專(zhuān)利名稱(chēng)：鎂合金薄板連續(xù)熱軋機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種鎂合金熱軋薄板的軋制設(shè)備，尤其屬于將鎂合金液直接生產(chǎn)出熱軋薄板的軋機(jī)。
背景技術(shù)：
金屬板材是金屬使用的最主要形式，占金屬材料總量的80%以上，金屬板材在電子、通訊、交通、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用最多。近年來(lái)，金屬軋制工程技術(shù)發(fā)展迅速，包括薄板坯連鑄連軋技術(shù)、近終形薄帶鑄軋技術(shù)、高精度軋制技術(shù)、無(wú)頭軋制及自由規(guī)程軋制等現(xiàn)代軋制技術(shù)。其中，近終形連鑄以其接近最終產(chǎn)品尺寸、改善材料性能、生產(chǎn)流程短、投資省、 節(jié)能和保護(hù)環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今國(guó)際冶金界的一個(gè)熱點(diǎn)。鎂合金的密度約為鋼的 1/4，鋁的2/3，與塑料相近，具有比強(qiáng)度和比剛度高、熱傳導(dǎo)性好、阻尼減震性佳、機(jī)加工性能優(yōu)良、零件尺寸穩(wěn)定和易回收等優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具發(fā)展前途的綠色工程材料”。鎂合金現(xiàn)在已被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、航空、航天、冶金、 化工、通信、電子和體育用品等行業(yè)中。特別是自二十世紀(jì)九十年代初以來(lái)，日益緊迫的能源和環(huán)境問(wèn)題極大地刺激了鎂合金的發(fā)展，全球范圍內(nèi)對(duì)鎂合金的需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁、持續(xù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)。尤其是熱軋板帶軋制變形系數(shù)大、成本低、塑性好，因此，作電子產(chǎn)品和家用電器的殼體、汽車(chē)覆蓋件、車(chē)內(nèi)面板等零部件，市場(chǎng)需求巨大。雙輥鑄軋是將連續(xù)鑄造和軋制結(jié)合，熔體凝固的同時(shí)承受一定量的軋制變形，即直接將金屬熔體“軋制”成半成品帶坯帶材。目前，鎂合金的雙輥鑄軋技術(shù)已取得了進(jìn)展， 德國(guó)ThyssenKrupp Mahl采用鎂合金板材鑄軋技術(shù)生產(chǎn)出了寬700mm、厚6mm的鑄軋板坯； 澳大利亞CSIRO就致力于鎂合金板材鑄軋技術(shù)的研究，并已經(jīng)進(jìn)行工業(yè)化試生產(chǎn)，板材寬度可達(dá)630mm，厚度2.3-5mm。另外日本住友鋁業(yè)、三協(xié)鋁業(yè)、三菱鋁業(yè)，韓國(guó)國(guó)家機(jī)械研究院在鎂合金板材鑄軋技術(shù)方面都取得了較大的成果。國(guó)內(nèi)也對(duì)雙輥鑄軋技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)， 福州華鎂公司等成功開(kāi)發(fā)了鎂合金板材雙輥異步連續(xù)三輥連續(xù)熱軋機(jī)和板材鑄軋技術(shù)，山西銀光鎂業(yè)建立了鑄軋生產(chǎn)線(xiàn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。鎂合金鑄軋目前尚處于起始階段，存在許多問(wèn)題有待于解決，雙輥鑄軋存在的問(wèn)題是生產(chǎn)率較低、工藝穩(wěn)定性較差；鑄軋板的組織基本是鑄造組織，鎂合金鑄軋板的厚度較大(在6毫米左右)和塑性變形量一般僅有3% 5%，后繼軋制工作較復(fù)雜。鎂合金鑄軋板需要進(jìn)一步溫軋或熱軋才能成為板材制品，薄板熱軋不容易實(shí)施，溫軋的道次加工率約為5% 10%，這就是說(shuō)要把厚度為5毫米的鑄軋板通過(guò)溫軋軋制到1 2毫米，甚至軋制到1毫米以下，需要的道次數(shù)太多，而且道次間需要長(zhǎng)時(shí)間地軟化退火，致使生產(chǎn)率很低、 生產(chǎn)成本仍然很高，很大程度上失去了成卷軋制要提高生產(chǎn)率的初衷。此外，雙輥連續(xù)鑄軋工藝基本限于生產(chǎn)純金屬、低合金化的軟合金，當(dāng)由于生產(chǎn)高合金化合金時(shí)，必然出現(xiàn)條帶狀缺陷。條帶缺陷產(chǎn)生的原因在于金屬帶坯沒(méi)有完全凝固時(shí)在軋輥中軋制，液體相受壓時(shí)發(fā)生過(guò)濾性擠壓，形成河流條帶，軋制后呈現(xiàn)點(diǎn)狀條帶。條帶實(shí)際是一種成分的區(qū)域偏析缺陷，因?yàn)樽詈竽痰囊后w比初始凝固的含有較高的溶質(zhì)元素。合金元素含量越高的合金，條帶缺陷也越嚴(yán)重，而且條帶不能在熱處理時(shí)消除。因此鎂合金鑄軋只適用于部分鎂合金，鑄軋板基本屬于一種初加工坯料，需要較復(fù)雜的后繼軋制才能成為板材產(chǎn)品。如果將鎂合金的鑄造和熱軋結(jié)合到一臺(tái)軋機(jī)上，一次完成從鎂合金液到熱軋薄板，隨后熱軋薄板只要簡(jiǎn)單的后繼軋制，即可成為性能很好的成品板材，必將是一種鎂合金板材生產(chǎn)的較為理想的途徑。鎂合金連續(xù)熱軋不僅根本簡(jiǎn)化鎂合金板材的市場(chǎng)流程，而且提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高軋機(jī)產(chǎn)量、提高成材率。因此鎂合金連續(xù)熱軋可能是鎂合金板材市場(chǎng)的巨大突破。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的目的是研制和發(fā)明將鎂合金的鑄造和熱軋結(jié)合到一臺(tái)軋機(jī)上的三輥連續(xù)熱軋機(jī)。三輥連續(xù)熱軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)裝置包括1-支撐輥，2-熱軋輥，3-鑄造輥，4-熱軋板帶，5-鑄嘴，6-鎂合金液輸送管道，7-熱軋卷，8-飛剪，9-鎂合金液。鎂合金三輥連續(xù)熱軋機(jī)的機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)和其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用雙輥鑄軋機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)為異徑、異步軋機(jī)，三只輥的軸線(xiàn)在同一平面，并向板帶軋制出口一邊傾斜。支撐輥1和鑄造輥3是直徑為800mm 1200mm的等徑、轉(zhuǎn)向相同的雙驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥，熱軋輥2是直徑為200mm 350mm的從動(dòng)輥。鑄造輥和熱軋輥組成三輥連續(xù)熱軋機(jī)的工作輥副，并均為內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)。支撐輥是熱軋輥的支承輥。主動(dòng)與從動(dòng)輥的直徑最佳搭配根據(jù)主要產(chǎn)品的鎂合金特點(diǎn)和板坯厚度選擇，對(duì)于大寬度或較高合金化的鎂合金，采用較細(xì)的從動(dòng)輥和更粗的主動(dòng)輥。工作輥和支承輥的軸線(xiàn)平面上部向軋制方向傾斜0 15度，最佳為5 10度。 鑄嘴(5)設(shè)置在鑄造輥(3)的一側(cè)，鑄嘴(5)和鑄造輥(3)表面構(gòu)成長(zhǎng)度可達(dá)約200 300 毫米的傾斜坡面凝固區(qū)。改變鑄嘴厚度和改變軋輥轉(zhuǎn)速，能實(shí)現(xiàn)控制凝固帶坯的組織和帶坯的厚度的目的。支撐輥(1)和鑄造輥C3)表面線(xiàn)速度各自可調(diào)，使鑄造輥C3)和熱軋輥 (2)形成異步熱軋，異步比可調(diào)，控制在1. 15 1.05范圍，最佳值和軋制鎂合金的種類(lèi)和市場(chǎng)工藝有關(guān)。三輥連續(xù)熱軋機(jī)的軋制比壓力由于熱軋輥直徑減小而增加，軋機(jī)的剛度由于兩主動(dòng)輥直徑大而增大。本申請(qǐng)的三輥連續(xù)熱軋機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù)是根據(jù)前期工藝試驗(yàn)并能滿(mǎn)足技術(shù)關(guān)鍵和工藝參數(shù)，一般結(jié)構(gòu)基本沿用二輥熱軋機(jī)和四輥熱軋機(jī)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，包括軋輥的設(shè)計(jì)、機(jī)架強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)、輥縫控制、水冷、軸承、潤(rùn)滑、軋制力和驅(qū)動(dòng)力矩等系統(tǒng)。本申請(qǐng)認(rèn)為鑄軋的傳統(tǒng)工藝應(yīng)該向鑄軋-軋制融合，即將穩(wěn)定的凝固和對(duì)凝固后的帶坯施加大變形軋制，以獲得變形特征的內(nèi)部組織。在傳統(tǒng)的三輥連續(xù)熱軋機(jī)設(shè)計(jì)中，為了保證凝固點(diǎn)的控制和增加冷卻速度，主要是通過(guò)加大軋輥直徑實(shí)現(xiàn)的。但是隨著軋輥直徑的加大，軋制比壓力降低，凝固帶坯的變形效果弱化，同時(shí)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)也變得復(fù)雜化。為了既能采用大直徑輥以提高凝固帶坯的質(zhì)量，又能采用小直徑輥提高軋制比壓力和獲得更大變形率的軋制效果，并將凝固和軋制安排在不同區(qū)域進(jìn)行，本申請(qǐng)采用不等徑三輥設(shè)計(jì)。前期實(shí)驗(yàn)了鑄軋-熱軋機(jī)兩機(jī)架的鑄軋板帶余熱熱軋的效果，試驗(yàn)時(shí)鑄軋和熱軋兩個(gè)機(jī)架間的距離盡可能的靠近以盡可能減少熱散失，但鑄軋帶坯余熱散失仍然較多，余熱軋制的變形率僅有約10%，軋制后沒(méi)有明顯改變鑄造組織特征，基本不具備熱軋板的性能。進(jìn)一步研究了最典型的板材用合金AZ31B的鑄態(tài)熱壓縮行為。先將鑄態(tài)AZ31B加工成一定尺寸的扁坯，快速升溫至觀(guān)01 440°C，以10_3 KT1S-I的壓縮速率壓縮。壓縮變形過(guò)程的初期，應(yīng)力迅速增加到一個(gè)峰值，隨后應(yīng)力逐漸減小，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。壓縮開(kāi)始表現(xiàn)出加工硬化，隨著變形增加，鎂合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化大于加工硬化，流動(dòng)應(yīng)力逐漸達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。溫度越高，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行的越來(lái)越充分。280°C時(shí)原始粗大晶粒已經(jīng)得到了破壞，垂直于壓縮方向的晶界上出現(xiàn)了大量的細(xì)小等軸晶粒，這時(shí)組織已經(jīng)表現(xiàn)出了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。當(dāng)溫度升至360°C時(shí)，大部分區(qū)域被細(xì)小的晶粒覆蓋，只能找到很少的原始粗大晶粒，而440°C時(shí)，幾乎所有的晶粒都是發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶后形成的，已經(jīng)找不到粗大的原始晶粒。另一方面，再結(jié)晶晶粒大小隨著溫度的增高不斷增大，280°C時(shí)再結(jié)晶晶粒約為5 μ m,溫度增至360°C時(shí)，晶粒增至8 μ m,溫度繼續(xù)增加到440°C時(shí)，晶粒尺寸達(dá)到 14 μ m左右。上述試驗(yàn)證明鑄態(tài)ABlB可以高溫?zé)彳垼绾螌?duì)高合金化的多相脆性合金熱軋也是鎂合金連續(xù)熱軋需要面對(duì)的問(wèn)題。因此，在上述研究的基礎(chǔ)上又研究了脆性更大的高合金化的AZ91D的半固態(tài)鑄造坯的熱軋性能。采用半固態(tài)漿料凝固形成的AZ91D鑄造板帶，由于共晶反應(yīng)受到抑制，這種半固態(tài)凝固組織由過(guò)飽和的單相α、晶內(nèi)和晶界上離散分布著的少量Mg17Al12質(zhì)點(diǎn)組成。將這種板帶快速加熱到450°C后熱軋，最大熱變形量高達(dá) 47%。此實(shí)驗(yàn)證明，配合適當(dāng)?shù)拇胧?，多相鑄造板帶直接熱軋是可行的，即使像AZ91D這樣高合金化的鑄造坯，也具備較好的熱軋能力。鑄態(tài)鎂合金進(jìn)行熱軋塑性加工時(shí)，適當(dāng)?shù)淖冃螚l件獲得較大的壓制加工率是關(guān)鍵。前期研究雖然證明鑄態(tài)熱軋是可行性，但考慮到鑄態(tài)多相組織熱軋的熱塑性變形與傳統(tǒng)熱軋的淬火軟化材料相比要困難許多，需要盡可能在工藝上需要更大變形量軋制是需要?jiǎng)?chuàng)造最佳熱軋條件。本申請(qǐng)研究了可能的最佳連續(xù)熱軋工藝和條件，包括鑄嘴的鎂合金液布流、斜坡半固態(tài)凝固區(qū)設(shè)計(jì)、良好韌性的凝固板帶組織、熱軋的熱參數(shù)、熱軋過(guò)程的缺陷愈合、熱軋時(shí)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化等。將三輥連續(xù)熱軋機(jī)傾斜，給鑄嘴留有很大的空間，可以將前箱中的液位增大，同時(shí)鑄嘴內(nèi)鎂液的流程也小，以保證凝固薄板帶坯的各種參數(shù)的一致性。并且，傾斜角也使得凝固區(qū)域呈斜面狀，造成凝固區(qū)延長(zhǎng)，冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，凝固模式徹底改變，鑄造帶坯一般是等軸晶，組織的均勻性提高，變形加工性能比不均勻的組織更好。同時(shí)傾斜的凝固區(qū)類(lèi)似斜坡凝固，隨著軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，凝固層向上移動(dòng)并逐漸增后。由于金屬液的粘滯性，已經(jīng)升到液面的凝固層離開(kāi)熔池時(shí)會(huì)拖帶一層金屬液，因此，凝固層離開(kāi)熔池后仍然增加厚度。鑄造輥?lái)敳炕竞托逼吕鋮s板半固態(tài)制漿相似，在軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被粘滯拖帶，凝固枝晶一邊長(zhǎng)大，一邊拖帶轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生球化，最后凝固層是一種半固態(tài)凝固的組織，呈玫瑰花狀初生晶粒?？刂栖堓伇砻婢€(xiàn)速度，使凝固層進(jìn)入軋輥輥縫時(shí)上沒(méi)有完全凝固，是有少量液相的半固態(tài)凝固組織，熱軋最初階段將是半固態(tài)軋制。半固態(tài)軋制抗力很小，軋制過(guò)程如果產(chǎn)生裂紋，能被迅速愈合，沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)展。半固態(tài)存在的時(shí)間和距離都十分有限，隨后的軋制進(jìn)入高溫?zé)彳堧A段。當(dāng)鎂合金的熱軋溫度在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的溫度以上，軋件有最大的塑性和不易發(fā)生開(kāi)裂。鎂合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶無(wú)需孕育期，但只能在高溫和臨界變形量以上才能發(fā)生。例如，MB8 厚板軋制終了溫度為360°C時(shí)，內(nèi)部組織基本處于恢復(fù)狀態(tài)，但存在明顯的加工織構(gòu)；軋制終了溫度為450°C時(shí)，內(nèi)部組織為完全的再結(jié)晶狀態(tài)。AZ31鎂合金在350°C以上、應(yīng)變量大于10%，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化，變形抗力為50Mpa。更高的軋制溫度有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶充分完成。而440°C、應(yīng)變速率為0. 5 5/s軋制時(shí)，多數(shù)鎂合金幾乎所有的晶粒都是發(fā)生動(dòng)態(tài)
5再結(jié)晶后形成的，已經(jīng)找不到粗大的原始晶粒。因此，始軋溫度在液相線(xiàn)溫度約為550°C，此時(shí)液相含量小于10%，終軋溫度為450°C。三輥連續(xù)熱軋機(jī)需要保證凝固帶坯余熱軋制過(guò)程要在450°C以上。增加變形速率是保持溫度不降低很多的最有效方法，較大的軋輥表面線(xiàn)速度和較小的熱軋輥直徑是主要措施。熱軋階段的軋制參數(shù)可以通過(guò)鑄嘴結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、 澆注溫度、軋輥轉(zhuǎn)速等設(shè)備和操作調(diào)整，以滿(mǎn)足不同的熱軋工藝要求。異步軋制是通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)軋輥，使其表面線(xiàn)速度保持一定的速度差，異步軋制的變形區(qū)附加剪切變形和常規(guī)軋制壓縮變形共同作用加速了晶粒細(xì)化和金屬流動(dòng)、產(chǎn)生軟化作用。異步軋制和高溫?zé)彳垥r(shí)促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶容易進(jìn)行等。400°C的3毫米AZ31凝固態(tài)帶坯，當(dāng)異速比為1. 2時(shí)，合金的晶粒最均勻細(xì)小，平均尺寸約為20 μ m ；再進(jìn)一步增大異速比，合金的晶粒粗化、力學(xué)性能又有所下降。異步軋制的AZ31織構(gòu)強(qiáng)度及顯微組織在300°C 及以上保持穩(wěn)定。因此，本申請(qǐng)的異步軋輥設(shè)計(jì)也是提高變形率的措施之一。熱軋板帶離開(kāi)輥縫的溫度仍然較高，從輥縫出口開(kāi)始，板帶冷卻降溫，卷取成卷后的溫度在350°C以上并能在此溫度保持很長(zhǎng)時(shí)間，期間發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。再結(jié)晶進(jìn)行比較充分，加工硬化完全消除，不存在明顯的殘余應(yīng)力，板帶也不存在潛在板形不良，這種狀態(tài)十分有利于后繼軋制。連續(xù)熱軋帶卷從卷取機(jī)取下后，最好趁熱實(shí)施淬火(均勻化)熱處理， 也可以冷卻后成批在從室溫加熱到淬火溫度并保溫一定時(shí)間進(jìn)行均勻化熱處理。均勻化處理的連續(xù)熱軋的板材經(jīng)后繼精整處理后成為產(chǎn)品出貨，供后繼成形加工板料。如果連續(xù)熱軋板帶的厚度小于1. 5毫米，則允許冷板熱輥反復(fù)多道次精軋。即使連續(xù)熱軋板帶的厚度大于1. 5毫米，如果精軋的壓下率很小，也可以冷軋。 按本申請(qǐng)的技術(shù)生產(chǎn)出的鎂合金板外觀(guān)平整光潔，呈銀白色的金屬光澤，可以滿(mǎn)足部分產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，部分需要進(jìn)行后繼溫軋或冷軋，得到精度或強(qiáng)度要求更高的板材產(chǎn)品。 連續(xù)熱軋板的晶粒在15-20微米，當(dāng)精軋板材的最終厚度控制在0. 3mm左右，產(chǎn)品的平均晶粒度尺可以可以達(dá)到10微米以下。


附圖1是鎂合金三輥連續(xù)熱軋機(jī)的主機(jī)部分和關(guān)聯(lián)裝置示意圖，附圖2是圖1凝固區(qū)和熱軋區(qū)的局部放大。在圖中1-支撐輥，2-熱軋輥，3-鑄造輥，4-熱軋板帶，5-鑄嘴， 6-鎂合金液輸送管道，7-熱軋卷，8-飛剪，9-鎂合金液。三輥連續(xù)熱軋機(jī)的機(jī)架傾斜角一般設(shè)計(jì)時(shí)給定，如有必要在機(jī)架上設(shè)計(jì)改變角度的結(jié)構(gòu)，不過(guò)此時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜化，一般不采用。本申請(qǐng)的設(shè)計(jì)基本沿用二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，包括軋輥的設(shè)計(jì)、機(jī)架強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)、水冷、軸承、潤(rùn)滑、 軋制力和驅(qū)動(dòng)力矩等系統(tǒng)。工作時(shí)雙驅(qū)動(dòng)輥按圖示的順時(shí)針?lè)较虬椿鞠嗤霓D(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)熱軋輥也被帶動(dòng)以相同的軋輥表面線(xiàn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。如果考慮到輥面的滑動(dòng)，熱軋輥表面線(xiàn)速度會(huì)成形差異， 但這種差異的效果等于異步軋制。上主動(dòng)輥也可以設(shè)計(jì)成和下主動(dòng)輥相同的內(nèi)水冷芯，作為下主動(dòng)輥磨損后的替換輥，即當(dāng)下主動(dòng)輥使用一定時(shí)間后，二者互換。三只輥的軸線(xiàn)在軋機(jī)工作時(shí)處于一個(gè)平面，但熱軋輥設(shè)計(jì)時(shí)必須有一個(gè)向鑄嘴一邊的偏離量(e值)，設(shè)計(jì)是參考四輥軋機(jī)工作輥的e值的計(jì)算方法。鑄嘴用耐熱和保溫的陶瓷質(zhì)材料制造，是金屬液供應(yīng)系統(tǒng)的一部分，為三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)配套。一種鑄嘴只用于生產(chǎn)一種寬度的板帶。軋機(jī)設(shè)計(jì)定型后，最大板寬度被確定，但是能根據(jù)需要開(kāi)機(jī)前安裝不同型號(hào)的鑄嘴，生產(chǎn)小于最大寬度的各種熱軋板。軋機(jī)工作時(shí)熱軋輥和鑄造輥形成對(duì)轉(zhuǎn)，鑄嘴的鎂合金液先在凝固區(qū)形成凝固層， 凝固帶坯移動(dòng)到和熱軋輥附近時(shí)余熱溫度在液相約占小于10%的半固態(tài)并進(jìn)入輥縫承受大變形量熱軋。熱軋板帶離開(kāi)輥縫的溫度控制在450°c附近。從輥縫出口開(kāi)始，板帶冷卻降溫，卷取成卷后的溫度在350°C以上并能在此溫度保持很長(zhǎng)時(shí)間，期間發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。再結(jié)晶進(jìn)行比較充分，加工硬化完全消除，不存在明顯的殘余應(yīng)力，板帶也不存在潛在板形不良，這種狀態(tài)十分有利于后繼軋制。連續(xù)熱軋帶卷從卷取機(jī)取下后，最好趁熱實(shí)施淬火(均勻化)熱處理，也可以冷卻后成批在從室溫加熱到淬火溫度并保溫一定時(shí)間進(jìn)行均勻化熱處理。均勻化處理的連續(xù)熱軋的板材經(jīng)后繼精整處理后成為產(chǎn)品出貨，供后繼成形加工板料。如果連續(xù)熱軋板帶的厚度小于1.5毫米，則允許冷板熱輥反復(fù)多道次精軋。即使連續(xù)熱軋板帶的厚度大于1. 5毫米，如果精軋的壓下率很小，也可以冷軋。
具體實(shí)施例1500mm鎂合金薄板三輥連續(xù)熱軋機(jī)鎂合金薄板三輥連續(xù)熱軋機(jī)的結(jié)構(gòu)，3只軋輥的實(shí)際長(zhǎng)度為1700毫米。熱軋輥直徑為250mm，雙驅(qū)動(dòng)上鑄造輥的直徑為850mm。軋輥的內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)按普通三輥連續(xù)熱軋機(jī)的內(nèi)水冷參數(shù)設(shè)計(jì)。軋輥的軸平面向前傾斜15度。采用兩對(duì)上下油壓缸，最大為1500噸軋制壓力，可按需要分別調(diào)節(jié)軋輥?zhàn)笥覂啥说妮伩p。雙驅(qū)動(dòng)上鑄造輥軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同、轉(zhuǎn)速獨(dú)立無(wú)級(jí)可調(diào)，軋輥表面線(xiàn)速度設(shè)計(jì)范圍為2米/分 8米/分，配合生產(chǎn)工藝按不同厚度板坯的需要任意改變。三只輥的軸線(xiàn)在同一平面，并向板帶軋制出口一邊傾斜10度。下主動(dòng)輥表面線(xiàn)速度各自可調(diào)，使下主動(dòng)輥和熱軋輥形成異步，以獲得較大的變形量。異步比可調(diào)，控制在1. 2 1. 05范圍。鑄嘴設(shè)置在鑄造輥一側(cè)，和鑄造輥輥表面構(gòu)成長(zhǎng)度約為300 毫米的傾斜坡面凝固區(qū)。通過(guò)加厚鑄嘴厚度和減慢軋輥轉(zhuǎn)速，可以增加形成半固態(tài)組織的凝固帶坯的厚度。三輥連續(xù)熱軋機(jī)的軋制比壓力由于熱軋輥直徑減小而增加，軋機(jī)的剛度由于兩主動(dòng)輥直徑大而增大。三輥連續(xù)熱軋機(jī)的結(jié)構(gòu)按雙輥三輥連續(xù)熱軋機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)。從保溫爐經(jīng)熱密封管道輸送來(lái)的鎂合金液先進(jìn)入容積較大的前箱，然后進(jìn)入與之一體連接的在進(jìn)入鑄嘴5。前箱和鑄嘴用耐熱和保溫的陶瓷質(zhì)材料制造，主要組成為鋰水玻璃粘結(jié)硼酸鎂晶須、六鈦酸鉀晶須、玻璃纖維和氧化鎂粉末。這些措施保證進(jìn)入輥縫的金屬液在溫度、流速和流量等幾方面均勻一致。由于前箱和鑄嘴保溫性能、金屬較大的熱容和低溫金屬的高導(dǎo)熱系數(shù)，使沿鑄軋輥橫向溫差、厚度差、流速差較小，且不易堵塞。 三輥連續(xù)熱軋機(jī)工作時(shí)，支撐輥1和鑄造輥(鑄軋輥)3，按順時(shí)針以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)熱軋輥(鑄軋輥)2也隨之以相同的軋輥表面線(xiàn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。與鑄嘴5中的鎂合金接觸的鑄軋輥2和3的表面開(kāi)始凝固。下鑄軋輥3和金屬液接觸弧更長(zhǎng)，凝固時(shí)間也更長(zhǎng)，在輥面向輥縫靠近的過(guò)程凝固層逐漸變厚。上鑄軋輥(熱軋輥幻用于接觸弧很短，在輥縫附近基本處于半固態(tài)區(qū)。因此，即軋制變形區(qū)下層是固態(tài)，上層是糊狀半固態(tài)，承受軋輥壓下時(shí)，當(dāng)壓下量超過(guò)固體容許應(yīng)變時(shí)，下部的固體會(huì)產(chǎn)生了裂紋，此時(shí)，上層半固態(tài)中的液體會(huì)被擠壓并滲入到裂紋和充填裂紋11，使得裂紋最后被治愈彌合。進(jìn)入裂縫的半固態(tài)枝晶被壓碎，板帶組織進(jìn)一步細(xì)化。同時(shí)，鑄軋的壓下量較大和避免了開(kāi)裂，板材質(zhì)量較好。輥縫出口鑄軋板溫度約350°C，基本處于最佳的熱拉伸矯直的范圍，將卷取機(jī)設(shè)定為熱拉伸張力值，在卷取時(shí)達(dá)到拉伸矯直的目的。為了消除熱拉伸后的板帶存在殘余應(yīng)力和避免能成為隱性板形不良，在卷取機(jī)上罩準(zhǔn)熱卷箱作為加熱保溫退火爐，在鑄軋過(guò)程一直保持，卷取結(jié)束后又被轉(zhuǎn)移到固溶熱處理爐。保溫退火爐在導(dǎo)軌上可以直線(xiàn)反復(fù)移動(dòng)，移開(kāi)和罩上，溫度也允許調(diào)節(jié)。 本申請(qǐng)三輥連續(xù)熱軋機(jī)可以生產(chǎn)厚度為Imm 3. 5mm的鎂合金熱軋板，薄板的最大寬度約為1500mm，也允許窄板的生產(chǎn)。使用本申請(qǐng)三輥連續(xù)熱軋機(jī)生產(chǎn)了 AD1、AZ61和 MB8等牌號(hào)和多種厚度的鎂合金薄板，同時(shí)對(duì)這些熱軋板坯進(jìn)行了后繼減薄精軋精整等，生產(chǎn)出了不同規(guī)格的成品板，產(chǎn)品的精度和力學(xué)性能滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金三輥連續(xù)熱軋機(jī)，具備先將鎂合金液凝固成帶坯，再利用其余熱熱軋成熱軋板帶功能，其特征在于三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)由支撐輥(1)，熱軋輥(2)，鑄造輥(3)，熱軋板帶(4)，鑄嘴(5)，鎂合金液輸送管道(6)，熱軋卷(7)，飛剪(8)組成，其中支撐輥(1) 和鑄造輥(3)為直徑為800mm 1200mm的等徑輥，為相同轉(zhuǎn)向的雙驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥，熱軋輥(2) 是直徑為200mm 350mm的從動(dòng)輥，鑄造輥(3)和熱軋輥(2)組成三輥連續(xù)熱軋機(jī)的工作輥畐O，并均為內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)，支撐輥(1)對(duì)熱軋輥(2)起支承作用，且三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)為異徑、異步三輥軋機(jī)，三只輥的軸線(xiàn)在同一平面，并向板帶軋制出口一邊傾斜，將鑄嘴(5)設(shè)置在鑄造輥(3)的一側(cè)，鑄嘴(5)和鑄造輥(3)表面構(gòu)成長(zhǎng)度達(dá)300毫米的傾斜坡面凝固區(qū)，通過(guò)改變鑄嘴(5)厚度和改變軋輥轉(zhuǎn)速，控制凝固帶坯的組織和帶坯的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金三輥連續(xù)熱軋機(jī)，其中鑄造輥(3)和熱軋輥(2)組成連續(xù)熱軋輥對(duì)，其特征在于支撐輥(1)和鑄造輥(3)表面線(xiàn)速度各自獨(dú)立可調(diào)，使鑄造輥 (3)和熱軋輥(2)形成異步軋制熱軋，異步比控制在1. 15 1. 05。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金薄板熱軋機(jī)，是一種短流程生產(chǎn)設(shè)備，在該三輥連續(xù)熱軋機(jī)上能將鎂合金液直接制成熱軋薄板，三輥連續(xù)熱軋機(jī)將鎂合金液的凝固和熱軋?jiān)谄淇臻g和時(shí)間上分開(kāi)，即先使鎂合金液凝固成薄板帶坯，再利用余熱對(duì)進(jìn)入軋輥輥縫凝固帶坯進(jìn)行大變形量的熱軋成為熱軋薄板帶。三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)由支撐輥(1)，熱軋輥(2)，鑄造輥(3)，熱軋板帶(4)，鑄嘴(5)，鎂合金液輸送管道(6)，熱軋卷(7)，飛剪(8)組成，且三輥連續(xù)熱軋機(jī)主機(jī)為異徑、異步三輥軋機(jī)，三只輥的軸線(xiàn)在同一平面，并向板帶軋制出口一邊傾斜，將鑄嘴(5)設(shè)置在鑄造輥(3)的一側(cè)，鑄嘴(5)和鑄造輥(3)表面構(gòu)成長(zhǎng)度達(dá)300毫米的傾斜坡面凝固區(qū)，通過(guò)改變鑄嘴(5)厚度和改變軋輥轉(zhuǎn)速，控制凝固帶坯的組織和帶坯的厚度。該連續(xù)熱軋薄板可以作為后繼熱軋、溫軋或冷軋帶坯進(jìn)一步軋制成為成品板。
文檔編號(hào)B21B1/46GK102397876SQ20101027435
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者吳江才, 文鈺, 李華倫, 許月旺 申請(qǐng)人:山西銀光華盛鎂業(yè)股份有限公司