本發(fā)明涉及鋁合金鑄軋裝備及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種立式半固態(tài)鑄軋裝置及鑄軋方法。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)用高品質(zhì)鋁合金板帶材的供料方式主要有直冷鑄造法、鑄軋法和連鑄連軋法。其中，直冷鑄造法的工序主要包括：半連續(xù)鑄錠、切頭、銑面、加熱、熱軋、中間退火、冷軋、熱處理等，生產(chǎn)工序繁多，多次的加熱導(dǎo)致能量消耗高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低，設(shè)備投資大；(臥式雙輥)鑄軋法是將一對(duì)逆向旋轉(zhuǎn)的水冷鑄軋輥?zhàn)鳛榻Y(jié)晶器，省去了中間的切頭、銑面、再加熱、熱軋、中間退火等工序，由液態(tài)金屬直接澆入兩輥縫之間加工成金屬成品或半成品的一種加工工藝，在鑄軋輥的冷卻和一定壓力的軋制作用下，可以直接生產(chǎn)出6mm－8mm厚的板帶；連鑄連軋法是將一對(duì)相向旋轉(zhuǎn)內(nèi)部水冷的薄鋼帶作為結(jié)晶器，將液態(tài)金屬直接澆入兩條鋼帶之間加工成半成品板坯的一種加工工藝，板坯厚度約為15mm－23mm，在板坯出口處設(shè)置二機(jī)架或三機(jī)架熱連軋機(jī)，以降低板坯的厚度，隨后對(duì)熱軋后的板坯進(jìn)行卷曲。綜上，與直冷鑄造法和連鑄連軋法相比，鑄軋法具有短流程、低能耗、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、投資小等優(yōu)勢(shì)。

但是，工業(yè)上制備合金元素含量高的合金板坯時(shí)，由于所添加的合金元素種類較多，含量較高，因此存在嚴(yán)重的宏觀偏析及微觀偏析現(xiàn)象；此外，傳統(tǒng)的臥式雙輥鑄軋法生產(chǎn)板坯的速度為0.7m/min－1.2m/min，鑄軋速度相對(duì)還是較慢，可變范圍較窄，從而對(duì)鋁合金板材的生產(chǎn)效率還是有所影響；并且，水平設(shè)置的流槽導(dǎo)致鋁合金熔體流動(dòng)速度較慢，當(dāng)鋁合金熔體固相率較高時(shí)，容易造成鑄嘴堵塞，鑄軋失敗。

因此，從而提供一種生產(chǎn)效率高、鑄嘴堵塞風(fēng)險(xiǎn)低、且能夠避免宏觀偏析及微觀偏析現(xiàn)象的鑄軋裝置及鑄軋方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種立式半固態(tài)鑄軋裝置及鑄軋方法，以解決現(xiàn)有的鑄軋法生產(chǎn)效率較低、鑄嘴容易堵塞且存在嚴(yán)重的宏觀偏析及微觀偏析現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種立式半固態(tài)鑄軋裝置，包括：平臺(tái)，所述平臺(tái)的上端設(shè)有流槽；所述平臺(tái)的下端設(shè)有鑄嘴，且所述鑄嘴與所述流槽連通；所述鑄嘴的出口處水平對(duì)稱設(shè)置有左鑄軋輥和右鑄軋輥，且所述鑄嘴的出口高度在所述左鑄軋輥和所述右鑄軋輥的中心線以上；所述鑄嘴的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊；所述左鑄軋輥和所述右鑄軋輥的輥套內(nèi)部均通有冷卻水。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述左鑄軋輥連通有左冷卻模塊，所述右鑄軋輥連通有右冷卻模塊；所述左冷卻模塊和所述右冷卻模塊管路上均設(shè)置有水流調(diào)節(jié)器。

其中，所述鑄嘴臨近所述左鑄軋輥和所述右鑄軋輥處分別設(shè)置有側(cè)封板。

具體地，所述流槽上設(shè)置有加熱器。

進(jìn)一步地，所述左鑄軋輥與所述右鑄軋輥之間的開(kāi)口度為0.5mm－20mm。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述左鑄軋輥和所述右鑄軋輥的下方還設(shè)有導(dǎo)引板，所述導(dǎo)引板的末端設(shè)有剪切裝置，且所述剪切裝置位于水平輥道支架上；所述水平輥道支架上且位于所述剪切裝置的下游還裝設(shè)有軋機(jī)，所述軋機(jī)與所述剪切裝置之間鋪設(shè)有水平輥道。

其中，所述立式半固態(tài)鑄軋裝置還包括：脈沖電源裝置，所述脈沖電源裝置通入所述流槽內(nèi)；所述脈沖電源裝置的頻率為10Hz－50Hz，電流密度為0.1－0.5A/mm²。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置，包括：平臺(tái)，平臺(tái)的上端設(shè)有流槽；平臺(tái)的下端設(shè)有鑄嘴，且鑄嘴與流槽連通；鑄嘴的出口處水平對(duì)稱設(shè)置有左鑄軋輥和右鑄軋輥，且鑄嘴的出口高度在左鑄軋輥和右鑄軋輥的中心線以上；鑄嘴的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊；左鑄軋輥和右鑄軋輥的輥套內(nèi)部均通有冷卻水。由此分析可知，本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中，由于鑄嘴的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊，因此能夠使得半固態(tài)熔體的流量和溫度在軋輥的寬度方向上均勻分布，由于鑄嘴兩側(cè)設(shè)置有左、右冷卻模塊及左、右鑄軋輥，且左、右冷卻模塊及左、右鑄軋輥內(nèi)部均通有冷卻水，因此能夠通過(guò)控制內(nèi)部冷卻水的流量來(lái)控制半固態(tài)熔體的固相率；同時(shí)，立式鑄軋充分發(fā)揮了半固態(tài)漿料的流動(dòng)性能，并以普通臥式鑄軋幾倍的速度進(jìn)行鑄軋生產(chǎn)，從而能夠得到特殊微觀組織的鋁合金板帶材；并且，立式半固態(tài)鑄軋法制備的鋁合金板帶材，其中心線合金元素偏析缺陷明顯減輕，從而本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置能夠在提高板帶材生產(chǎn)效率的同時(shí)，顯著降低熔體的過(guò)熱度，獲得與傳統(tǒng)鑄軋方法不同的近球形或者非樹(shù)枝晶微觀組織，改善了板帶的中心線合金元素偏析缺陷，并能夠有效地細(xì)化晶粒，最終提高板帶材的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明還提供一種立式半固態(tài)鑄軋方法，使用了如上述任一項(xiàng)所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置，并包括如下步驟：將鋁合金料按照含量的比例進(jìn)行配料，并在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，隨后進(jìn)行除氣、精煉、扒渣后在靜置爐中將熔體進(jìn)行降溫，當(dāng)熔體溫度降至液相線的溫度附近時(shí)，將鋁合金熔體通過(guò)所述流槽輸送入所述鑄嘴，進(jìn)行立板，立板成功后將鑄軋速度提高并進(jìn)行穩(wěn)定鑄軋；同時(shí)，控制熔體到達(dá)所述鑄嘴入口時(shí)的溫度，并控制流入所述左鑄軋輥和所述右鑄軋輥輥套內(nèi)的冷卻水流量、鑄軋速度和所述鑄嘴中的所述分流塊高度。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，具體包括如下步驟：配料熔煉：根據(jù)所需要的鋁合金板帶材的設(shè)計(jì)成分，將含有要添加各種合金元素的中間合金進(jìn)行配比和稱重，待所述熔煉爐的爐溫升至200℃后，將坩堝內(nèi)襯刷上二氧化鈦保護(hù)層，放入純鋁原料，當(dāng)鋁液溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，按順序加入各中間合金并保溫，使中間合金可以充分熔化，之后對(duì)熔化好的熔體進(jìn)行扒渣、攪拌，轉(zhuǎn)入所述靜置爐靜置后，對(duì)熔體進(jìn)行精煉除氣處理；烘烤流槽：采用液化氣噴槍加熱設(shè)備對(duì)所述流槽進(jìn)行烘烤，烘烤時(shí)間約為10min，待所述流槽變紅，并充分預(yù)熱干燥、無(wú)潮氣，溫度高于鋁合金熔體時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行鑄軋；鑄軋：將經(jīng)過(guò)精煉和除氣處理的鋁合金熔體通過(guò)干燥的所述流槽導(dǎo)入所述鑄嘴，進(jìn)行立板操作，通過(guò)對(duì)鑄軋速度的控制，使得鑄軋板帶的表面形成具有一定厚度的凝固殼。

其中，單位寬度鑄軋輥冷卻水流量為0.06m³＊h/mm－1.36m³＊h/mm，鑄軋速度為1.0m/min－70m/min，鑄軋溫度為600℃－660℃，鑄軋區(qū)長(zhǎng)度為60mm－120mm。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的立式半固態(tài)鑄軋方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋方法，使用了如上述任一項(xiàng)所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置，并包括如下步驟：將鋁合金料按照含量的比例進(jìn)行配料，并在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，隨后進(jìn)行除氣、精煉、扒渣后在靜置爐中將熔體進(jìn)行降溫，當(dāng)熔體溫度降至液相線的溫度附近時(shí)，將鋁合金熔體通過(guò)流槽輸送入鑄嘴，進(jìn)行立板，立板成功后將鑄軋速度提高并進(jìn)行穩(wěn)定鑄軋；同時(shí)，控制熔體到達(dá)鑄嘴入口時(shí)的溫度，并控制流入左鑄軋輥和右鑄軋輥輥套內(nèi)的冷卻水流量、鑄軋速度和鑄嘴中的分流塊高度。由此分析可知，本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋方法，通過(guò)控制適當(dāng)?shù)蔫T軋溫度、鑄軋速度、輥縫開(kāi)口度和冷卻條件的組合，從而能夠得到特殊微觀組織的鋁合金板帶材；并且，立式半固態(tài)鑄軋法制備的鋁合金板帶材，其中心線合金元素偏析缺陷明顯減輕，從而本發(fā)明提供的立式半固態(tài)鑄軋方法能夠在提高板帶材生產(chǎn)效率的同時(shí)，顯著降低熔體的過(guò)熱度，獲得與傳統(tǒng)鑄軋方法不同的近球形或者非樹(shù)枝晶微觀組織，改善了板帶的中心線合金元素偏析缺陷，并能夠有效地細(xì)化晶粒，最終提高板帶材的綜合力學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中立式鑄軋區(qū)的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法的生產(chǎn)工藝流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的AA6111鋁合金鑄軋板坯的微觀組織示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的AA6016鋁合金鑄軋板坯的微觀組織示意圖。

圖中：1－平臺(tái)；2－流槽；3－鑄嘴；41－左鑄軋輥；42－右鑄軋輥；5－側(cè)封板；6－加熱器；7－鑄軋板帶；8－剪切裝置；9－導(dǎo)引板；10－水平輥道支架；11－水平輥道；12－軋機(jī)；13－脈沖電源裝置；14－輥套；71－熔體；72－固液共存區(qū)；73－固相區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電氣連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種立式半固態(tài)鑄軋裝置，包括：平臺(tái)1，平臺(tái)1的上端設(shè)有流槽2；平臺(tái)1的下端設(shè)有鑄嘴3，且鑄嘴3與流槽2連通；鑄嘴3的出口處水平對(duì)稱設(shè)置有左鑄軋輥41和右鑄軋輥42，且鑄嘴3的出口高度在左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的中心線以上；鑄嘴3的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊(圖中未示出)；左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的輥套內(nèi)部均通有冷卻水。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置，如圖1和圖2所示，包括：平臺(tái)1，平臺(tái)1的上端設(shè)有流槽2；平臺(tái)1的下端設(shè)有鑄嘴3，且鑄嘴3與流槽2連通；鑄嘴3的出口處水平對(duì)稱設(shè)置有左鑄軋輥41和右鑄軋輥42，且鑄嘴3的出口高度在左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的中心線以上；鑄嘴3的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊(圖中未示出)；左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的輥套內(nèi)部均通有冷卻水。由此分析可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中，由于鑄嘴3的內(nèi)部沿寬度方向設(shè)置有分流塊，因此能夠使得半固態(tài)熔體的流量和溫度在軋輥的寬度方向上均勻分布，由于鑄嘴3兩側(cè)設(shè)置有左、右冷卻模塊及左、右鑄軋輥(41、42)，且左、右冷卻模塊及左、右鑄軋輥(41、42)內(nèi)部均通有冷卻水，因此能夠通過(guò)控制內(nèi)部冷卻水的流量來(lái)控制半固態(tài)熔體的固相率；同時(shí)，立式鑄軋充分發(fā)揮了半固態(tài)漿料的流動(dòng)性能，并以普通臥式鑄軋幾倍的速度進(jìn)行鑄軋生產(chǎn)，從而能夠得到特殊微觀組織的鋁合金板帶材；并且，立式半固態(tài)鑄軋法制備的鋁合金板帶材，其中心線合金元素偏析缺陷明顯減輕，從而本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置能夠在提高板帶材生產(chǎn)效率的同時(shí)，顯著降低熔體的過(guò)熱度，獲得與傳統(tǒng)鑄軋方法不同的近球形或者非樹(shù)枝晶微觀組織，改善了板帶的中心線合金元素偏析缺陷，并能夠有效地細(xì)化晶粒，最終提高板帶材的綜合力學(xué)性能。

此處需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，半固態(tài)金屬具有非枝晶的微觀組織結(jié)構(gòu)、成形力小、流動(dòng)性能好的特點(diǎn)，金屬半固態(tài)成形的特殊成形機(jī)理，決定了成形產(chǎn)品良好的內(nèi)部組織與整體性能。與傳統(tǒng)的鑄造成形相比，半固態(tài)金屬漿料中包含有球形的固相顆粒，減少了凝固收縮，并提高了補(bǔ)縮能力，從而能夠有效減輕或消除縮松傾向；同時(shí)，半固態(tài)鑄造時(shí)有一個(gè)平滑的液態(tài)充模界面，減輕了氣體包裹與氣泡的產(chǎn)生，也減輕了成分偏析，提高了材料的致密度、強(qiáng)度以及材料的均勻性。

此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中，鑄嘴3可以為上注式結(jié)構(gòu)，上注式結(jié)構(gòu)的鑄嘴3能夠充分發(fā)揮出半固態(tài)熔體的流動(dòng)性能，從而進(jìn)一步提高板帶材的綜合力學(xué)性能。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了使左鑄軋輥41和右鑄軋輥42輥套內(nèi)能夠循環(huán)流通有冷卻水，上述左鑄軋輥41和右鑄軋輥42可以通過(guò)輥套鉆孔，從而實(shí)現(xiàn)與左冷卻水箱和右冷卻水箱的循環(huán)流通。

為了提高左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的導(dǎo)熱性能，輥套可以為鈹銅材質(zhì)，且上述鑄嘴3的出口對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)鑄軋輥之間；同時(shí)，左冷卻模塊和右冷卻模塊(如圖3中鑄嘴3兩側(cè)的虛線箭頭所指)可以為金屬銅或銅合金材質(zhì)。

實(shí)際生產(chǎn)制造時(shí)，左冷卻模塊和右冷卻模塊可以為長(zhǎng)方體空腔結(jié)構(gòu)，且長(zhǎng)方體空腔結(jié)構(gòu)的對(duì)角線處可以分別設(shè)置有進(jìn)水口和出水口；具體地，該進(jìn)水口可以設(shè)置在長(zhǎng)方體空腔結(jié)構(gòu)的上部，出水口可以設(shè)置在長(zhǎng)方體空腔結(jié)構(gòu)的下部。

為了進(jìn)一步提高鑄嘴3的換熱能力，上述左冷卻模塊和右冷卻模塊管路上均可以設(shè)置有水流調(diào)節(jié)器，從而通過(guò)該水流調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)進(jìn)水口和/或出水口處的水流壓力值，進(jìn)而有效調(diào)節(jié)控制鑄嘴3的換熱能力，并控制熔體的固相率。

此處需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，內(nèi)部通有冷卻水的左、右冷卻模塊分別設(shè)置在鑄嘴3的兩側(cè)，能夠有效地將熔體傳遞給鑄嘴3的熱量及時(shí)地被冷卻水帶走，從而通過(guò)控制冷卻水的流量可以控制熔體的固相率。

其中，為了使熔體能夠較順利地進(jìn)入左鑄軋輥41和右鑄軋輥42之間，如圖1和圖2所示，上述鑄嘴3臨近左鑄軋輥41和右鑄軋輥42處可以分別設(shè)置有側(cè)封板5，從而通過(guò)該側(cè)封板5有效減小熔體流動(dòng)時(shí)的摩擦，進(jìn)而使其能夠較順暢地進(jìn)入兩輥之間。

具體地，為了保證熔體由熔煉爐中流出后、經(jīng)流槽2進(jìn)入鑄嘴3之前，依然能夠保持為較好地熔融狀態(tài)，如圖1和圖2所示，上述流槽2上設(shè)置有加熱器6，從而通過(guò)該加熱器6有效地對(duì)由熔煉爐中流出后的熔體繼續(xù)進(jìn)行保溫，使其依然能夠保持為較好地熔融狀態(tài)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中，上述左鑄軋輥41與右鑄軋輥42之間的開(kāi)口度可以為0.5mm－20mm，從而較好地控制熔體流經(jīng)兩輥之間時(shí)的流速。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了使鑄軋板帶7能夠較快地進(jìn)入剪切裝置8，如圖1所示，上述左鑄軋輥41和右鑄軋輥42的下方還可以設(shè)有(弧形)導(dǎo)引板9，從而通過(guò)該弧形的導(dǎo)引板9較好地引導(dǎo)鑄軋板帶7盡快進(jìn)入剪切裝置8；具體裝配時(shí)，導(dǎo)引板9的末端設(shè)有剪切裝置8，且剪切裝置8可以位于水平輥道支架10上水平放置，同時(shí)水平輥道支架10上且位于剪切裝置8的下游還可以依次間隔裝設(shè)有一個(gè)或多個(gè)軋機(jī)12，該軋機(jī)12與剪切裝置8、以及多個(gè)軋機(jī)12之間均可以鋪設(shè)有水平輥道11，從而通過(guò)軋機(jī)12對(duì)經(jīng)過(guò)剪切裝置8剪切后的板帶進(jìn)行連續(xù)軋制。

此處需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，對(duì)剪切過(guò)的板帶坯進(jìn)行軋制，能夠有效降低其板帶厚度，改善其表面質(zhì)量。

其中，為了防止晶粒細(xì)化劑的聚集，使其能夠更均勻地分布在熔體中，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置還可以包括：脈沖電源裝置13，該脈沖電源裝置13可以通入上述流槽2內(nèi)，且脈沖電源裝置13的頻率可以為10Hz－50Hz、電流密度可以為0.1－0.5A/mm²；具體地，脈沖電源裝置13可以設(shè)置在左、右鑄軋輥(41、42)的下方鑄軋板帶7的出口側(cè)，脈沖電源通過(guò)導(dǎo)線一端連接鋁液、另一端接觸鑄軋板帶7，從而通過(guò)攪拌合金熔體，以提高熔體溶質(zhì)的均勻性，細(xì)化微觀組織。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中立式鑄軋區(qū)的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置中立式鑄軋區(qū)可以包括：輥套14，對(duì)應(yīng)輥套14設(shè)置的鑄嘴3，由鑄嘴3流出并依次形成的熔體71、固液共存區(qū)72、固相區(qū)73和鑄軋板帶7。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法的生產(chǎn)工藝流程示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種立式半固態(tài)鑄軋方法，如圖1－3所示，使用了如上述任一項(xiàng)所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置，并如圖4所示，包括如下步驟：將鋁合金料按照含量的比例進(jìn)行配料，并在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，隨后進(jìn)行除氣、精煉、扒渣后在靜置爐中將熔體進(jìn)行降溫，當(dāng)熔體溫度降至液相線的溫度附近時(shí)，將鋁合金熔體通過(guò)流槽2輸送入鑄嘴3，進(jìn)行立板，立板成功后將鑄軋速度提高并進(jìn)行穩(wěn)定鑄軋；同時(shí)，控制熔體到達(dá)鑄嘴3入口時(shí)的溫度，并控制流入左鑄軋輥41和右鑄軋輥42輥套內(nèi)的冷卻水流量、鑄軋速度和鑄嘴3中的分流塊高度。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例所述的立式半固態(tài)鑄軋方法具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法，如圖1－3所示，使用了如上述任一項(xiàng)所述的立式半固態(tài)鑄軋裝置，并如圖4所示，包括如下步驟：將鋁合金料按照含量的比例進(jìn)行配料，并在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，隨后進(jìn)行除氣、精煉、扒渣后在靜置爐中將熔體進(jìn)行降溫，當(dāng)熔體溫度降至液相線的溫度附近時(shí)，將鋁合金熔體通過(guò)流槽2輸送入鑄嘴3，進(jìn)行立板，立板成功后將鑄軋速度提高并進(jìn)行穩(wěn)定鑄軋；同時(shí)，控制熔體到達(dá)鑄嘴3入口時(shí)的溫度，并控制流入左鑄軋輥41和右鑄軋輥42內(nèi)的冷卻水流量、鑄軋速度和鑄嘴3中的分流塊高度。由此分析可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法，通過(guò)控制適當(dāng)?shù)蔫T軋溫度、鑄軋速度、輥縫開(kāi)口度和冷卻條件的組合，從而能夠得到特殊微觀組織的鋁合金板帶材；并且，立式半固態(tài)鑄軋法制備的鋁合金板帶材，其中心線合金元素偏析缺陷明顯減輕，從而本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法能夠在提高板帶材生產(chǎn)效率的同時(shí)，顯著降低熔體的過(guò)熱度，獲得與傳統(tǒng)鑄軋方法不同的近球形或者非樹(shù)枝晶微觀組織，改善了板帶的中心線合金元素偏析缺陷，并能夠有效地細(xì)化晶粒，最終提高板帶材的綜合力學(xué)性能。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如圖1－3結(jié)合圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋方法具體可以包括如下步驟：配料熔煉：根據(jù)所需要的鋁合金板帶材的設(shè)計(jì)成分，將含有要添加各種合金元素的中間合金進(jìn)行配比和稱重，待所述熔煉爐的爐溫升至200℃后，將坩堝內(nèi)襯刷上二氧化鈦保護(hù)層(起到防止在高溫情況下熔體與不銹鋼坩堝發(fā)生化學(xué)反應(yīng))，放入純鋁原料，當(dāng)鋁液溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，按順序加入各中間合金并保溫，使中間合金可以充分熔化，之后對(duì)熔化好的熔體進(jìn)行扒渣、攪拌，轉(zhuǎn)入所述靜置爐靜置后，對(duì)熔體進(jìn)行精煉除氣處理；烘烤流槽2：采用液化氣噴槍加熱設(shè)備對(duì)流槽2進(jìn)行烘烤，烘烤時(shí)間約為10min，待流槽2變紅，并充分預(yù)熱干燥、無(wú)潮氣，溫度高于鋁合金熔體時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行鑄軋；鑄軋：將經(jīng)過(guò)精煉和除氣處理的鋁合金熔體通過(guò)干燥的流槽2導(dǎo)入鑄嘴3，進(jìn)行立板操作，通過(guò)對(duì)鑄軋速度的控制，使得鑄軋板帶7的表面形成具有一定厚度的凝固殼，此時(shí)鑄軋板帶7的內(nèi)部中心部位仍未完全凝固(以有效降低鑄軋力)。

其中，上述相關(guān)操作所對(duì)應(yīng)的參數(shù)具體可以為：?jiǎn)挝粚挾辱T軋輥冷卻水流量可以為0.06m³＊h/mm－1.36m³＊h/mm，鑄軋速度可以為1.0m/min－70m/min，鑄軋溫度可以為600℃－660℃，鑄軋區(qū)長(zhǎng)度可以為60mm－120mm。

通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置及鑄軋方法，所制得的鋁合金帶板的厚度通?？梢詾?mm－20mm。

下面列舉兩個(gè)具體實(shí)施例：

實(shí)施例一、

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的AA6111鋁合金鑄軋板坯的微觀組織示意圖。

一種鋁合金板帶材的立式半固態(tài)鑄軋裝置，如圖1所示，包括：加熱器6，流槽2，鑄嘴3，側(cè)封板5，通有冷卻水的左、右鑄軋輥(41、42)，弧形的導(dǎo)引板9，剪切裝置8，軋機(jī)12，水平輥道11，脈沖電源裝置13，鑄軋板帶7。

板帶厚度約為6mm的AA6111鋁合金板帶材的立式半固態(tài)鑄軋方法，具體操作步驟如下：

配料熔煉：按AA6111鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)成分(wt％)Si：1.20，Mg：0.7，Cu：0.7，Mn：0.2，F(xiàn)e：0.2，Ti：0.1，Al余量，將工業(yè)用純鋁錠、純鎂錠、鋁銅中間合金、鋁硅中間合金、錳劑、鐵劑及鋁鈦硼中間合金等按比例配比稱重，先將工業(yè)用純鋁錠放入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，溫度設(shè)定值為750℃，待純鋁錠全部熔化后，按順序加入上述各種中間合金和金屬添加劑，之后保溫1個(gè)小時(shí)左右，再對(duì)鋁液進(jìn)行扒渣和攪拌處理，然后將溫度降至690℃，轉(zhuǎn)移到靜置爐內(nèi)保溫1小時(shí)左右，進(jìn)行除氣，最后將靜置爐溫度設(shè)定為660℃進(jìn)行等溫處理。

熔體輸送：將在約為660℃溫度下保溫處理的鋁合金熔體，通過(guò)流槽2輸送至鑄嘴3，控制熔體在進(jìn)入輥縫前的溫度降至液相線以下或者附近范圍。

鑄軋：設(shè)定輥縫開(kāi)口度為6mm；鑄嘴3開(kāi)口度為5mm；冷卻水流量控制為50m³/h，冷卻水溫度控制為25℃；為了防止鑄軋開(kāi)始階段出現(xiàn)漏鋁現(xiàn)象，在輥縫下端插入引錠板；鑄軋起始速度設(shè)定為3m/min，隨著流槽2中鋁水的充滿，待立板成功后立刻將鑄軋速度提升至3.8m/min進(jìn)行穩(wěn)定的鑄軋；當(dāng)成功立板100mm左右后，開(kāi)啟脈沖電源裝置13，脈沖頻率30Hz，電流密度0.3A/mm²。

如圖5所示，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例一提供的的鑄軋裝置和方法制得的鋁合金板帶材，與傳統(tǒng)的臥式鑄軋方法相比，無(wú)明顯的中心線偏析缺陷，如(a)所示，且無(wú)明顯的樹(shù)枝晶定向生長(zhǎng)現(xiàn)象，微觀組織為退化的樹(shù)枝晶和近球形晶粒，如(b)所示。

實(shí)施例二、

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的AA6016鋁合金鑄軋板坯的微觀組織示意圖。

板帶厚度約為10mm的AA6016鋁合金板帶材的立式半固態(tài)鑄軋方法，具體操作步驟如下：

配料熔煉：按AA6016鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)成分(wt％)Si：1.20，Mg：0.7，Cu：0.2，Mn：0.2，F(xiàn)e：0.2，Ti：0.1，Al余量，將工業(yè)用純鋁錠、純鎂錠、鋁銅中間合金、鋁硅中間合金、錳劑、鐵劑及鋁鈦硼中間合金等按比例配比稱重，先將工業(yè)用純鋁錠放入熔煉爐中進(jìn)行熔煉，溫度設(shè)定值為750℃，待純鋁錠全部熔化后，按順序加入上述各種中間合金和金屬添加劑，之后保溫1個(gè)小時(shí)左右，再對(duì)鋁液進(jìn)行扒渣和攪拌處理，然后將溫度降至690℃，轉(zhuǎn)移到靜置爐內(nèi)保溫1小時(shí)左右，進(jìn)行除氣，最后將靜置爐溫度設(shè)定為660℃進(jìn)行等溫處理。

熔體輸送：將在約為660℃溫度下保溫處理的鋁合金熔體，通過(guò)流槽2輸送至鑄嘴3，控制熔體在進(jìn)入輥縫前的溫度降至液相線以下或者附近范圍。

鑄軋：設(shè)定輥縫開(kāi)口度為9mm；鑄嘴3開(kāi)口度為5mm；冷卻水流量控制為50m³/h，冷卻水溫度控制為25℃；為了防止鑄軋開(kāi)始階段出現(xiàn)漏鋁現(xiàn)象，在輥縫下端插入引錠板；鑄軋起始速度設(shè)定為2.7m/min，隨著流槽2中鋁水的充滿，待立板成功后立刻將鑄軋速度提升至3.5m/min進(jìn)行穩(wěn)定的鑄軋；當(dāng)成功立板100mm左右后，開(kāi)啟脈沖電源裝置13，脈沖頻率30Hz，電流密度0.3A/mm²。

如圖6所示，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例二提供的鑄軋裝置和方法制得的鋁合金板帶材，與傳統(tǒng)的臥式鑄軋方法相比，無(wú)明顯的中心線偏析缺陷，如(c)所示，微觀組織為退化的樹(shù)枝晶和近球形晶粒，如(d)所示。

與現(xiàn)有的傳統(tǒng)臥式鑄軋技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的立式半固態(tài)鑄軋裝置及鑄軋方法所具有的優(yōu)勢(shì)為：

(1)通過(guò)立式半固態(tài)鑄軋法制備出了一定厚度組織成分均勻的鋁合金板帶材產(chǎn)品，該方法制備的鋁合金板帶材沒(méi)有明顯的中心線偏析現(xiàn)象；

(2)通過(guò)具有一定固相率的半固態(tài)鑄軋方法，顯著降低鑄軋力的同時(shí)，得到了一種少偏析或者無(wú)偏析、非枝晶的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高了成品板帶材的綜合力學(xué)性能；

(3)采用石墨材質(zhì)等作為鑄軋生產(chǎn)的鑄嘴，降低了熔體進(jìn)入輥縫前的過(guò)熱度的同時(shí)，降低了由于鑄嘴內(nèi)部掛料造成鑄嘴堵塞的風(fēng)險(xiǎn)；鑄嘴外側(cè)的水冷裝置及時(shí)地將熔體傳遞給鑄嘴的熱量帶走，控制了熔體進(jìn)入輥縫前的固相率；

(4)通過(guò)在半固態(tài)鑄軋過(guò)程中施加脈沖電源來(lái)達(dá)到細(xì)化微觀組織，提高溶質(zhì)均勻性，減輕表面和中心線偏析的目的，此種非接觸式的方法細(xì)化組織的同時(shí)保持了熔體的純凈化。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。