[发明专利]一种铝合金立式铸轧工艺及装置

说明书

本发明涉及一种铝合金立式铸轧工艺及装置，属于铝合金板坯加工领域。该装置的铸轧辊为两个水平相对设置，每个铸轧辊内通冷却水；石墨挡板于两个铸轧辊之间的上方与铸轧辊的表面完全贴合，并与铸轧辊时刻保持相对位置不变，石墨挡板与两个铸轧辊之间形成熔体的腔室；石墨挡板的上方相对设置夹送辊，夹送辊中心线与铸轧辊中心线在同一直线上，铝板竖向设置于两个夹送辊之间，铝板的下端伸至熔体中；喷水冷却装置在两个铸轧辊之间的下方，位于板坯出口的两侧。该工艺包括配料熔炼、处理板材和铸轧等过程，通过添加常温同种材质铝板的方式，有效降低熔池中心温度，减小板坯凝固过程的内外温度差，减弱甚至消除板坯的中心线偏析问题，细化组织晶粒。

技术领域

本发明涉及一种铝合金立式铸轧工艺及装置，属于铝合金板坯加工领域。

背景技术

目前，工业用铝板坯主要通过热轧法和铸轧法生产。热轧法应用广泛，适用于各系铝合金板坯的生产。但其工序步骤繁多，液态铝合金成型为板坯需经过半连续铸锭、加热、开坯、铣面、加热、热轧等，耗能十分巨大。铸轧法是液态铝合金直接浇入两个内部通水的轧辊间，在极短的时间内完成凝固和轧制两个过程，生产出铝板坯。铸轧法是一种近终成型技术，流程短，耗能低，更符合我国未来工业发展模式。

在铸轧生产过程中，尤其对于高强铝合金，合金元素含量高，两相区温度范围巨大，其铸轧板坯中存在严重的宏观偏析。传统铸轧工艺为发挥亚快速凝固的优势，板坯通常厚度较小，在6～8mm之间，热轧与冷轧的加工余量较小，不足以消除板坯的组织缺陷。经后续热处理工艺，虽然板坯内部缺陷有所改善，但最终冷轧板材性能仍不如热轧法板材。因此，提高板坯厚度增加后续加工压下量，并最大限度地消除板坯宏观偏析，铸轧板材的质量将大幅提高。立式铸轧因具有更大的冷却接触弧长，不存在重力偏析等优势，更为适合生产较厚板坯。若要降低厚板铸轧中的宏观偏析，必须要降低浇铸温度，可以采用金液相线浇铸和半固态浆料直接浇铸的方法。但对于两相区温度范围十分巨大的铝合金(如7000系铝合金)，即使采用近液相线浇铸，熔池中心温度仍然过高，偏析消除效果不明显。而半固态浆料的制备十分困难，实际操作中很难实现。

发明内容

针对铸轧法生产较厚铝合金板坯存在的中心线偏析问题，本发明的目的在于提出一种铝合金板坯的铸轧工艺和铸轧装置。该工艺和装置通过向熔池中心添加同种铝合金板的方式，降低铸轧凝固过程板坯内外的温度梯度，减小宏观偏析，细化晶粒。

本发明的技术方案是：

一种铝合金立式铸轧装置，该装置包括铸轧辊、夹送辊、石墨挡块、喷水冷却装置，具体结构如下：

铸轧辊为两个相对设置，每个铸轧辊内通冷却水；石墨挡板于两个铸轧辊之间的上方与铸轧辊的表面完全贴合，并与铸轧辊时刻保持相对位置不变，石墨挡板与两个铸轧辊之间形成熔体的腔室；石墨挡板的上方相对设置夹送辊，夹送辊中心线与铸轧辊中心线在同一直线上，铝板竖向设置于两个夹送辊之间，铝板的下端伸至熔体中；喷水冷却装置在两个铸轧辊之间的下方，位于板坯出坯的两侧。

所述的铝合金立式铸轧装置，喷水冷却装置的喷水口朝向板坯出口位置，用于向铸轧区出口处的板坯表面喷冷却水，使熔体凝固顺序改为由铸轧区前端向后的水平凝固，避免板坯的表面和中心带状偏析。

所述的铝合金立式铸轧装置，铸轧辊水平放置，板坯出坯的方向与地面垂直。

所述的铝合金立式铸轧装置，喷水冷却装置的冷却水与铸轧辊内的冷却水由同一个水源提供。

所述装置的铝合金立式铸轧工艺，包括如下步骤：

(1)配料熔炼：根据所要铸轧铝合金的标准成分，将各添加元素进行配比和称重，当铝液温度达到规定值时，按规定加入添加元素并保温，之后对熔体进行扒渣，转入静置炉静置，对熔体除气；

(2)处理板材：选择常温铝板，铝板与所要铸轧板坯为同种铝合金，通过打磨清除板材表面氧化皮、灰尘；