铸轧工艺参数对8011合金显微组织的影响.pdf

第 卷 第 期有色金属加工 年 月 :./.铸轧工艺参数对 合金显微组织的影响胡 岳 王生宁(甘肃东兴嘉宇新材料有限公司甘肃 嘉峪关)收稿日期:摘 要:文章主要研究 合金不同铸轧工艺参数下的显微组织通过对比不同铸轧速度、铸轧区长度、冷却强度下产品显微组织的变化情况以此控制组织中粗大第二相的尺寸和数量改善产品的加工性能 结果表明采用大铸轧区、低铸轧速度适当提高冷却强度可有效减少组织中粗大第二项的尺寸和数量降低后续加工过程中针孔的发生关键词:铝箔铸轧工艺第二相显微组织中图分类号:.文献标识码:文章编号:()铝合金属于 系合金添加了 元素并且其质量占比含量超过了.总合金元素属于热处理不可强化合金 铝合金产品主要以箔材为主按状态可分为:硬质箔(态)、半硬箔(/态)、软质箔(态)、四分之一硬箔和四分之三硬箔 近几年铝箔产量逐年攀升 合金在铝箔市场的占有率逐年递增对产品的质量要求也逐步提高但目前国内绝大部分 铝箔面临着生产能耗高、效率低、成本高等现状 合金铝箔产品不仅晶粒组织细密、表面质量均匀而且抗拉强度及延伸率高因此被广泛应用于食品包装、医药包装、瓶盖封口、家用容器等领域 相较于 系铝合金 合金化程度相对较高、含量含量高晶粒细化效果显著有较高的性能优势本文通过实验对比重点探讨利用倾斜式双辊连续铸轧机生产 铝合金板时铸轧区长度、铸轧速度、冷却强度对其显微组织的影响 实验设计.铸轧工艺流程铸轧是将是熔融的铝液通过旋转的结晶器轧辊直接生产出板带产品的一种生产技术用铸轧坯料轧制铝箔具有设备投资少、占地面积小、加工费用低、金属及能源消耗低的优点 相对于热轧铸轧避免了加工过程中的铣面、预热和热轧等工序大大缩短了工艺流程减少了这些工序可能因操作不当给铝箔轧制带来的不利因素和缺陷 铝铸轧带坯生产工艺流程为:电解铝液固体冷料熔炼成分调整精炼、扒渣倒炉静置在线除气变质处理过滤铸轧成板带材卷取成卷.实验设备本次实验产品 合金的化学成分(质量分数)为.余量 试验采用电解铝液、铝锭等固体废料以铸轧的方式生产试验使用 倾斜式双辊连续铸轧机进行生产 铸轧机主体设备主要技术参数:轧辊尺寸:最大带宽:带材厚度:轧辊最大线速度:/最大卷取张力:卷材内径:.主要工艺参数铸轧带坯生产主要工艺流程为:装炉熔炼成分调整精炼、扒渣倒炉静置在线除气变质处理过滤铸轧成板带材卷取成卷 在铸轧生产的工艺过程中主要控制点为装炉时的固体料占比熔炼到倒炉过程中的温度控制以及铸轧过程中的前箱温度、铸轧区、铸轧速度、冷却强度的控制 本实验主要控制点的具体参数为:熔炼炉铝锭及固体废料占比 熔炼炉铝液温度:保温炉铝液温度:铸嘴开口度.前箱铝液温度()前箱液位差 铸轧区长度 、铸 轧 速 度/、第 期有色金属加工/入口冷却水温 、冷却水压 .实验方法本次试验通过控制铸轧生产中的铸轧区长度、铸轧速度、冷却水温工艺的变化探索不同铸轧工艺条件对 合金铸轧板显微组织的影响 目前行业中铝合金产品采用的晶粒细化方法主要是依靠在线加入铝钛硼丝晶粒细化剂为降低合金细化剂对实验结果的影响本次实验将铝钛硼丝晶粒细化剂添加量统一控制在./的前提下进行 具体实验参数对比如下:铸轧速度 /冷却水温 铸轧区 铸轧速度 /冷却水温 铸轧区 铸轧速度 /冷却水温 铸轧区 铸轧速度/冷却水温 铸轧区 实验结果及分析.铸轧区长度铸轧区是指铸嘴出口到轧辊中心线之间的距离本次试验在保持其他工艺参数恒定的前提下(前箱温度()预设铸嘴开口度.预设铸轧速度 /预设循环水冷却水温 )对比不同铸轧区长度中下带坯的显微组织 图 为不同铸轧区长度下 铝合金带坯的高倍偏光组织图 为不同铸轧区长度下 铝合金带坯的金相显微组织图 不同铸轧区长度下 合金铸轧带坯高倍偏光组织图 不同铸轧区长度下 合金铸轧带坯金相显微组织 有色金属加工第 卷 通过对比参数下偏光组织看出在铸轧速度及冷却水温相同的条件下铸轧区长度 样品的晶粒组织较铸轧区长度 样品的晶粒组织更为粗大且在中心区域尤为明显 这是因为铸轧区的增大可以有效增大板面与轧辊接触面积提升铸轧板坯冷却速率改善产品晶粒组织通过对比参数下产品金相显微组织的变化看出不同铸轧区长度下样品中部析出相无明显变化均有明显的析出相聚集并以絮状形态存在另外伴有少量团装及针状析出相对照变形铝合金金相图看出其主要包括()相、()相和相 对比不同铸轧区长度下不同区域的显微组织可知样品上下表层的析出相变化较为明显这是因为当铸轧区长度较小时板面与轧辊接触面积减小带走热量较少导致冷却强度减小带材内部凝固较慢导致中心层偏析加重.铸轧速度铸轧速度对熔池内温度场、流场和力场有着显著影响从而影响到液态金属的凝固行为 本试验在保持其他工艺参数恒定的前提下(前箱温度()预设铸嘴开口度.铸轧区长度 预设循环水冷却水温)对比不同铸轧速度下带坯的显微组织图 为不同铸轧速度下 铝合金带坯的高倍偏光组织图 为不同铸轧速度下 铝合金带坯的金相显微组织图 不同铸轧速度下 合金铸轧带坯高倍偏光组织图 不同铸轧速度下 合金铸轧带坯金相显微组织 通过对比参数下偏光组织看出在相同铸轧区及冷却水温条件下随着铸轧速度的提高液穴位置逐渐向轧辊方向移动铸轧速度 /样品的晶粒组织相较于铸轧速度 /样品晶粒组 第 期有色金属加工织均 有 明 显 增 大 说 明 本 次 实 验 的 工 艺 条 件 在/速度下的冷却强度存在明显不足需进一步提升冷却强度才能满足产品高速铸轧工艺通过对比参数下产品金相显微组织的变化看出高铸轧速度下其上下层球状析出相明显增多且大小不均匀同时伴有少量针状相而中心层出现明显的析出相聚集现象可以看到明显的大片状及条状()相在后续冷轧加工过程中不易破碎不利于铝箔产品针孔的控制明显降低了带坯的品质.冷却水温铸轧冷却水是铸轧过生产中主要的传热介质与辊套共同传递铝液凝固过程中的热量 本试验在保持其他工艺参数恒定的前提下(前箱温度()预设铸嘴开口度.铸轧区长度 铸轧速度 /)对比不同铸轧速度下带坯的显微组织 图 为不同冷却水温下 铝合金带坯的高倍偏光组织图 为不同冷却水温下 铝合金带坯的金相显微组织图 不同冷却水温下 合金铸轧带坯高倍偏光组织图 不同冷却水温下 合金铸轧带坯金相显微组织 通过对比参数下偏光组织看出在相同铸轧速度及铸轧区条件下铸轧冷却水温对铸轧产品上下表层的晶粒组织影响较为明显但中心层晶粒组织变化不明显在实验过程中我们发现水温较低的样品相对水温较高的样品其中心层厚度有明显减薄现象通过对比参数下产品金相显微组织的变化看出冷却水温的降低样品中部的析出相聚集情况有明显改善而上下表层的析出相没有发生明显变化 说明在铸轧过程中不同冷却强度铸轧影响凝固过程中的液穴深度冷却强度不足时液穴加深产生明显的中心层偏析 有色金属加工第 卷 结论()冷却水温的变化主要体现于冷却强度的变化冷却水温的高低可以直观反应冷却强度的高低铸轧速度的提升其产品所需的冷却强度相应大幅增加需要对冷却水温做出相应调整提升冷却强度以满足高速铸轧时的冷却条件否则会严重影响产品的晶粒尺寸及中心层偏析问题()铸轧区的变化本质上影响的是冷却强度当铸轧区长度减小时板面与轧辊接触面积减小带走热量较少导致冷却强度减小进而导致产品晶粒组织更加粗大以及中心层偏析的加剧()使用倾斜式双辊连续铸轧机生产 铝合金板时采用大铸轧区低铸轧速度适当提高冷却强度可有效控制组织中粗大第二相的尺寸和数量降低后续加工过程中针孔的发生提升产品的品质参考文献 刘莹颜凯潘嘉鑫曹宇曾勇谋胡梦晗宾月景.铝合金箔材发展现状及趋势研究装备制造技术():.林浩.用铸轧板轧制铝箔的特点及质量控制轻合金加工技术():.赵志远.铝及铝合金牌号与金相图谱速用速查及金相检验技术创新应用指导手册.北京:中国知识出版社.彭成章宋昕王文明等.铸轧速度对液态金属凝固行为的影响.湘潭矿业学院学报():.(.):.:有色金属加工 年第 期广告索引特殊版无锡申康机械设备有限公司封二常州艾邦机械科技有限公司封三佛山市南海万格士机械设备有限公司封底前 插奥托容克冶金设备(上海)有限公司扉 江苏斯莱特冶金科技有限公司扉 石家庄爱迪尔电气有限公司扉 广州施能燃烧设备有限公司扉 上海亚爵电工成套设备制造有限公司扉 艾伯纳工业炉(太仓)有限公司扉 宁波创力液压机械制造有限公司扉 北京兴达奇热工控制设备有限公司扉 河北优利科电气有限公司扉 深圳大工人科技有限公司扉 苏州工业园区华福科技有限公司扉 广州思能燃烧技术有限公司扉 有色金属加工杂志扉 大连康丰科技有限公司目次对页