[发明专利]一种中高强度铝合金板带材的铸轧方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种中高强度铝合金板带材的铸轧方法。

背景技术

目前许多铝合金板材或带材产品采用的坯料是热轧法生产的，但热轧法工序多、项目投资大、生产成本高，收效慢等特点，从经济角度考虑，适合采用铸轧法生产5052铝合金坯料。相关资料显示国外该项铸轧技术已成熟，但在国内铝合金铸轧技术的开发尚不多见，究其根源，主要是因为铝合金本身特性和铸轧机装备能力所决定的。铝合金固液相线温度区间宽，同时含Mg合金流动性差，凝固成型性能不好，在铸轧结晶过程中带坯的表面容易形成冷隔缺陷，表面质量无法过关；另外与铸轧机的装机水平有关，普通标型铸轧机辊径小Φ600～800mm，铸轧区短50～60mm，在这样的条件下无法成型铸轧。

发明内容

针对现有铝合金板材和带材在铸轧技术上的问题，本发明提供一种中高强度铝合金板带材的铸轧方法，目的在于采用现有的技术条件，通过调整铸轧设备，铸轧成合格的中高强度铝合金板带材。

本发明的方法的步骤为：

冶炼铝合金熔体；将铝合金熔体用铸轧机铸轧，要求铸轧机的铸轧嘴子和铸轧辊互相接触，处于磨合状态，同时润滑装置与铸轧辊互相接触并处于磨合状态，将铝合金熔体铸轧成中高强度铝合金板材或带材。

上述方法中铸轧区长度至少70mm，铸轧速度为1～1.6m/min。

上述的润滑装置包括石墨板、固定板，螺杆和螺母，石墨板的一端固定在固定板上，另一端与铸轧辊接触，螺母套在固定的螺杆上并且螺母的侧面压在石墨板的侧面，通过调整螺母在螺杆上的位置，使石墨板与铸轧辊处于接触状态。

上述的方法中铝合金熔体是按设定成分冶炼的5xxx系列铝合金、6xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金熔体；所述的铝合金板材或带材为5xxx系列铝合金、6xxx系列铝合金或7xxx系列铝合金的板材或带材。

上述冶炼铝合金熔体的步骤包括配料、投料、熔化、精炼、扒渣、导炉和二次精炼。

本发明的原理在于：原有的铸轧机一般采用铸轧嘴子和铸轧辊之间设有间隙，因为常规的铸轧需要保证润滑效果，在铸轧过程中，冷隔是结晶器内的敞露液面与结晶器内壁接触部分未得到充分补充而提前凝固的结果。铸轧开始铝合金液注入铸轧辊所形成的结晶器内腔，从与铸轧辊辊面相接触的部分开始，就进行了从左至右，由表及里，连续的顺序凝固过程，宏观上在凝固的固相和未凝固的液相之间，形成连续的界面。

通常把结晶器内合金液面以下的液相部分称为液穴，在稳定的铸轧条件下，液穴的形状和深度相应不变。与铸坯冷隔直接相关的是与铸轧辊辊面接触的液穴部分，在铸轧辊面由于铸轧辊的激冷作用，合金液接触到铸轧辊外壁就开始凝固结壳，使得这一区域液穴深度很浅。合金液与铸轧辊面是不润湿的，因此，结晶器内壁区域附近的合金液面是凸弯月状，一般称为弯月面，但是由于重力的作用，在这区域，下表面的氧化膜弯月凸度远大于上表面的氧化膜凸度，呈现出不对称的形态，也正是重力作用使铝合金在铸轧生产时，上下表面出现冷隔现象明显不同；在这一区域，由于热导作用，合金液温度降低，再加上液面氧化膜的作用，因此表面张力就较大。表面张力作用的结果导致弯月面上存在一个指向液穴内部的法向力，由于重力的作用，导致弯月面的下表面存在一个指向液穴外部的重力，正是由逆于法向力的作用使得新注入弯月面附近的合金液在一定时间内仍处于弯月面氧化膜包围下。但由于新注入的合金液带入的热量以及逐步凝固的合金液释放的结晶潜热，使这一区域的温度升高，于是表面张力逐渐减小；再加上随着新的合金液不断注入，弯月面曲率逐渐变小，因而指向弯月面内的法向力的作用也随着减小；减到小于重力时，新注入的合金液于是克服法向力的作用，冲破弯月面氧化膜，浸过凝固外壳而进入弯月面外与铸轧辊面之间的空隙区；新注入的合金液冲破弯月面氧化膜后，外表面便立刻形成新的氧化膜，与铸轧辊面接触后，温度下降，随之而逐渐增大的表面张力使这股合金液不能完全充满空隙区。而且接触到铸轧辊辊面后，又形成新的弯月面，随着铸坯向前运动，凝固壳层逐渐向中心推移，前面的弯月面则凝固成型，形成铸坯表面的一道凸纹，新弯月面继续重复上述过程，这就完成了冷隔形成的一个周期。

由于新注入的合金液不能完全充满弯月面外与铸轧辊面之间的空隙区，两个弯月面之间就形成一个“V”型槽，这就是冷隔凸纹之间的凹沟，而两道凸纹在凹沟处的部分叠合(不是熔合)形成“V”型夹角，并延伸到铸坯表皮面。