連續(xù)鑄軋
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- 現(xiàn)代冶金工業(yè)正向著短流程、節(jié)能型、連續(xù)化、自動(dòng)化、高質(zhì)量方向發(fā)展。連鑄作為冶金和軋制成形的中間環(huán)節(jié)，起到承上啟下的重要作用。隨著連鑄技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了連鑄坯熱送熱裝、直接軋制技術(shù)和薄板坯連鑄連軋技術(shù)，使連鑄和軋制這兩個(gè)原先獨(dú)立存在的工藝過(guò)程更加緊密地銜接在一起，因此連鑄已不再是一個(gè)純粹的冶金和凝固過(guò)程，而是在連鑄、凝固的同時(shí)伴隨著軋制過(guò)程。原來(lái)的全凝固壓力加工規(guī)律和塑性變形本構(gòu)關(guān)系，也發(fā)生了相應(yīng)的變化，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為一種新的邊緣科學(xué)。
直接將金屬熔體“軋制”成半成品帶坯或成品帶材的工藝稱為連續(xù)鑄軋。這種工藝的顯著特點(diǎn)是其結(jié)晶器為兩個(gè)帶水冷系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鑄軋輥，熔體在其輥縫間完成凝固和熱軋兩個(gè)過(guò)程，而且在很短的時(shí)間內(nèi)(2～3s)完成的。它也不同于薄板坯連鑄連軋，后者實(shí)質(zhì)上將薄錠坯鑄造與熱軋連續(xù)進(jìn)行，即金屬熔體在連鑄機(jī)結(jié)晶器中凝固成厚約50～90mm的坯后，再在后續(xù)的連軋機(jī)上連續(xù)軋成板材，其鑄造和軋制是兩道獨(dú)立的工序。
5.1.1鋁帶鑄軋
連續(xù)鑄軋技術(shù)具有投資省、成本低、流程短等優(yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)50年代以來(lái)一直在有色金金，特別是鋁帶的生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)可直接鑄軋厚度為幾毫米的近凈形狀
(near net shape )帶材，并且鑄軋帶無(wú)需熱軋開(kāi)坯就可冷軋成更薄的帶材或箔材。1951年美國(guó)亨特·道格拉斯(Hunter-Dougalss)公司設(shè)計(jì)制造成功全球首臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)用雙輥式鋁帶坯連續(xù)鑄軋機(jī)。使這種技術(shù)進(jìn)人工業(yè)化生產(chǎn)階段；1981年中國(guó)冶金工業(yè)部鋁加工試驗(yàn)廠(即現(xiàn)在的華北鋁業(yè)有限公司的前身)制成650mm×1600mm雙輥傾斜式鑄軋機(jī)，并投入試生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，鋁合金帶坯的連續(xù)鑄軋技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，截止2000年底，全球約有400臺(tái)連續(xù)鑄軋機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，其中最多的是：
法塔亨特鑄軋機(jī) 約135臺(tái)
普基鋁業(yè)工程公司3C式鑄軋機(jī) 約120臺(tái)
中國(guó)的雙輥式鑄軋機(jī) 超過(guò)60臺(tái)
高速薄帶坯鑄軋機(jī) 27臺(tái)
無(wú)機(jī)架鑄軋機(jī) 約10臺(tái)
這些鑄軋機(jī)的總生產(chǎn)能力達(dá)3600kt/a。全世界鋁錠熱軋帶坯的生產(chǎn)能力約18000kt/a鑄軋機(jī)供冷軋用的帶坯生產(chǎn)能力約占總供坯能力的17％。
目前世界各國(guó)竟相研制高速鑄軋機(jī)。高速鑄軋機(jī)需要大軋制壓力才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，而大軋制壓力要求增大鑄軋輥直徑。英國(guó)戴維公司與牛津大學(xué)合作，對(duì)鑄軋機(jī)進(jìn)行了重大改革，研制成功新一代4輥高速薄帶鑄軋機(jī)。這臺(tái)550mm／900mm×2400mm鑄軋機(jī)安裝在格蘭奇歐洲鋁箔公司的盧森堡工廠，其鑄軋帶寬1800mm，最薄鑄軋厚度lmm，最大鑄軋速度15m／min，最大卷重12t，生產(chǎn)率達(dá)2.5k/(h·mm)，比超級(jí)鑄軋機(jī)的高，可生產(chǎn)1000，8000系及3004，5182合金。這臺(tái)最新的4輥鑄軋機(jī)配有帶式助卷器及套筒循環(huán)系統(tǒng)。世界上亨特鑄軋機(jī)的最大用戶——美國(guó)田納西州亨廷頓的Norandal公司與法塔亨特工程公司合作，開(kāi)發(fā)高速鑄軋機(jī)。試驗(yàn)開(kāi)始于1992年秋，1993年春軋出lmm厚鑄軋帶，以后又開(kāi)發(fā)了適合薄鑄軋帶的軋制和退火工藝。中間的鑄軋帶厚度多集中在l 5～1mm，鑄軋速度為7 6～23m／min。1994年10月，Norandal公司已宣布購(gòu)買一臺(tái)可生產(chǎn)lmm厚鑄軋帶的法塔亨特鑄軋機(jī)。這臺(tái)高速鑄軋機(jī)寬為2184mm，可生產(chǎn)寬為2134mm的鑄軋帶，鑄軋卷直徑可達(dá)2133mm，重達(dá)19t。
中國(guó)鋁帶坯連續(xù)鑄軋技術(shù)是從20世紀(jì)60年代初在東北輕合金有限公司開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)40來(lái)年的工作取得了很大進(jìn)展，洛陽(yáng)有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院，中日合資涿神有色金屬加工專用設(shè)備有限公司，洛銅集團(tuán)冶金設(shè)備廠、洛陽(yáng)正陽(yáng)機(jī)械設(shè)備有限公司等在開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造方面做了許多卓有成效的工作；岳陽(yáng)大學(xué)洪偉教授發(fā)明的無(wú)機(jī)架雙輥式連續(xù)鑄軋技術(shù)是有中國(guó)特色的；涿神公司與中南大學(xué)等在研制薄鋁帶坯高速鑄軋技術(shù)方面做了大量的工作，試驗(yàn)原型機(jī)于2001年上半年試運(yùn)轉(zhuǎn)。截止2000年底，中國(guó)有引進(jìn)的雙輥式鑄軋機(jī)13臺(tái)，含1臺(tái)Jumbo 3CM型薄帶坯高速鑄軋機(jī)，可生產(chǎn)4mm厚的薄帶。目前，中國(guó)制造的鑄軋機(jī)不但能滿足本國(guó)工業(yè)發(fā)展的需求，而且還于2000年向越南出口了一條680×1000mm的洛陽(yáng)有色金屬加工沒(méi)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的鋁帶卷生產(chǎn)線。
中國(guó)引進(jìn)的鋁帶坯雙輥式連續(xù)鑄軋機(jī)的簡(jiǎn)明技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5-1，而中國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的雙輥式連續(xù)鑄軋機(jī)的一些技術(shù)參數(shù)列于表5-2。
截止2060年底，中國(guó)擁有的鋁帶坯連續(xù)鑄軋生產(chǎn)線近90條，總生產(chǎn)能力約717.5kt／a，占向冷軋供坯總生產(chǎn)能力2300kt／a的30％，比世界平均鑄軋機(jī)供坯能力所占份額17％高13個(gè)百分點(diǎn)。...
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