一种铝合金薄带高速连铸连轧方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铝合金薄带高速连铸连轧方法及系统，属于冶金加工技术领域，该方法包括将洁净冶炼后的铝合金熔体经高速连铸、热轧或温轧、中间快冷、冷轧卷取得到铝合金薄带。本发明专利技术融合了高速铸造、连续热轧、中间快冷、连续冷轧等工序，一次性完成从铸造到冷轧的组织演变。该方法凝固速度快，不仅可以生产普通用铝带，而且可以生产5XXX和6XXX系等高合金含量的铝带，其生产速度可达60～100m/min，生产能耗低，生产节奏快，从铸锭的熔炼到成品的收卷小于8～12h，且污染排放少，具有很大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金薄带高速连铸连轧方法及系统
本专利技术属于冶金加工
，具体涉及一种铝合金薄带高速连铸连轧方法及系统，是基于短流程实现宽幅铝合金薄带高速、高效制造。
技术介绍
汽车轻量化、新能源汽车、公共交通、航空航天等都将极大地促进高端铝合金用量的持续稳定增长，高端铝合金需求强劲。同时，随着全球变暖，环境恶化，国内外金属加工行业都向着绿色化、低能耗、低排放、短流程、高效率的方向发展。目前，中高端铝合金薄带的生产方法主要基于常规流程，将铝液铸成300～600mm厚的铝锭，经切头、铣面、加热、热轧并卷取，然后再进行冷轧和卷取以及后续的热处理。其制造流程从开始到结束耗费的时间长，生产效率低，能耗高，经济效益有待提高。同时，常规铝合金水平铸轧速度约为0.8～1.2m/min(含倾斜方式)，产品厚度多为6～10mm，过程中不能实现快速凝固，晶粒得不到细化，而且水平铸造易于造成合金组织偏析(向下)，一般只能生产1xxx系列及少数的3xxx、8xxx系列合金产品，且产品用途限制于对熔铸品质、性能要求不高的民用领域，如建筑装饰、包装等。相似地，Hazelett双带式连铸连轧技术，典型厚度不大于20mm，铸造速度约为15m/min，铝薄带后续再经过热轧卷取，生产品种同样受限，容易出现偏析。可见，传统铸轧工艺生产速度低、生产品种少等缺陷是亟需解决的。为加快生产效率、提高产品质量、缩短工艺流程，许多科研机构和科研工作者又进行了大量的尝试。例如，美铝公司专利CN200580010951.6提出了一种短流程高速生产铝薄带的方法，该方法将连续铸造的铝合金薄带冷却到热轧或温轧温度进行轧制，经在线退火或固溶处理，对成品进行卷取；该工艺流程避开了冷轧大变形环节，没有获得累积变形，无法为后续热处理提供初始的能量积累，不利于后续的组织控制和性能控制。又如，重庆大学专利CN200810098094.5是将高速铸轧的1.0～3.5mm铝合金带直接卷取，无法对铝薄带做进一步调整。再如，东北大学专利201910577706.7提供了一种快速生产铝合金薄带的方法，但过程中经过多次开卷和卷取，延缓了生产周期，铸轧速度在0.3～35m/min。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铝合金薄带高速连铸连轧方法及系统，以解决常规长流程工艺占地面积大、效率低、周转周期长和常规短流程工艺品质低端、效率低下等难题。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的一种铝合金薄带高速连铸连轧方法，包括：将洁净冶炼后的铝合金熔体经高速连铸、热轧或温轧、中间快冷、冷轧卷取制得铝合金薄带。优选的，洁净冶炼的熔炼对象为铝合金锭或电解铝液，包括有采用纳米细化法进行细化晶粒、采用旋转喷吹法进行除气、及采用过滤进行除渣。优选的，高速连铸采用密闭浇铸，其浇铸的铝合金熔体温度为650～720℃，铸造速度不低于60～100m/min，铸造铝带厚度为2～5mm、且宽度在1000～2000mm。优选的，高速连铸具有熔池预冷和铸辊水冷，并控制：熔池预冷带走铝合金熔体0～30％的热量，铸辊水冷的冷却水压力为0.2Mpa～0.5Mpa，铸辊内冷却水入口温度为20～33℃、出口温度为20～40℃。优选的，高速连铸中还采用有在线风冷，所述在线风冷由气体压力为0.4～0.7MPa的冷风对铸造出的铝带控温在200～550℃。优选的，热轧或温轧前的铝带实施带头、带尾及/或边部剪切。优选的，热轧或温轧中的铝带温度控制在200～550℃、压下量控制在5％～50％。优选的，中间快冷采用介质冷却，且控制冷却后的铝带温度不大于60℃。优选的，冷轧的铝带开轧温度不大于60℃，总变形率控制在30％～90％，获得的铝合金薄带厚度为0.5～2mm。本专利技术还提供一种铝合金薄带高速连铸连轧系统，用于实现上述的方法，包括沿生产线依次设置的熔炼炉、静置炉、前液箱、连续铸造机、热轧机、中间快冷装置、冷轧机组和卷取机。进一步，连续铸造机为熔池预冷型立式等径双辊铸轧机，熔池边部设有预冷立板，熔池下部设有水冷铸辊。进一步，熔池为高静压力封闭熔池，采用端部侧封或插入式侧封结构，且熔池高度在100～500mm。进一步，水冷铸辊的双辊呈水平布置，采用槽型辊或光面辊，其内部设置水冷结构，其外部套设的辊套采用铜套或薄壁碳钢套；水冷铸辊的辊面宽度在1000～2000mm，直径在Φ500～1200mm；辊套厚度为10～70mm。进一步，连续铸造机采用密闭浇铸，设有浸入到熔池中的布流器，所述布流器的布流管中心高度为300～500mm，布流管直径为150mm～200mm，布流管长度为500～2000mm，布流管上均匀开孔，其开孔间距为30～80mm，开孔角度为25～40°，开孔宽度为10～15mm、长度为50～100mm。进一步，熔炼炉、静置炉、前液箱和连续铸造机通过溜槽或流道顺序连接。进一步，系统还包括设置在连续铸造机竖直段并位于薄带两侧的风冷装置。进一步，系统还包括设置于连续铸造机弯弧段后的夹送辊。进一步，系统还包括设置在热轧机前的碎边剪和切头剪、及设置在冷轧机组后的碎边剪和分段剪。本专利技术的优点在于：1)本专利技术与现有的铸轧一体化技术不同，采用了铸轧分离技术，克服了高合金含量铝合金在铸造过程中容易开裂的问题，可以实现高合金含量铝合金的连铸连轧。2)本专利技术融合了铸造、温轧、中间快冷、冷轧等工序，一次性完成从铸造到冷轧的组织演变，使得整个产线占地面积小，整个机组长度总长不大于100m。3)本专利技术省去半连续铸造、铣面、均匀化热处理、中间退火等工序，生产能耗低，能耗只有传统工艺的1/2～1/3。4)本专利技术铸机采用了薄壁碳钢辊套或铜辊套，极大地降低了热阻，凝固速度可达到1000℃/S及以上，属于典型的亚快速凝固，适应难铸造合金，例如5XXX和6XXX合金。这些合金在常规铸轧产线上难以生产。5)本专利技术利用快速凝固技术，铝合金熔体在立式双辊间的铸轧区内迅速凝固，减小了组织偏析，可以实现更高合金含量的铝合金铸造甚至无主铝合金的铸造，其组织均匀，晶粒细小。6)本专利技术采用了铝液熔池封闭技术，防止浇铸的铝合金溶液被二次氧化。7)本专利技术利用快速凝固技术，浇铸速度快，可达到60～100m/min。一条机组年产能可达到15～20万吨以上。8)本专利技术适合生产薄而宽的铝合金带材，能稳定生产5mm以内的铝铸带，宽度可达到1000～2000mm。9)本专利技术生产节奏快，流程短，生产周期短，从铝锭的熔炼到成品的收卷小于8～12h。总的来说，本专利技术的工艺流程中融合了洁净冶炼、高速铸造、在线预冷、连续热轧、中间快冷、连续冷轧、在线切边、在线卷取等工序，一次性完成从铸造到冷轧的组织演变。该方法具有占地面积小、工艺流程短、投资成本低、能耗排放低、晶粒细小、组织均匀、产品性能良好、适合普通板材及中高端铝合金带材生产等优势。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，包括：将洁净冶炼后的铝合金熔体经高速连铸、热轧或温轧、中间快冷、冷轧卷取制得铝合金薄带。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，包括：将洁净冶炼后的铝合金熔体经高速连铸、热轧或温轧、中间快冷、冷轧卷取制得铝合金薄带。


2.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，洁净冶炼的熔炼对象为铝合金锭或电解铝液，包括有采用纳米细化法进行细化晶粒、采用旋转喷吹法进行除气、及采用过滤进行除渣。


3.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，高速连铸采用密闭浇铸，其浇铸的铝合金熔体温度为650～720℃，铸造速度不低于60～100m/min，铸造铝带厚度为2～5mm、且宽度在1000～2000mm。


4.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，高速连铸具有熔池预冷和铸辊水冷，并控制：熔池预冷带走铝合金熔体0～30％的热量，铸辊水冷的冷却水压力为0.2Mpa～0.5Mpa，铸辊内冷却水入口温度为20～33℃、出口温度为20～40℃。


5.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，高速连铸中还采用在线风冷，所述在线风冷由气体压力为0.4～0.7MPa的冷风对铸造出的铝带控温在200～550℃。


6.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，热轧或温轧前的铝带实施带头、带尾及/或边部剪切。


7.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，热轧或温轧中的铝带温度控制在200～550℃、压下量控制在5％～50％。


8.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，中间快冷采用介质冷却，且控制冷却后的铝带温度不大于60℃。


9.根据权利要求1所述的铝合金薄带高速连铸连轧方法，其特征在于，冷轧的铝带开轧温度不大于60℃，总变形率控制在30％～90％，获得的铝合金薄带厚度为0.5～2mm。


10.一种铝合金薄带高速连铸连轧系统，其特征在于，用于实现如权利要1-9任...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖学文，胡建平，陈琛星，杨春楣，李彦清，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50