一種鋁合金板坯的鑄軋裝置及鑄軋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金鑄乳裝備和制造領(lǐng)域，具體涉及一種較厚的鋁合金板坯的鑄乳裝置及鑄乳方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)用鋁箔和薄板的供坯方法主要有熱乳法和鑄乳法。熱乳法的工序主要包括半連續(xù)鑄錠、加熱、開坯、銑面、加熱、熱乳等，工序繁多，能量消耗高，而且設(shè)備一次性投入大。鑄乳法是將液態(tài)鋁合金直接澆入兩個內(nèi)部通有冷卻水的乳輥，在其冷卻和一定的壓下作用下，直接生產(chǎn)出厚度在6?8_的板坯。因此，與熱乳法相比，鑄乳法具有短流程、投資小、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。
[0003]并且，鑄乳法生產(chǎn)的板坯需進一步通過冷乳和熱乳制成工業(yè)所需的箔材和薄板。由于傳統(tǒng)鑄乳坯的厚度較小，通常在6?8mm之間，因此在冷熱乳制過程中的壓下量很小，不足以消除和改善板坯的組織缺陷以提高其最終使用性能。例如，用鑄乳法生產(chǎn)3xxx、5xxx、6xxx、7xxx等系列合金板還時，由于添加合金元素較多，存在嚴重的宏觀和微觀偏析，雖然通過熱處理能部分消除和減輕，但成品材的性能仍然低于熱乳板。從物理冶金學(xué)知識可知，塑性變形可以顯著改善鑄錠和板坯的組織缺陷，如焊合孔洞、碎斷枝晶、消除偏析等，塑性變形程度越大，上述改善效果越明顯。而且塑性變形越大，金屬中將儲存更多的畸變能，在熱乳和熱處理過程中的再結(jié)晶過程將更加充分，晶粒將更加細化，也對提高性能有促進作用。因此，如果能提高鑄乳板坯的厚度以增加后續(xù)冷熱乳制的壓下量，成品材的性能將會顯著增加。但用鑄乳法生產(chǎn)較厚板坯存在很多技術(shù)難關(guān)，比如鑄嘴的設(shè)計、鑄乳溫度和速度的確定、板坯偏析的減輕等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對于鑄乳法生產(chǎn)較厚鋁合金板坯存在的技術(shù)問題，提供了一種鋁合金板坯的鑄乳裝置及鑄乳方法。該裝置設(shè)計了一種下注式鑄嘴，以避免鑄乳區(qū)提前凝固的產(chǎn)生；設(shè)計了一種噴水冷卻裝置，通過對凝固殼的水冷冷卻來改變鑄乳區(qū)的凝固順序、改善板坯偏析；設(shè)計了一種電磁場發(fā)生裝置和脈沖電源，通過給鑄乳區(qū)施加電磁震蕩進一步改善板坯組織；該方法通過合適的鑄乳溫度和速度組合，保證成功立板以及板坯在出鑄乳區(qū)以后表面能形成一定厚度凝固殼。
[0005]一種鋁合金板坯的鑄乳裝置，包括鑄嘴(澆注嘴)，平臺，鑄乳輥，電磁場發(fā)生裝置和/或脈沖電源，以及噴水冷卻裝置等；其中，裝置中可以同時設(shè)置電磁場發(fā)生裝置和脈沖電源，也可以只設(shè)置電磁場發(fā)生裝置或只設(shè)置脈沖電源；
[0006]所述鑄乳輥為兩個，分別為上輥和下輥，上下對稱放置，輥內(nèi)通冷卻水；平臺設(shè)置在鑄乳輥外，位于熔體流入側(cè)；鑄嘴放置在平臺上，鑄嘴出口位于兩個鑄乳輥間，鑄嘴出口的高度在鑄坯中心線以下，用于將熔體送入鑄乳輥，并避免鑄乳區(qū)提前凝固；電磁場發(fā)生裝置設(shè)置在鑄乳輥外，位于熔體流入側(cè)，用于攪拌細化熔體組織；脈沖電源在鑄乳輥外，電源通過導(dǎo)線，一端連接鋁液，一端連接板坯，用于攪拌細化熔體組織；噴水冷卻裝置在鑄乳輥夕卜，并位于出板坯側(cè)，用于向鑄乳區(qū)出口處的板坯表面噴冷卻水，使熔體凝固順序改為由鑄乳區(qū)前端向后的水平凝固，從而有效避免了板坯的表面和中心帶狀偏析；并且噴水冷卻裝置的冷卻水與鑄乳輥內(nèi)的冷卻水可以由同一個水源提供；
[0007]所述電磁場發(fā)生裝置由電源和磁場發(fā)生器組成；
[0008]所述噴水冷卻裝置由冷卻水進水口、冷卻水儲水腔和冷卻水噴水口組成，噴水口朝向板坯出坯的方向，向鑄乳區(qū)出口處的板坯表面噴冷卻水；
[0009]所述鑄乳棍之間最小棍縫d彡15mm，較好的，d為20?50mm ；
[0010]較好的，所述電磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場強度為20mT?100mT ;脈沖電源頻率為10?50Hz，電流密度為0.1?0.5A/mm2。
[0011 ] 一種鋁合金板坯的鑄乳方法，利用了上述的鑄乳裝置，具體包括如下步驟:
[0012](1)配料熔煉:根據(jù)所要鑄乳鋁合金的標(biāo)準(zhǔn)成分，將各添加元素進行配比和稱重，當(dāng)鋁液溫度達到規(guī)定值時按規(guī)定加入添加元素并保溫一定時間，之后對熔體進行扒渣，轉(zhuǎn)入靜置爐靜置一定時間，對熔體除氣；
[0013](2)鑄乳:將鋁合金熔體輸送入上述裝置的鑄嘴，進行立板，使板坯表面形成合適厚度的凝固殼，同時，控制鑄嘴入口處熔體的溫度在其液相線溫度以上30?40°C，并控制鑄乳輥冷卻水壓力0.2?0.4Mpa，鑄乳速度0.3?0.9m/min，鑄嘴開口度彡40mm ;當(dāng)立板成功后，開啟噴水冷卻裝置、電磁場發(fā)生裝置和/或脈沖電源，進行鑄乳，電磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場強度為20mT?100mT，脈沖電源頻率為10?50Hz，電流密度為0.1?0.5A/mm2；當(dāng)板坯達到一定長度時，停止鑄乳；
[0014]其中，較好的，鑄乳得到的板坯厚度為20?50mm。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是:
[0016](1)本方法首次通過鑄乳法生產(chǎn)出組織成分均勻的鋁合金中厚板坯，以便為后續(xù)通過增加冷熱乳制壓下量來提高成品材性能提供可能；
[0017](2)本發(fā)明運用鑄乳區(qū)出口處噴水冷卻的方法改變了鑄乳區(qū)內(nèi)熔體的凝固順序，將傳統(tǒng)鑄乳法中由板坯表面向中心凝固的順序改為由鑄乳區(qū)前端向后的水平凝固，有效避免了板坯的表面和中心帶狀偏析；
[0018](3)本發(fā)明通過在鑄乳過程中施加電磁場和/或脈沖電流來達到細化板坯組織、進一步減輕偏析的目的，這種方法可以在細化組織的同時避免熔體污染；
[0019](4)本發(fā)明中采取下注式鑄嘴來防止由于鑄乳區(qū)高度增加造成的鋁液提前凝固，效果良好。
【附圖說明】
[0020]圖1、本發(fā)明裝置的示意圖；
[0021]其中，1、鑄嘴(澆注嘴)，2、平臺，3、電磁場發(fā)生裝置，4、脈沖電源，5、噴水口，6、上輥，7、下輥，8、冷卻水，9、鑄嘴出口，10、熔體，11、鑄乳區(qū)，12、導(dǎo)線，13、板坯；
[0022]圖2、7075鋁合金板坯中心帶狀偏析的對比圖；
[0023]a、普通鑄乳板坯；b、實施例4制備的板坯；
[0024]圖3、7075鋁合金板坯組織的對比圖；
[0025]c、普通鑄乳板坯；d、實施例4制備的板坯；
[0026]圖4、6181鋁合金板坯中心帶狀偏析的對比圖；
[0027]e、普通鑄乳板還，黑框內(nèi)為帶狀偏析實施例5制備的板還；
[0028]圖5、3003鋁合金板坯組織的對比圖；
[0029]g、普通鑄乳板坯；h、實施例6制備的板坯；
[0030]圖6、3003鋁合金板坯中心帶狀偏析的對比圖；
[0031 ]1、普通鑄乳板坯；j、實施例6制備的板坯；
[0032]圖7、5052鋁合金板坯組織的對比圖；
[0033]k、普通鑄乳板坯；1、實施例7制備的板坯；
[0034]圖8、5052鋁合金板坯中心帶狀偏析的對比圖；
[0035]m、普通鑄乳板坯；n、實施例7制備的板坯。
【具體實施方式】
[0036]實施例1
[0037]—種鋁合金板坯的鑄乳裝置，如圖1所示，包括鑄嘴(澆注嘴)1，平臺2，鑄乳輥，電磁場發(fā)生裝置3，脈沖電源4和噴水冷卻裝置；
[0038]所述鑄乳輥為兩個，分別為上輥6和下輥7，上下對稱放置，輥內(nèi)通冷卻水8 ;平臺2位于鑄乳輥外的熔體流入側(cè)；鑄嘴1放置在平臺2上，鑄嘴出口 9位于上輥6和下輥7之間，高度在鑄坯中心線以下，用于將熔體10送入鑄乳輥，并避免鑄乳區(qū)11提前凝固；電磁場發(fā)生裝置3在鑄乳輥外，位于熔體流入側(cè)，由電源和磁場發(fā)生器組成，用于攪拌細化熔體組織；脈沖電源4在鑄乳輥外，電源通過導(dǎo)線12 —端連接鋁液，一端連接板坯13，用于攪拌細化恪體組織；噴水冷卻裝置在鑄乳棍外，位于出板還側(cè)，由冷卻水進水口、冷卻水儲水腔和冷卻水噴水口 5組成，噴水口 5朝向板還出還的方向，用于向鑄乳區(qū)11出口處的板還表面噴冷卻水，使熔體凝固順序改為由鑄乳區(qū)11前端向后的水平凝固，從而有效避免了板坯13的表面和中心帶狀偏析；鑄乳棍間最小棍縫d多15mm，較好的，d為20?50mm。
[0039]實施例2
[0040]—種鋁合金板坯的鑄乳裝置，結(jié)構(gòu)與實施例1中裝置相同，區(qū)別在于，未設(shè)置脈沖電源。
[0041]實施例3
[0042]—種鋁合金板坯的鑄乳裝置，結(jié)構(gòu)與實施例1中裝置相同，區(qū)別在于，未設(shè)置電磁場發(fā)生裝置。
[0043]實施例4
[0044]板坯厚度為20mm的7075鋁合金的鑄乳方法，利用了實施例2中的裝置，具體步驟如下:
[0045](1)配料熔煉:按 7075 標(biāo)準(zhǔn)成分(wt % )S1:0.40，F(xiàn)e:0.50