镁合金板坯的铸轧工艺及设备制造技术

本发明专利技术涉及镁合金板坯的铸轧工艺及设备，镁合金铸锭经过预加热处理后，在保护气体的熔炼炉中进行熔炼；然后经流槽输送到前箱，前箱中保持镁合金液恒温，再由铸嘴进入铸轧机铸轧，最后经精轧机进行温轧和冷轧生产出所需厚度的成品板材。所用设备主要包括熔炼炉、流槽、前箱、铸嘴、在线混合供气装置、铸轧机，熔炼炉、流槽及前箱均采用密封式结构，前箱中设有加热装置温控装置及金属液面高度控制器，流槽与前箱呈上下垂直布置。本发明专利技术省却了铣面、探伤、均匀化退火、锯切及加热等工序，实现了铸造、粗轧和精轧的有机统一，缩短了镁合金板坯生产流程，降低了生产成本，提高了产品成材率。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镁合金板材生产的铸轧系统，尤其属于一种用于生产各种厚度镁合金板材的铸轧工艺和设备。
技术介绍
随着人们环保意识的增强和对能源的日益重视，对产品的轻量化和可回收性提出了更高的要求，镁合金由于本身具有的优越性能，其应用正受到前所未有的关注。我国是镁资源大国，是全球原镁的生产和出口大国，但我国的出口产品绝大多数是廉价的纯镁铸锭，镁合金铸锭出口比重只有15％左右。镁合金制品的出口则更是微乎其微，而对于军工生产所需要的高性能镁合金板材和型材还需要从俄罗斯进口。缺乏原创性的研究成果，镁合金产品加工中的关键技术和装备大部分依靠进口。目前，比较成熟的镁合金薄板带坯的供坯方式有热轧法和挤压法。这些方法在制备小于10mm厚的薄板时，采用的生产工序复杂、难度较大，且成本很高。一般情况下，国外生产的高质量轧制镁合金薄板的价格在$30～40/kg范围内。同时，可以生产板带的镁合金品种很少。1982年，美国DOW化学公司与亨特工程公司联合研制出了镁合金带坯的铸轧技术，对原铝带坯的铸轧机进行技术改造，并配套设计了镁熔体供给装置，成功生产出了质量良好的厚6.4～7.6mm的镁合金带坯卷。1995年，德国的Thyssenkrupp Stehl AG公司与弗莱堡技术大学开始合作，进行镁合金铸轧技术的研发，该公司已于2002年7月生产出700mm×6mm(宽×厚)的镁带材，该带材表面质量好，可以在不需要中间处理的情况下，直接压延到更薄的尺寸。1998年，美国制造科学技术协会的学者研究了近成品尺寸的镁合金薄板双辊铸轧技术，对商用AZ31、AM60和AZ91镁合金铸轧薄板进行热轧和热处理，由于材料的显微组织得到改善，其力学性能有相当大的提高。2003年初，日本住友金属公司(Sumitomo)也开始从事镁合金铸轧技术的开发。2003年，澳大利亚CSIRO所属公司在利用连续式双辊铸轧机生产镁合金薄带卷技术方面取得了突破性进展，铸轧出了商用镁合金(AZ31、AZ61、AM60、AZ91)与一批新镁合金带卷，厚度为2.3～5mm，开发的特殊工艺顺利地轧成0.5～0.6mm的薄板带，于2004年进行商业性生产。我国东北大学王国栋课题组已成功开发了立式双辊连铸镁合金板材实验室制备技术，其产品的厚度在1～3mm左右。重庆大学潘复生课题组也正从事镁合金连铸技术实验室方面的研究。国内外尚无专门用于镁合金板材生产的铸轧系统，这是因为在镁合金铸轧技术研究方面，还存在以下问题(1)由于镁合金熔液的化学活性非常大，易氧化、燃烧，其在熔炼炉和流槽中的保护、除渣以及输送方式与铝合金完全不同，因此，现有的铝合金铸轧系统不适于镁合金板材的生产；(2)辊套的结构设计、材料选择及辊面涂层润滑等问题，由于镁熔液处于轧辊中线的辊缝处，要在很短的时间内冷却、凝固，完成整个铸造结晶过程，接着轧制成形，在该过程中镁液的大量热能被轧辊迅速带走，这就要求辊套导热性能要好。在轧制过程中，轧辊辊套除了承受轧制机械载荷作用外，还承受着高温低温周期性载荷的冲击，轧辊外表面每一瞬时都局部承受着高温金属的加热，而内表面则承受着低温的强力冷却。因此要求辊套材料既要有良好的高温机械性能，又不能与镁合金液反应；(3)由于镁合金溶液化学活性大，现有的铝合金铸轧用耐火硅酸铝材料不适于镁合金。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够生产出细晶的变形镁合金薄板带坯、镁合金塑性优良、生产效率高、成本低的镁合金板坯的铸轧工艺及其设备。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的镁合金板坯的铸轧工艺，其特征在于包括以下步骤—— (1)熔炼镁合金铸锭经过预加热处理后，放入熔炼炉中，当温度达到300℃～500℃时，由混合供气装置向熔炼炉中通入混合气体，在混合气体保护下进行熔炼；(2)吹渣当温度达到500℃～700℃时时，进行搅拌精炼，通气吹渣后静置10～30min；(3)输送液态镁合金在保护气体下经流槽输送到前箱，前箱中保持镁合金液恒温(600℃～800℃)，并控制流入铸轧辊的镁合金液相对恒定的液面高度高于中心线2～6cm；(4)铸轧镁合金液由铸嘴进入铸轧机，在保护气体下控制铸轧温度为500-700℃，铸轧速度为0.6～1.2m/min，轧制成2～8mm厚的板材；(5)后加工上述板材经过精轧机组温轧和冷轧加工，生产出所需厚度的镁合金成品板材。镁合金板坯的铸轧设备，其特征在于包括熔炼炉、流槽、前箱、铸嘴、在线混合供气装置，所述的熔炼炉、流槽及前箱均为密封式结构，前箱中设有加热装置、温控装置和金属液面高度控制器，流槽与前箱呈上下垂直布置。本专利技术的目的还可以通过以下优选技术方案来进一步实现镁合金板坯的铸轧工艺，所述熔炼过程、输送过程和铸轧过程，采用的保护气体是干燥空气与SF6和CO2的混合气体，其重量比为，SF60.1～1.0％，CO24.9～49％，干燥空气50～95％。；前述的镁合金板坯的铸轧设备，所述的熔炼炉为100～1000公斤电阻熔炼炉；所述的流槽由内衬层、保温层和外层钢板组成，流槽上方装带有分钢盖，所述的流槽长度为0.5～1米；所述的前箱中金属液面高度控制器为浮漂式控制器；所述的铸轧机为水平式双辊铸轧机，配置有内冷式轧辊，内部通有冷却水，冷却水进口温度5～20℃，出口温度不大于10～40℃，轧辊直径φ550～650mm，辊宽550～1250mm，轧制力200～400T，铸轧速度0.6～1.2m/min；辊套为不含Ni的32Cr3Mo1V钢套，辊面采用石墨和C2H2气体润滑；所述的镁合金板坯的铸轧设备设有预应力轧制、轧制力和预载力显示装置；所述的镁合金板坯的铸轧设备的后续工序还配有精轧机。本专利技术技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在(1)本专利技术与原有的镁合金板材生产方法相比，省却了铣面、探伤、均匀化退火、锯切及加热等工序，实现了铸造、粗轧和精轧的有机统一，缩短了生产流程，降低了生产成本，提高了产品成材率；(2)本专利技术熔炼炉、流槽及前箱均采用封闭式，且整个过程采用混合气体(SF6+CO2+空气)进行工艺环境的气体保护，有效的防止了镁合金液在熔炼、传输及铸轧过程的氧化燃烧，提高了镁液质量；(3)本专利技术的前箱中设有保持镁合金液恒温的加热装置、温控装置以及保持镁合金液面恒高度的高度控制器，能够在线调节镁合金液温度，保持前箱中镁合金液恒温，使镁合金液在同一温度相对稳定均匀的流入铸轧辊中；(4)本专利技术的铸轧机配置有内冷式轧辊，内部通有冷却水，通过调节水压、流量，改善Mg液的凝固状态，使金属液到达轧辊辊缝时，通过快速凝固、结晶、强加工和组织改善相结合，消除偏析，获得超细晶组织板材，提高了镁合金的塑性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的混合气体装置示意图。图中各附图标记的含义见下表 具体实施方式如图1所示，本专利技术采用包括熔炼炉1、流槽2、前箱3、铸嘴4、在线混合供气装置5及铸轧机6在内的一种镁合金板坯的铸轧设备。熔炼炉1、流槽2及前箱3均为密封式结构，流槽2与前箱3呈上下垂直布置。流槽2由内衬层、保温层和外层钢板组成，为了便于保温、在流槽2上方安装带有发热体分钢盖；流槽2与熔液接触层选用15Mn钢作为原材料；考虑到温降、安全等因素，流槽2长度应尽可能短，流槽2最佳长度为0.5～本文档来自技高网...

【技术保护点】
镁合金板坯的铸轧工艺，其特征在于包括以下步骤－（１）熔炼：镁合金铸锭经过预加热处理后，放入熔炼炉中，当温度达到３００℃～５００℃时，由混合供气装置向熔炼炉中通入混合气体，在混合气体保护下进行熔炼；（２）吹渣：当温度达到５００ ℃～７００℃时时，进行搅拌精炼，通气吹渣后静置１０～３０ｍｉｎ；（３）输送：液态镁合金在保护气体下经流槽输送到前箱，前箱中保持镁合金液恒温（６００℃～８００℃），并控制流入铸轧辊的镁合金液相对恒定的液面高度高于中心线２～６ｃｍ； （４）铸轧：镁合金液由铸嘴进入铸轧机，在保护气体下控制铸轧温度为５００－７００℃，铸轧速度为０．６～１．２ｍ／ｍｉｎ，轧制成２～８ｍｍ厚的板材；（５）后加工：上述板材经过精轧机组温轧和冷轧加工，生产出所需厚度的镁合金成品板材。

【技术特征摘要】
1.镁合金板坯的铸轧工艺，其特征在于包括以下步骤——(1)熔炼镁合金铸锭经过预加热处理后，放入熔炼炉中，当温度达到300℃～500℃时，由混合供气装置向熔炼炉中通入混合气体，在混合气体保护下进行熔炼；(2)吹渣当温度达到500℃～700℃时时，进行搅拌精炼，通气吹渣后静置10～30min；(3)输送液态镁合金在保护气体下经流槽输送到前箱，前箱中保持镁合金液恒温(600℃～800℃)，并控制流入铸轧辊的镁合金液相对恒定的液面高度高于中心线2～6cm；(4)铸轧镁合金液由铸嘴进入铸轧机，在保护气体下控制铸轧温度为500-700℃，铸轧速度为0.6～1.2m/min，轧制成2～8mm厚的板材；(5)后加工上述板材经过精轧机组温轧和冷轧加工，生产出所需厚度的镁合金成品板材。2.根据权利要求1所述的镁合金板坯的铸轧工艺，其特征在于所述熔炼过程、输送过程和铸轧过程，采用的保护气体是干燥空气与SF6和CO2的混合气体，其重量比为，SF60.1～1.0％，CO24.9～49％，干燥空气50～95％。3.镁合金板坯的铸轧设备，其特征在于包括熔炼炉、流槽、前箱、铸嘴、在线混合供气装置，所述的熔炼炉、流槽及前箱均为密封式结构，前箱中设有加热装置、温控装...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫蕴琪，窦保杰，张慧，翁文凭，陈琦，钟皓，
申请(专利权)人：苏州有色金属加工研究院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]