
所述连铸连轧铝合金连铸板坯包括但不限于5052铝合金、3003+Zn铝合金、1080铝合金、8011铝合金；
该装置的控制工艺，包括如下步骤：
S1、经合金化、除气、扒渣后的铝液经过铸嘴流入连续铸造机中两条“HC3、HC4”型宽幅循环转动上下对应的铸造钢带内，连铸速度在110m/min，连铸坯的宽度为1980mm，铸坯厚度为19mm，误差范围为±1mm，经过喷淋系统处，由红外测温装置对连铸坯的温度进行初测，获取初轧温度T1；
S2、初测温度后的连铸板坯带由于重力产生下弯，经托举装置调整后向上弯曲，产生一次弯曲，随着连铸板坯带前进过程因重力原因再次向下，并逐渐产生二次弯曲，随后连铸板坯带经牵引辊调节后送入三连轧机中，将铸坯经过三次轧制，每次压下率大于30％，得到成品；
S3、当连铸板坯二次弯曲的高度超过激光对射发射器K2(2)和激光对射接收器G2(3)所处高度H2时，喷淋系统开始按照一定喷淋速度喷淋乳液，喷淋速度由第一电磁阀门(6)和第二电磁阀门(7)协同控制，随着喷淋过程的进行，连铸板坯二次弯曲的高度会逐渐下降，当连铸板坯二次弯曲的高度低于激光对射发射器K1(2)和激光对射接收器G1(3)所处高度H1时，喷淋系统停止喷淋；
S4、根据连铸板坯二次弯曲的高度高于H2和低于H1时分别对应的初测温度，从而获取不同板材对应的初轧温度和喷淋乳液喷淋速度；
S5、第三道次轧制前通过红外测温仪测量温度，获取终轧温度T2，通过喷淋系统对轧件的终轧温度进行控制，最终得到3.8mm板材，再对板材进行热处理得到成品进行综合性能检测；
S6、异常情况处理：1)如果连铸板坯二次弯曲的高度高于H2，即使初轧温度T1或终轧温度T2处于经验最佳值范围，仍然继续喷淋，直到连铸板坯二次弯曲的高度低于H1；2).如果喷淋装置喷淋速度出现异常，使用手动阀门人工调节。
2.如权利要求1所述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制装置，其特征在于：所述5052铝合金，初轧温度T1为460～480℃，终轧温度T2为400～420℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为2m/s。
3.如权利要求1所述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制装置，其特征在于：所述3003+Zn铝合金，初轧温度T1为500～520℃，终轧温度T2为350～400℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为1m/s。
4.如权利要求1所述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制装置，其特征在于：所述1080铝合金，初轧温度T1为420～480℃，终轧温度T2为350～380℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为1.5m/s。
5.如权利要求1所述的一种用于高通量连铸连轧铝合金连铸坯连轧温度控制装置，其特征在于：所述8011铝合金，初轧温度T1为360～400℃，终轧温度T2为300～340℃，传送带传输速度设置为10m/min，乳液喷淋速度设置为3m/s。
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