[发明专利]一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法

说明书

本发明涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发技术领域。所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形。本发明所开发的设备方法适用于各系铝合金，尤其适用于高合金含量的铝合金，属于铝合金板带材制备及加工领域。

技术领域：

本发明涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发技术领域。

背景技术

喷射轧制是一种将喷射沉积和传统轧制工艺结合起来的板带材连续制备技术。首先用高压气体将融化后的金属雾化成具有一定固/液比的半固态浆料，定向飞行一段距离后沉积在轧辊表面，半固态的浆料经轧辊致密化后成为板带材。

喷射沉积的优点是制备的合金组织均匀细小，无宏观偏析，但孔隙率较高，需进行二次热加工；传统双辊薄带连铸的优点是省去了铸锭的制备过程，直接成型，工序较短，但其晶粒尺寸仍和铸态组织类似，经轧制后虽然晶粒得到破碎，但溶质偏析无法得到改善，对于如2124和7050等高合金化铝合金无法进行大规模商业化生产，且轧辊需进行冷却，生产成本较高。喷射轧制技术继承了喷射沉积和传统轧制的优点，其显微组织相对细小、均匀，成分无明显偏析，可添加较高含量的合金元素，同时，喷射轧制技术制备的板带材致密度可达100％，无需二次热加工。由于熔融金属的热量在雾化过程已被大量带走，轧辊无需加装额外的冷却装置，降低了成本，且加工后的板带材不经退火即可进行二次轧制得到成品，能源利用率高，另外，喷射轧制的工艺流程短，有报道指出其板带材成品生产速度可达60m/mim，设备较简单，成本较低，适合大规模工业生产。

喷射轧制技术是一项较新的工艺，国内还未见实用型喷射轧制工艺研究工作的报道。1968年英国A.R.E.Singer教授首先采用喷射沉积方法制备板坯，待板坯冷却后轧制成带，但由于喷射沉积板坯孔隙率较高，轧制后带材缺陷较多，表面质量差，研究无法继续。2003年美国加利福尼亚大学的Enrique J.Lavernia联合美国爱达荷国家工程与环境实验室、美国铝业公司等开展喷射轧制的合作项目，其在实验室内成功制备了2124，3003，5083，6111和7050铝合金带材，其中2124带材宽约200mm、厚1.6～6.4mm、长约1800mm，轧辊表面速度为3.8m/min，板型良好，综合性能优异，几乎无各向异性。美国铝业利用该项技术已成功开发出一条喷射轧制生产线，并命名为Micromill生产线，主要生产汽车用铝合金板材，现已投产并装车使用，该生产线采用水平式高速喷射轧制技术，与现有铝合金板材相比，成型性提高40％，强度提高30％，从铝液到卷板的时间从20天缩短到20min，理论轧制速度可达60m/min，且表面质量优良。但该技术难免会出现现掉粒现象；进而导致材料的收得率不高。

目前，也又研究人员尝试了立式喷射轧制的技术，但其主要用于制备有母带的复合板带或双金属薄板带。总之到目前为止，仅以液态金属为原料通过设计特殊的喷嘴，并采用立式喷射轧制金属材料的相关技术还未见报道。

发明内容：

发明人前期尝试了常用普通喷嘴，采用立式喷射轧制来实施制备铝合金板材，但发现其所得产品的质量极不稳定，尤其是所得产品的致密度一般会低于95％。

本发明针对现有技术的不足以及前期研究发现的问题，提供一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法。

本发明一种喷射轧制设备，所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；