CN106975660A - 一种镁合金连铸连轧装置及镁合金连铸连轧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金连铸连轧装置及镁合金连铸连轧方法，包括沿轧制方向依次连接的熔化炉、保温静置炉、前液箱；还包括双带式铸造机、牵引机和热轧机单元；双带式铸造机包括上下对置且同步旋转的上环形钢带和下环形钢带，上环形钢带和所述下环形钢带之间设有可调节间距的两个侧板，上环形钢带、下环形钢带和两个侧板之间围合形成熔体流道。本发明解决现有的双辊铸轧加工宽度较大的镁合金铸轧成品，容易出现厚度不均致使镁合金成品合格率低的问题；同时，实现了铸造机和热轧机在同一生产线上生产，省去了热轧开坯中的铸坯、铣面、开坯等工序，能够满足多种规格板材，产品品质良好，且提高了成材率，实现规模化镁合金板带轧制。

Description

一种镁合金连铸连轧装置及镁合金连铸连轧方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金连铸连轧装置及镁合金连铸连轧方法，属于镁合金铸轧技术领域。
背景技术
镁合金具有较高的比强度、比刚度、减震性、导热性、电磁屏蔽性、易切削性和易回收性等良好的综合性能，因而成为汽车、摩托车、航天航空和电子通讯等行业的重要原材料之一。
双辊铸轧是将连续铸造和轧制结合，熔体凝固的同时承受一定量的轧制变形，即直接将金属熔体铸轧成板材，对于汽车、军工等领域要求高的镁合金板材，铸轧后还需通过冷温轧工艺，轧制成合格的板材。然而，双辊铸轧加工的镁合金铸轧板的厚度较大(约6毫米)，且塑性变形量一般仅有3％-5％，后续轧制工艺复杂，生产效率较低、工艺稳定性不够理想。此外，双辊铸轧在加工宽度较大的镁合金铸轧产品时，中间与两边的厚度容易出现厚度不均，致使镁合金成品的合格率低的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镁合金连铸连轧装置及镁合金连铸连轧方法，解决现有的双辊铸轧加工宽度较大的镁合金铸轧成品，容易出现厚度不均致使镁合金成品合格率低的问题；同时，实现了铸造机和热轧机在同一生产线上生产，省去了热轧开坯中的铸坯、铣面、开坯等工序，能够满足多种规格板材，产品品质良好，且提高了成材率，实现规模化镁合金板带轧制。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种镁合金连铸连轧装置，包括沿轧制方向依次连接的熔化炉、保温静置炉、前液箱；其特征在于，还包括双带式铸造机、牵引机和热轧机单元；
所述双带式铸造机包括上下对置且同步旋转的上环形钢带和下环形钢带，所述上环形钢带和所述下环形钢带之间设有可调节间距的两个侧板，所述上环形钢带、下环形钢带和两个侧板之间围合形成熔体流道，所述熔体流道的前端形成进料口，其后端形成出料口；
所述双带式铸造机的进料口与前液箱的出料口连接，其出料口通过所述牵引机与所述热轧机单元的进料口连接。
作为本发明的一种优选方案：所述双带式铸造机还包括机架，安装在机架上的动力输出装置，动力输出装置具有上下对置的上输出轴及下输出轴，安装在机架上且上下对置的上驱动轮及下驱动轮，安装在机架上且上下对置的上张紧轮及下张紧轮；所述上输出轴与上驱动轮啮合,所述上环形钢带安装于所述上驱动轮和上张紧轮上；所述下输出轴与下驱动轮啮合,所述下环形钢带安装于所述下驱动轮和下张紧轮上。
作为本发明的一种优选方案：所述机架的进料口位置处对应上环形钢带及下环形钢带分别设有一个电磁感应加热装置。
作为本发明的一种优选方案：所述上驱动轮和下驱动轮的中部分别设有进水管；所述上环形钢带和下环形钢带的背面分别设有热管冷却***。
作为本发明的一种优选方案：所述机架上对应上环形钢带及下环形钢带的位置分别设有五个均匀分布的支撑辊。
作为本发明的一种优选方案：所述热轧机单元包括五台沿轧制方向依次连接的热轧机。
作为本发明的一种优选方案：所述双带式铸造机和牵引机之间还设有用于调节镁合金铸胚的厚度的厚度控制仪；所述热轧机单元的出料端还设有沿轧制方向连接的夹送辊、剪切机、卷取机、输送带、垛板机、卸卷机，从而组成连铸连轧生产线。
一种镁合金连铸连轧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)提供一种镁合金连铸连轧装置；
2)熔化：在710-730℃的条件下将预设配比的镁合金原料加入熔化炉中，合金化后降温至700-720℃，得到镁合金熔体；
3)静置：将镁合金熔体由熔化炉转移至保温静置炉静置预设时间；
4)储存：经静置的镁合金熔体转移至前液箱储存；
5)铸造：调整双带式铸造机的两块侧板的距离至预设宽度；将前液箱中的镁合金熔体输送入双带式铸造机的熔体流道的进料口，镁合金熔体在始终处于移动状态的熔体流道中进行冷却，使得镁合金熔体的表面温度降至550℃以下，从而凝固形成镁合金铸坯；
6)热轧：通过牵引机将镁合金铸坯输送入热轧机单元进行热轧，得到热轧镁合金板。
进一步地，步骤5)中，镁合金熔体进入熔体流道前，用静电沉积的方法在上环形钢带及下环形钢带的表面喷涂一层21nm厚的氮化硼。
进一步地，步骤5)中，在进水管中通入冷却水进行一次冷却，水流量调节范围控制在3000-5000L/min，压力0.15-0.25MPa；在热管冷却***的热管中注入丙酮并进行抽真空处理。
进一步地，步骤6)中，热轧的具体过程如下：首次热轧控制温度位450℃，首次道次压下率为30％；下次热轧控制温度为420℃，道次压下率为10-15％；第三次热轧控制温度为380℃，道次压下率为10％；第四、五次热轧控制温度均为380℃，道次压下率均为5％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的镁合金连铸连轧装置由于所述上环形钢带、下环形钢带和两个侧板形成熔体流道，镁合金熔体在熔体流道上铸轧成镁合金半成品，两个侧板的间隔距离可调节，在加工镁合金铸轧产品，两个侧板的间隔距离根据镁合金产品的宽度进行调节，通过上环形钢带和下环形钢带的压合力使镁合金熔体在熔体流道内均匀的铸轧成镁合金半成品，避免中间与两边的厚度不均匀，致使镁合金成品的合格率低的问题，提高了镁合金成品的合格率。其次，该镁合金连铸连轧装置的热轧机单元包括多台热轧机，两个侧板的间隔距离可调节，能够根据镁合金成品的厚度选择热轧机的数量，根据镁合金产品的宽度进行调节两个侧板的间隔距离，因而能够根据实际需要生产不同厚度不同宽度的成品。本发明还提供一种镁合金连铸连轧方法，该方法实现了铸轧和轧制在同一条生产线同时生产，结合铸轧的短流程工艺特点，省去了热轧开坯工艺中的铸坯、铣面、开坯等工序，经过后续的冷/温轧制工艺，能够完全满足多种规格板材，产品品质与热轧开坯接近，成材率从现有的25％，提高到50％以上，轧制长度可以控制，为后续炉卷式轧制工艺提供保证，实现规模化镁合金板带轧制。
附图说明
图1为本发明的镁合金连铸连轧装置的结构示意图；
图2为本发明的双带式铸造机的结构示意图；
图3为本发明的双带式铸造机的立体图。
图4为本发明的双带式铸造机的侧视图。
其中：1、熔化炉；2、保温静置炉；3、前液箱；4、双带式铸造机；410、上环形钢带；411、上输出轴；412、上驱动轮；413、上张紧轮；420、下环形钢带；421、下输出轴；422、下驱动轮；423、下张紧轮；430、侧板；440、熔体流道；450、电磁感应加热装置；460、进水管；470、热管冷却***；5、厚度控制仪；6、牵引机；7、热轧机；8、夹送辊；9、剪切机；10、卸取机；11、输送带；12、垛板机；13、卸卷机。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1至图4所示，一种镁合金连铸连轧装置，包括沿轧制方向依次连接的熔化炉1、保温静置炉2、前液箱3；还包括双带式铸造机4、牵引机6和热轧机单元；
双带式铸造机4包括上下对置且同步旋转的上环形钢带410和下环形钢带420，上环形钢带410和下环形钢带420之间设有可调节间距的两个侧板430，上环形钢带410、下环形钢带420和两个侧板430之间围合形成熔体流道440，熔体流道440的前端形成进料口，其后端形成出料口；两个侧板430的形状均为环状结构，它们分别以滑动配合的方式套接于上环形钢带410和下环形钢带420之间；当调整至预设位置时，其下端通过锁紧结构进行固定。
双带式铸造机4的进料口与前液箱3的出料口连接，其出料口通过牵引机6与热轧机单元的进料口连接。
双带式铸造机4还包括机架，安装在机架上的动力输出装置，动力输出装置具有上下对置的上输出轴411及下输出轴421，安装在机架上且上下对置的上驱动轮412及下驱动轮422，安装在机架上且上下对置的上张紧轮413及下张紧轮423；上输出轴411与上驱动轮412啮合，上环形钢带410安装于上驱动轮412和上张紧轮413上；下输出轴421与下驱动轮422啮合，下环形钢带420安装于所述下驱动轮422和下张紧轮423上。
具体的，上环形钢带410和下环形钢带420均倾斜设置，在竖直方向熔体流道的进液口的位置高于出液口的位置，这样设计便于镁板的输出；在上驱动轮412、上张紧轮413、下驱动轮422和下张紧轮423的配合下，上环形钢带410和下环形钢带420同步连续运动，形成动态流道。
机架的进料口位置处对应上环形钢带410及下环形钢带420分别设有一个电磁感应加热装置450。由于从进料口进来的镁金属熔体温度很高，两者温差太大的情况下会对钢带的热冲击，使其弯曲，导致镁板表面不平整；通过电磁感应加热装置450对往返转动的钢带进行预热，减小钢带与镁金属熔体之间的温差，减轻镁金属熔体对钢带的热冲击，使其不至于弯曲，从而保证镁板表面的平整。
上驱动轮412和下驱动轮422的中部分别设有进水管460；上环形钢带410和下环形钢带420的背面分别设有热管冷却***470。通过这样设计，能够使得镁金属熔体的温度逐渐下降，最终凝固成镁板铸坯，使得钢带与镁金属熔体之间的温差始终在可控范围内，减轻镁金属熔体对钢带的热冲击，使其不至于弯曲，保证镁板表面的平整。
机架上对应上环形钢带410及下环形钢带420的位置分别设有五个均匀分布的支撑辊。这样设计，能够保证上环形钢带410及下环形钢带420之间形成高度均匀的熔体流道440，进一步保证镁板表面的平整。
热轧机单元包括五台沿轧制方向依次连接的热轧机7。
双带式铸造机4和牵引机6之间还设有用于调节镁合金铸胚的厚度的厚度控制仪5；热轧机单元的出料端还设有沿轧制方向连接的夹送辊8、剪切机9、卷取机10、输送带11、垛板机12、卸卷机13，从而组成连铸连轧生产线。
一种镁合金连铸连轧方法，包括以下步骤：
1)提供一种镁合金连铸连轧装置；
2)熔化：在710-730℃的条件下将预设配比的镁合金原料加入熔化炉中，降温至700-720℃，待镁合金熔化，得到镁合金熔体；具体的，当熔化炉的温度达到350摄氏度时，通入N2、CO2、SF6的混合保护气体，生成保护膜的密度系数为1.6。采用阶梯式升温工艺，当温度达到730℃时，将配好的合金加入熔化炉中，其中，合金配方成份的质量百分比如下：Al：2.5-3.5，Si：0.08，Ca:0.04，Zn：0.6-1.4，Mn：0.2-1.0，Fe：0.003，Cu:0.01，Ni:0.001，Mg：余量。当配好的合金加入熔化炉后，降温至700℃，采用粗过滤网进行净化，除去镁合金熔体的粗大杂质。
3)静置：将镁合金熔体由熔化炉转移至保温静置炉静置10-20min；在保温静置炉内还采用精过滤网对镁合金熔体进行过滤，进一步过滤镁合金熔体的杂质，保证镁合金熔体的纯度，进而提高镁合金成品的合格率。
4)储存：经静置的镁合金熔体转移至前液箱储存；
5)铸造：通过一导引头置入熔体流道内，前液箱的供料嘴与钢带间隙约0.3mm，导引头与出液嘴前沿距离为60-150mm；通过导引头将前液箱中的镁合金熔体输送入双带式铸造机的熔体流道的进料口，镁合金熔体在始终处于移动状态的熔体流道中进行冷却，使得镁合金熔体的表面温度降至530℃以下，从而凝固形成镁合金铸坯；
开铸前调整板厚度及宽度，不同厚度的铸坯可以通过调整铸造机上下机架的距离控制，宽度通过调整两侧边部侧挡块的距离控制(厚度范围15-32mm，双带式铸造机覆盖多型号机，适应1000mm宽度，50mm厚度的要求)。以20×1600mm(厚×宽度)为例，铸造前钢带通过电磁感应加热至250℃。
镁合金熔体进入熔体流道前，用静电沉积的方法在上环形钢带及下环形钢带的表面喷涂一层21nm厚的氮化硼。便于铸坯脱模。
在进水管中通入冷却水进行一次冷却，水流量调节范围控制在3000-5000L/min，压力0.15-0.25MPa；在热管冷却***的热管中注入丙酮并进行抽真空处理。
6)镁合金熔体经厚度控制仪，厚度控制仪由干燥N2和高热传导的He的混合气体，流量350L/min，板型控制仪装有热成像温度检测，发现宽度方向上某区域温度异常，如过高时，可调大该区覆盖气体的流量，将过高温度降下来，以确保板的平整度。
7)热轧：通过牵引机将镁合金铸坯输送入热轧机单元进行热轧，得到热轧镁合金板。热轧的具体过程如下：首次热轧控制温度位450℃，首次道次压下率为30％；下次热轧控制温度为420℃，道次压下率为10-15％；第三次热轧控制温度为380℃，道次压下率为10％；第四、五次热轧控制温度均为380℃，道次压下率均为5％。
8)最终热轧镁合金板厚度为9.5mm，板式经定尺剪切机，剪切，经输送带输送至垛板机，完成垛板作业；
9)卷式经卷取机自动卷取，内径为ф610，外径maxф1650mm，再通过卸卷机取卷，完成连铸连轧过程。经过后续离线冷/温轧制工艺，完全满足多种规格板材。
本发明能够实现连铸连轧在线生产，结合铸轧短流程工艺，省去热轧开坯工艺中的铸坯、铣面、开坯等工序。经过后续的冷/温轧制，完全满足多种规格板材，产品品质与热轧开坯接近，成材率从现有的25％，提高到50％以上，轧制长度可以控制，为后续炉卷式轧制工艺提供保证，实现规模化镁合金板带轧。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金连铸连轧装置，包括沿轧制方向依次连接的熔化炉、保温静置炉、前液箱；其特征在于，还包括双带式铸造机、牵引机和热轧机单元；
所述双带式铸造机包括上下对置且同步旋转的上环形钢带和下环形钢带，所述上环形钢带和所述下环形钢带之间设有可调节间距的两个侧板，所述上环形钢带、下环形钢带和两个侧板之间围合形成熔体流道，所述熔体流道的前端形成进料口，其后端形成出料口；
所述双带式铸造机的进料口与前液箱的出料口连接，其出料口通过所述牵引机与所述热轧机单元的进料口连接。
2.根据权利要求1所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述双带式铸造机还包括机架，安装在机架上的动力输出装置，动力输出装置具有上下对置的上输出轴及下输出轴，安装在机架上且上下对置的上驱动轮及下驱动轮，安装在机架上且上下对置的上张紧轮及下张紧轮；所述上输出轴与上驱动轮啮合,所述上环形钢带安装于所述上驱动轮和上张紧轮上；所述下输出轴与下驱动轮啮合,所述下环形钢带安装于所述下驱动轮和下张紧轮上。
3.根据权利要求2所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述机架的进料口位置处对应上环形钢带及下环形钢带分别设有一个电磁感应加热装置。
4.根据权利要求2所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述上驱动轮和下驱动轮的中部分别设有进水管；所述上环形钢带和下环形钢带的背面分别设有热管冷却***。
5.根据权利要求2所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述机架上对应上环形钢带及下环形钢带的位置分别设有五个均匀分布的支撑辊。
6.根据权利要求1所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述热轧机单元包括五台沿轧制方向依次连接的热轧机。
7.根据权利要求1所述的镁合金连铸连轧装置，其特征在于，所述双带式铸造机和牵引机之间还设有用于调节镁合金铸胚的厚度的厚度控制仪；所述热轧机单元的出料端还设有沿轧制方向连接的夹送辊、剪切机、卷取机、输送带、垛板机、卸卷机，从而组成连铸连轧生产线。
8.一种镁合金连铸连轧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)提供一种如权利要求1-7任意一项所述的镁合金连铸连轧装置；
2)熔化：在710-730℃的条件下将预设配比的镁合金原料加入熔化炉中，合金化后降温至700-720℃，得到镁合金熔体；
3)静置：将镁合金熔体由熔化炉转移至保温静置炉静置预设时间；
4)储存：经静置的镁合金熔体转移至前液箱储存；
5)铸造：调整双带式铸造机的两块侧板的距离至预设宽度；将前液箱中的镁合金熔体输送入双带式铸造机的熔体流道的进料口，镁合金熔体在始终处于移动状态的熔体流道中进行冷却，使得镁合金熔体的表面温度降至550℃以下，从而凝固形成镁合金铸坯；
6)热轧：通过牵引机将镁合金铸坯输送入热轧机单元进行热轧，得到热轧镁合金板。
9.根据权利要求8所述的镁合金连铸连轧方法，其特征在于，步骤5)中，镁合金熔体进入熔体流道前，用静电沉积的方法在上环形钢带及下环形钢带的表面喷涂一层21nm厚的氮化硼；在进水管中通入冷却水进行一次冷却，水流量调节范围控制在3000-5000L/min，压力0.15-0.25MPa；在热管冷却***的热管中注入丙酮并进行抽真空处理。
10.根据权利要求8所述的镁合金连铸连轧方法，其特征在于，步骤6)中，热轧的具体过程如下：首次热轧控制温度位450℃，首次道次压下率为30％；下次热轧控制温度为420℃，道次压下率为10-15％；第三次热轧控制温度为380℃，道次压下率为10％；第四、五次热轧控制温度均为380℃，道次压下率均为5％。
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