鋁及鋁合金雙輥鑄軋熱連軋方法

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1、·82·2008年全國鋁合金熔鑄技術(shù)交流會文集鋁及鋁合金雙輥鑄軋一熱連軋方法秋海濱1’2，張明2(1．黑龍江同禹傲思鋁業(yè)股份有限公司。黑龍江大慶163316；2．北京圣實冶金設(shè)備有限公司。北京100071)摘要：為獲得高品質(zhì)、高產(chǎn)量的鋁及鋁合金鑄軋板坯，提出以較高的鑄軋速度，生產(chǎn)厚度>12mm的鑄軋板坯，并進(jìn)行連續(xù)大壓下量的熱連軋的新方法，及適用于該方法的鑄嘴傾角可調(diào)的偏心異徑雙輥鑄軋．熱連軋一剪切．卷取生產(chǎn)線。關(guān)鍵詞：鋁合金；鑄軋板坯；鑄軋機(jī)由雙輥式連續(xù)鑄軋機(jī)直接把鋁及鋁合金液體生產(chǎn)成板帶的方法有多種形式。1846年英國

2、人貝塞麥(Bessemer)提出從兩個旋轉(zhuǎn)輥上方澆鑄金屬液，通過一對內(nèi)部具有水循環(huán)冷卻作用的鑄軋輥輥縫間隙，結(jié)晶、凝固、變形后從下邊引出帶坯的方法?，受當(dāng)時技術(shù)水平的限制，此法沒有獲得成功。1951年美國的亨特．道格拉斯(Hunter．Douglas)兩家公司聯(lián)合，將生產(chǎn)方式改為下鑄式，并改善了兩輥的冷卻方式，采用了可控制金屬液靜壓力的前箱，創(chuàng)立了雙輥式板帶連續(xù)鑄軋機(jī)L2J，因下鑄式鑄軋機(jī)供料嘴安裝調(diào)整十分不便，1962年亨特公司提出了鑄軋輥中心線與水平線成150夾角的傾斜式鑄軋機(jī)，見圖1，繼而法國的斯卡爾(Scal)公司

3、研制出稱之為3C(ContinuosCasterBetweenCylinders)法的雙輥水平式鑄軋機(jī)舊J，見圖20卜前箱；2-鑄軋嘴；3-鑄軋機(jī)圖l亨特鑄軋機(jī)示意圖1一前箱；2-鑄軋嘴；3-鑄軋機(jī)圖2斯卡爾鑄軋機(jī)示意圖板帶雙輥鑄軋是在一個狹小的空間里，數(shù)秒鐘內(nèi)完成澆鑄、凝固、軋制變形、出坯這一系列復(fù)雜的流變和物理化學(xué)過程，典型的鑄軋區(qū)長度L是由鑄造區(qū)(冷卻區(qū)Ll加結(jié)晶區(qū)k)與軋制變形區(qū)k共同組成的。鑄軋區(qū)的長度與鑄軋輥直徑、鑄軋方式及工藝條件等有關(guān)，但鑄軋輥直徑起主要作用【4J，增加鑄軋區(qū)長度，加大了冷卻面積，進(jìn)而可提高

4、鑄軋速度和增加板厚，但受鑄軋輥直徑和冷卻強(qiáng)度有限這一固有特征的制約，澆鑄厚度大于12mm、固液兩相線溫差大于45。C的鋁合金，以及鑄坯速度大于1．5m／rain是很困難的，這也是當(dāng)今世界各國雙輥式鑄軋機(jī)科研人員致力于突破的課題。目前雙輥板帶連續(xù)鑄軋機(jī)的產(chǎn)品厚度在5mm～12mm、鑄軋速度在0．8m／rain～1．5r11／2008年全國鋁合金熔鑄技術(shù)交流會文集·83·min、加工變形率在15％～45％之間。與熱軋工藝相比，鑄軋工藝還存在生產(chǎn)的產(chǎn)品：材料范圍窄、板材硬度高、深沖性不好、針孔多、箔軋時易斷帶、產(chǎn)量和板材尺寸精度

5、低等缺陷，同時，雙輥式鑄軋機(jī)無法對板厚及板形進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，生產(chǎn)的板材厚差較大，無法精確的獲得所要得到的板坯厚度，板坯厚度超過12mm后卷取困難。中國專利申請CNl258574公開了一種“鋁帶(坯)鑄軋．中溫連軋法”【5]，它由現(xiàn)行鑄軋機(jī)生產(chǎn)出常規(guī)帶坯，并利用帶坯尚有3000C左右的余溫經(jīng)過1～3架中溫連軋機(jī)軋制，再由卷取機(jī)卷繞成帶卷。該發(fā)明解決了板厚、板差及板形在線調(diào)節(jié)的問題，提高了板材尺寸精度，但仍然沒有解決雙輥鑄軋機(jī)固有特征所帶來的缺陷?，F(xiàn)行世界各國的雙輥鋁板連續(xù)鑄軋機(jī)，基本上未采用熱連軋的方式，這是受雙輥鑄軋機(jī)本身固

6、有特征的限制，使串聯(lián)熱溫軋機(jī)失去了實際意義?，F(xiàn)有鑄軋機(jī)如前所述：速度低、板厚有限，增加熱連軋對提高產(chǎn)量無大的幫助，反而增加了設(shè)備投資，降低了鑄軋機(jī)運行的可靠性。鑄軋機(jī)本身對板材的加工變形率已基本滿足使其變成纖維組織的要求№J，加之后續(xù)的冷軋及退火工藝則完全滿足了這一要求，因此，串聯(lián)熱軋機(jī)對提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量(細(xì)化和均勻晶粒)和機(jī)械強(qiáng)度也無大的幫助。這也是為什么鑄軋機(jī)不能取代傳統(tǒng)熱軋及后人又大力研究連鑄連軋的重要原因。1一前箱；2-鑄軋嘴；3-鑄軋機(jī)；4一潤滑機(jī)構(gòu)；5-導(dǎo)向輥；6-夾持輥；7-1·熱軋機(jī)；8-2。熱軋機(jī)；9-

7、剪切機(jī)；10一卷取機(jī)圖3偏心異徑雙輥鑄軋．熱連軋生產(chǎn)線為了克服現(xiàn)有雙輥鑄軋機(jī)的固有缺陷，提出～種顯著增大鑄軋區(qū)長度和冷卻強(qiáng)度，并改善鑄軋條件的生產(chǎn)鋁及鋁合金板坯的方法及設(shè)備。具體方案是設(shè)計一種如圖3所示的：鑄嘴傾角可調(diào)的偏心異徑雙輥鑄軋．熱連軋生產(chǎn)線，圖中的鑄嘴傾角在00。+190的范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，鑄軋機(jī)上輥直徑小于下輥直徑，上輥直徑與下輥直徑的比值在l：1．2～1．8之間，同時上輥的長徑比在1：2．0～2．8之間，上、下輥之間有一個偏心值e，偏心值在120mill～260mm之間。偏心異徑鑄軋輥配合相應(yīng)的鑄嘴傾角，提供

8、了一種增大鑄造區(qū)長度，而減少軋制變形區(qū)增長幅度的方法。圖4是0650／0850millx1450mm規(guī)格的鑄嘴傾角可調(diào)的偏心異徑雙輥鑄軋機(jī)(以下簡稱新鑄軋機(jī))，鑄軋區(qū)長度L的劃分示意圖，它由冷卻區(qū)Ll、結(jié)晶區(qū)k與軋制變形區(qū)k共同組成，以生產(chǎn)20mm的板厚為例，偏心值e=200mm，變形量E=20％，鑄嘴