精品课件铸轧法生产铝合金带坯工艺探讨.docx

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1、铸轧法生产3004铝合金带坯工艺探讨陈德斌Q丁吉林，胥福顺(云南铝业股份有限公司，云南昆明650502)摘昊：束用820x1600国产双密动做斜式暂轧机生产3004铝合金带坯，通过试龄摸索3004铝合金的怦札生产工艺，提出成功生产300445合金带坯所需妁工艺参数超一。关词：3004铝合金；化学成分；伶札工艺；力学柢能；内部组织中图分类号：TG1462文献标识码；B文章编号：1002-1752(2009)06-64-4Discussionofcastingandro11ingprocesstomake3004a1uminiuma11oystripp1ateCHENDe-bin,DINGJi-I

2、inandXVFu-shun(YunnanA1uminiumCo.,1td.,Kunming650502,China)Abstract：Home-madedoub1edrivenandti1tedcastingro11erisadoptedtomake3004a1ununiuma11oystripp1ate.Requiredproessparametersaresuccessfu11yfoundoutforproductionof3004a1uminiuma11oystripp1ateafterdurationofproductionpratices.Keywords:1004a1uminiu

3、ma11oy!chemica1npositions;castingandro11ingprocess;mechanica1properties;inteudstructure前言目前我国采用铸轧法大多只生产Ixxx系列、3XXX系列、8XXX系列铝合金带坯,3xx系列中以3003铝合金为主，8XXX系列中以8011铝合金为主,铸轧法生产3004铝合金带坯的相关工艺报道几乎没有。3004铝合金属于铝铳系合金，是该系合金中典型的合金,同时具有A1-Mn系和A1-Mg系的优点，(Mg)0.8%1.3%,3(Mn)1.0%-1.5%o该合金是热处理不可强化的变形铝合金,具有中等强度,优良的耐蚀性、可焊

4、接性，良好的塑性和易加工性能。不同热处理状态的3004合金板带材是汽车制造业、制罐工业的主要材料。3004铝合金带坯目前大多采用(DC)铸造的方法生产铸锭,然后经热轧生产。这一工艺已十分成熟,但生产成本较高。采用铸轧法生产带坯最大的特点就是节约能源,生产成本低,经济效益高。因此用铸轧法生产3004铝合金带坯具有重要的创新意义。本次试验将探讨铸轧法生产3004铝合金带坯的工艺。表13004铝合金化学成分控制要求(不大于)合金元If(S).%UFe).%Cu).%MMg),%M(Mn),%Ti),%HZn),%其他单个其他合计国际掠准0.300.70.250.8-1.31.01.50.30.250

5、.050.13内控要求0.1-0.150.4-0.60.06-0.101.1-1.31.0-1.10.3-0.050.15表2不同合金结晶温度区间合金牌号1300380113004液相线强度,C657654657654固相线温度.C646643646629结晶温度区间，匕111111251技术难点作者曾介:陈德斌(1966-男.云南大理人,研究生，高级工程前。收槁日期:2009-02-18(1)3004铝合金主要合金成分为Mg、Mn,含量为MMg)0.8%13%,)(Mn)1.0%1.5%o如表1所示。用铸轧法生产容易出现成分偏析。(2)3004铝合金结晶温度区间在25C，比1XXX、3003

6、、8011等高14Ce如表2所示。用铸轧法生产容易出现组织缺陷。2工艺控制措施2.1 化学成分配制Mg用金属镁配制,Mn用钱添加剂配制。为了减少金属镁烧损,用钟罩压入熔池底部添加。所有合金成分加入完毕,用电磁搅拌进行30min搅拌,取炉前样分析合格后,进行炉内精炼备用。铸轧生产过程中,在保温炉内每隔60min搅拌一次并取样分析化学成分。2.2 铸轧辕参数匹配根据3004铝合金铸轧带坯规格及铸轧工艺参数配置,铸轧辑参数配置如表3所示。合适的铸轧辑参数配置可以保证带坯厚度、凸度，同时还可以提高冷却、润滑效果，防止带坯粘槌、表面裂纹等缺陷产生。表3铸轧辎叁数配置得轧*宣径伸孔整凸度伸轧，维的孔覆粗履

7、度常坯规格mmTnfnmmmm8038110.19-0.255.01.0-1.47.0X12602.3 精轧工艺参数匹配由于3004铝合金结晶温度区间大,给铸轧生产控制和带坯质量保证增加了难度，因此制定合理的铸轧工艺参数匹配至关重要。因为在这道工序中，由熔体到铸轧成固体金属带坯的过程是在很小的铸扎区(一般在45mm65mm)内完成的。铸轧区如图1所示。为了稳定进行连续铸轧,许多工艺参数必须配合好。主要的工艺参数有:铸轧区长度,铸轧速度,浇注温度,冷却强度和前箱液面高度等。它们之间存在着密切的内在联系。在铸轧短直径一定、带坯厚度一定的正常铸轧条件下,主要工艺参数中任何一个有所变化,其他的也要随之

8、改变,才能确保铸轧的稳定性。在它们之间的相互变化关系中，我们从生产实践中得知一个基本规律,即调整各工艺参数之间的关系时,应使凝固区与变形区的高度有一定比例关系，以保持绝对压下量恒定,才能确保铸轧过程的连续性和稳定性，使带坯具有优良的正常组织。各工艺参数的匹配需要根据带坯合金牌号、厚度及铸轧短椎套厚度等进行准确选择。3004铝合金铸轧主要工艺参数匹配如表4所示。表4铸轧工艺售数配生产宽度仲轧区长度浇停温度停轧速度冷如水流量前糖液藤mmmmCm/minm,(N)h育度mm7.0X126045-49675-6900.70.9190-230105-115注:冷却水压力0.5MPa0.6MPa,温度25

9、C-35C。孔气中心线2.4 图1铸轧区示宏图2.5 铸嘴结构铸嘴结构决定铝液分流效果,对产品化学成分及结晶组织均匀性起着至关重要作用。采用铸嘴多级分流方式有利于成分均匀性,提高结晶时轴向均匀性。因此,生产中采用了二级分流方式,提高了化学成份均匀性和结晶一致性。铸嘴分流方式如图2所示。S2管二级分流方式3试验结果及讨论3.1 化学成分(I)Mg、Mn含量控制为提高带坯性能，我们对Mg、Mn含量控制进行了试验研究。采用不同含量控制与带坯性能关系如图3所示。ATn含牝时抗拉强度的影哨1.0251.031.0351.041,0451.05出含BTn含=对延伸率的影响1.121.141.161.181

10、.21.221.241.261.28CTr含量对抗拉强度的影响纪23*22.5Mg合MIHk对延伸率的影响图3Mg、Mn含对力学性能的影响图N/mm2图43004铝合金铸轧板金相组织.wjrF.J-.%.由图3,A、B可以看出，3004铸轧带坯的抗拉强度和延伸率随Mn含量的升高而降低。Mn含量在1.03%延伸率急剧下降，1.04%后趋于平缓。综合考虑抗拉强度和伸长率,Mn含量应往下限控制，即在1.0%1.03%由图3,C、D可以看出，3004铸轧带坯的抗拉强度和延伸率随Mg含量的升高而提高。Mg含量在1.187%以上，抗拉强度稳步上升,而伸长率基本保持不变。因此Mg含量应往上限控制，即1.19

11、%1.30%o(2)成分均匀性试验证明,Mg含量在生产中有波动,范围在1.195-1.273%；Mn含量比较稳定，范围在1.071.045%;该合金化学成分的含景能满足生产要求。3004铝合金铸轧带坯化学成分如表5所示。53004铝合金铸轧带坯化学成分W(Si),%MFe),%MCU),%XM),%MMn),%0.11-0.130.47-0.520.073-0.0891.195-1.2731.017-1.0453.2 力学性能与内部组织(1)力学性能表63004铸轧带坯力学性能生产批次号1234抗拉强度,Nmm2190.96198.6198.48202.03砥伸率，23.6622.1621.3

12、21.21由表6可以看出,3004铸轧带坯的延伸率与抗拉强度成反比,随着抗拉强度的升高,延伸率逐渐降低。3004铝合金铸轧带坯的抗拉强度(190Nmm2205Nm)比1060合金的强度(90HON/mn?)大得多，基本上是200%。(2)内部组织3004铝合金铸轧带坯金相组织如图4所示：由图4a可见,大部分金属间化合物粒子是AJ6(FeMn)相。在透射电镜下看到的针状粒子并且沿着基体-AI方向生长。MgzSi相为细小的黑色骨骼状粒子,该相是在合金凝固之后冷却期间从固溶体中析出的，共晶-A1中Mg2Si相存在可以证实这一点。由图可见，主要由树枝状的-A1相和枝晶间的共晶体组成，具备较好的加工性能

13、。在后续的均匀化退火后得到的产品见图4b(560匕10h),在较长的均匀化时间下原子扩散速率较快，因而第二相粒子充分球化，且弥散相无析出带较窄，第二相粒子和弥散相分布较为均匀。4结语(1)试验工艺参数配置合理,生产的3004铝合金铸轧带坯板面质量合格、板型良好、化学成分均匀、力学性能稳定、内部组织优良，能满足生产需求。(2)3004铸轧带坯的延伸率与抗拉强度成反比,随着抗拉强度的升高，延伸率逐渐降低。3004铝合金铸轧带坯的抗拉强度(190Nmm2-205N/mm2)比1060合金的强度(90Nmm2110N/mm?）大得多,基本上是200%（3）3004铸轧带坯的抗拉强度和延伸率随Mn含量的

14、升高而降低。Mn含量在1.03%急剧下降，1.04%后趋于平缓。综合考虑抗拉强度和延伸率，Mn含量应往下限控制，即在1.0%1.03%。（4）3004铸轧带坯的抗拉强度和延伸率随Mg含量的升高而提高。Mg含量在1.187%以上,抗拉强度稳步上升,而伸长率基本保持不变。因此Mg含量应往上限控制，即1.19%1.30%o（5）3004铝合金主要用来生产罐料，板材供应状态为H19,抗拉强度270MPa300MPa,屈服强度260MPa280MPa,延伸率2%5%。试验所生产的铸轧带坯经冷轧生产成0.88mmX120Om1nHI8卷材后,抗拉强度在291Nmm2-302N/mn?,伸长率在2%3%。力学性能符合要求。参考文献：（1）王祝堂，田荣璋.雷合金及其加工手册M）.中南大学出版社.2000.2彭志辉.中小型铝加工厂铝板、带、箱材生产M.中南大学出版社.2005.3孙斌煜.板带储轧理论与技术M）.冶金工业出版社2002.14）马编良.铝带坯连续铸轧生产M.长沙,中南工业大学出版社，1992.（责任编辑刘克非）*（上接第45页）参与全球温室气体减排，为中国利用国际资源和国际市场提供了新的机遇。中国是京都议定书的缔约方。京都议定书中规定工业化国家将在2008到2012年间，使他们的全部温室气体排放贵比1990年减少5%,而像中国、印度、巴西等发展中国家并没有减排义务。通过清洁发展