一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法技术

本发明专利技术涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发技术领域。所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形。本发明专利技术所开发的设备方法适用于各系铝合金，尤其适用于高合金含量的铝合金，属于铝合金板带材制备及加工领域。

Jet rolling equipment and its application method in preparing aluminium alloy plate and strip

The invention relates to a jet rolling equipment and an application method in the preparation process of aluminum alloy plate and strip, belonging to the technical field of plate manufacturing equipment and application. The jet spray rolling equipment for vertical rolling equipment; the vertical spray rolling equipment from top to bottom including a feeding port and a melting chamber, crystallization roller, positioning roller, two rolling roller, roller steering; the melting chamber is arranged at the bottom of the linear nozzle, the linear nozzle is connected with the melting chamber. The liquid leakage opening and jet device is provided with the linear nozzle; the liquid leakage opening comprises a liquid inlet end and outlet end, wherein the liquid outlet end of a rectangular. The equipment method developed by the invention is suitable for various aluminum alloys, especially for aluminum alloys with high alloy content, and belongs to the field of the preparation and processing of aluminum alloy plates and strips.

【技术实现步骤摘要】
一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法
：本专利技术涉及一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法；属于板材制造设备和应用的开发

技术介绍
喷射轧制是一种将喷射沉积和传统轧制工艺结合起来的板带材连续制备技术。首先用高压气体将融化后的金属雾化成具有一定固/液比的半固态浆料，定向飞行一段距离后沉积在轧辊表面，半固态的浆料经轧辊致密化后成为板带材。喷射沉积的优点是制备的合金组织均匀细小，无宏观偏析，但孔隙率较高，需进行二次热加工；传统双辊薄带连铸的优点是省去了铸锭的制备过程，直接成型，工序较短，但其晶粒尺寸仍和铸态组织类似，经轧制后虽然晶粒得到破碎，但溶质偏析无法得到改善，对于如2124和7050等高合金化铝合金无法进行大规模商业化生产，且轧辊需进行冷却，生产成本较高。喷射轧制技术继承了喷射沉积和传统轧制的优点，其显微组织相对细小、均匀，成分无明显偏析，可添加较高含量的合金元素，同时，喷射轧制技术制备的板带材致密度可达100％，无需二次热加工。由于熔融金属的热量在雾化过程已被大量带走，轧辊无需加装额外的冷却装置，降低了成本，且加工后的板带材不经退火即可进行二次轧制得到成品，能源利用率高，另外，喷射轧制的工艺流程短，有报道指出其板带材成品生产速度可达60m/mim，设备较简单，成本较低，适合大规模工业生产。喷射轧制技术是一项较新的工艺，国内还未见实用型喷射轧制工艺研究工作的报道。1968年英国A.R.E.Singer教授首先采用喷射沉积方法制备板坯，待板坯冷却后轧制成带，但由于喷射沉积板坯孔隙率较高，轧制后带材缺陷较多，表面质量差，研究无法继续。2003年美国加利福尼亚大学的EnriqueJ.Lavernia联合美国爱达荷国家工程与环境实验室、美国铝业公司等开展喷射轧制的合作项目，其在实验室内成功制备了2124，3003，5083，6111和7050铝合金带材，其中2124带材宽约200mm、厚1.6～6.4mm、长约1800mm，轧辊表面速度为3.8m/min，板型良好，综合性能优异，几乎无各向异性。美国铝业利用该项技术已成功开发出一条喷射轧制生产线，并命名为Micromill生产线，主要生产汽车用铝合金板材，现已投产并装车使用，该生产线采用水平式高速喷射轧制技术，与现有铝合金板材相比，成型性提高40％，强度提高30％，从铝液到卷板的时间从20天缩短到20min，理论轧制速度可达60m/min，且表面质量优良。但该技术难免会出现现掉粒现象；进而导致材料的收得率不高。目前，也又研究人员尝试了立式喷射轧制的技术，但其主要用于制备有母带的复合板带或双金属薄板带。总之到目前为止，仅以液态金属为原料通过设计特殊的喷嘴，并采用立式喷射轧制金属材料的相关技术还未见报道。
技术实现思路
：专利技术人前期尝试了常用普通喷嘴，采用立式喷射轧制来实施制备铝合金板材，但发现其所得产品的质量极不稳定，尤其是所得产品的致密度一般会低于95％。本专利技术针对现有技术的不足以及前期研究发现的问题，提供一种喷射轧制设备及其在铝合金板带材制备过程中的应用方法。本专利技术一种喷射轧制设备，所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈(90-a/2)°；所述a的取值为30～50°)；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于10。所述p优选为大于等于30；进一步优选为30-50。本专利技术一种喷射轧制设备，气体由环形通道与直线通道的切点进入内腔，在线性喷嘴两端同时进气，这种进气结构可阻止气体回流发生紊乱，使通道内各点气压保持基本一致，高压气体在通道内形成漩涡，经喷嘴喷出后形成封闭的线性气帘，气帘夹角为30～50°(即a的取值为30～50°)，金属液流在气帘夹角处被击碎。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B＝20-1800:1。作为进一步的优选方案，A的取值为100～1800mm，B的取值为1～5mm。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，任意一根直管上的气孔分布的长度-A＝5-20mm。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5～5.0mm；所述气孔直径0.5～1.5mm；同一直管上，气孔线性排布得距离-A＝5-20mm。气孔个数随漏液口长度变化。气孔线性排布得距离-A＝5-20mm可限制漏液口端面的金属液流飞溅的范围。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，结晶辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm。转速可调，轧制铝材时，优选转速为3～20r/min。辊缝大小可调，轧制铝材时，辊缝为5～20mm。轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，定位辊位于结晶辊和二次轧制辊的中间，辊宽为500～2000mm，辊径为200～500mm，辊缝宽与结晶辊一致，通过定位辊将板带材准确送入二次轧制辊。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，二次轧制辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm。转速可调，轧制铝材时，转速为3～20r/min。辊缝大小可调，轧制铝材时，辊缝为0.5～10mm。轧辊材质为通常使用的工具钢，不需要加装冷却装置。作为优选方案，本专利技术一种喷射轧制设备，转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为500～1200mm，转向辊辊宽为500～2000mm，辊径为100～300mm。本专利技术一种喷射轧制设备，还包括气氛保护罩，所述气氛保护罩上设有第一观测口、第二观测口、飞溅废料收集口、飞溅废料档板；所述飞溅废料档板一端固定在飞溅废料收集口，另一端搭在结晶辊的外沿上或接近于在结晶辊的外沿；所述第一观测口位于飞溅废料收集口的上方，用来观测金属的喷射以及在结晶辊上的沉积状况；第二观测口位于飞溅废料收集口下端，用来观测定位辊的工作状态。飞溅废料收集口以及飞溅废料档板的设计，目的在于雾化过程中少量飞溅出结晶辊的颗粒状金属余料可储藏在废料收集口处，该废料收集口兼具废气过滤功能，可过滤随氮气雾化过程中产生的粉尘，减少粉尘污染。本专利技术一种喷射轧制设备，结晶辊到线性喷嘴的垂直距离为d；喷嘴离结晶辊的垂直距离可根据所需半固态浆料的固/液比进行调整。当制备铝材时，d的范围为200～800mm。本专利技术一种喷射轧制设备，结晶辊辊缝正下方垂直距离H1的位置处设置有对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离H2位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材(轧制铝材时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射轧制设备，其特征在于：所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈(90‑a/2)°；所述a的取值为30～50°；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于10。

【技术特征摘要】
1.一种喷射轧制设备，其特征在于：所述喷射轧制设备为立式喷射轧制设备；所述立式喷射轧制设备从上至下依次包括投料口、熔炼室、结晶辊、定位辊、二次轧制辊、转向辊；所述熔炼室的底部设有线性喷嘴，所述线性喷嘴与熔炼室相连，所述线性喷嘴上设有漏液口和喷气装置；所述漏液口包括进液端和出液端，所述出液端呈长方形；所述喷气装置包括2个进气口、气体通道和2组出气口，所述2组出气口位于漏液口出液端的周围，其中任意一组出气口由p个出气孔组成，所述出气孔呈倾斜设置，且出气孔与出液端所在水平面呈(90-a/2)°；所述a的取值为30～50°；所述气体通道呈环形且由2根直管和2根弧形管组成；沿水平面截取气体通道和漏液口，得到截面图，其中直管所对应的截面正对出液端的长，弧形管所对应的截面正对出液端的宽；所述进气口设计在弧形管与直管的切点处；所述2组出气口分别设置在两根直管上；所述p大于10。2.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：所述出液端呈长方形，定义所述长方形的长为A、宽为B；A/B＝20-1800:1。3.根据权利要求2所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：A的取值为100～1800mm，B的取值为1～5mm。4.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：气孔在漏液口出液端两侧对称等距分布，同一直管上，气孔呈线性排布且相邻气孔间距0.5～5.0mm；所述气孔直径0.5～1.5mm；同一直管上，气孔线性排布得距离-A＝5-20mm。5.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：结晶辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm；定位辊位于结晶辊和二次轧制辊的中间，辊宽为500～2000mm，辊径为200～500mm，辊缝宽与结晶辊一致；二次轧制辊辊宽为500～2000mm，直径为300～1200mm。6.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：转向辊位于二次轧制辊下方，垂直距离为500～1200mm，转向辊辊宽为500～2000mm，辊径为100～300mm。7.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：所述喷射轧制设备还包括气氛保护罩，所述气氛保护罩上设有第一观测口、第二观测口、飞溅废料收集口、飞溅废料档板；所述飞溅废料档板一端固定在飞溅废料收集口，另一端搭在结晶辊的外沿上或接近于在结晶辊的外沿；所述第一观测口位于飞溅废料收集口的上方，用来观测金属的喷射以及在结晶辊上的沉积状况；第二观测口位于飞溅废料收集口下端，用来观测定位辊的工作状态。8.根据权利要求1所述的一种喷射轧制设备，其特征在于：结晶辊辊缝正下方垂直距离H1的位置处设置有对定位辊，用于将初轧后的板材准确送入距离定位辊垂直距离H2位置的二次轧制辊，具有一定温度的板材经二次轧制后已完全致密化，二次轧制后的板带材经转向辊转为水平方向输出，可作为最终的板带材进行卷曲或定尺裁剪，或继续轧制。9.一种喷射轧制设备在铝合金板带材制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王日初，
申请(专利权)人：长沙博朗思达金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43