白玲

（工學(xué)西安思源學(xué)院，陜西西安710038）

改善鋁鑄軋板晶粒度的工藝研究★

白玲

（工學(xué)西安思源學(xué)院，陜西西安710038）

晶粒度不僅是衡量金屬材料組織的重要指標，更是決定著金屬材料性能及再加工的效率和質(zhì)量。而鋁鑄軋板晶粒度上下表面不均勻現(xiàn)象的長期存在，使其在后期的再加工過程中力學(xué)性能、表面質(zhì)量和平整度受到嚴重影響。針對這種現(xiàn)象，在力同（青海）鋁業(yè)公司調(diào)研的基礎(chǔ)上，進入了比較深入的研究，改進了生產(chǎn)工藝和工裝配置參數(shù)，并進行了現(xiàn)場試制。結(jié)果表明：晶粒度明顯改善，塑性指標和再加工產(chǎn)品表面質(zhì)量穩(wěn)定提高，效果良好。

鋁鑄軋板晶粒度工藝

鋁帶材連續(xù)鑄軋，是一種節(jié)約能源，投資少見效快的加工方式，于20世紀80年代初開始在我國應(yīng)用于不可熱處理強化的鋁合金板帶材加工[1-3]。因此，該生產(chǎn)方法在我國目前已經(jīng)屬于比較成熟的加工方法。晶粒度是衡量鋁合金板帶材質(zhì)量的重要指標，晶粒越細，材料的常溫力性越好[4-5]。但在鑄軋生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)晶粒粗大或上下表面組織差異較大的現(xiàn)象，嚴重制約著再加工產(chǎn)品質(zhì)量和鑄軋板的應(yīng)用范圍。

經(jīng)調(diào)研得知，青海某鋁業(yè)公司僅在2015年8月和9月2個月就因晶粒度不均勻，造成無法交貨而改制的產(chǎn)品500多噸，影響到700多萬元資金的正常周轉(zhuǎn)，嚴重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，本文針對這一問題進行研究，提出改善產(chǎn)品晶粒度、提高表面質(zhì)量及塑性指標的有效方法，并進行現(xiàn)場試制，對實際生產(chǎn)具有非常現(xiàn)實的意義和經(jīng)濟價值。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗材料

本實驗所用實驗材料為Φ750mm×1 500mm鑄軋機所生產(chǎn)的鋁鑄軋板，生產(chǎn)批號及規(guī)格如表1所示。

1.2 實驗方法

實驗所用鋁鑄軋板的生產(chǎn)工藝流程為：配料—鋁液、鋁錠、待回爐廢料—熔煉—攪拌—扒渣—取樣—調(diào)整成分—精煉—倒爐—精煉—靜置—扒渣—變質(zhì)處理—除氣過濾—鑄軋—成品鑄軋卷。通過對生產(chǎn)過程中的部分工藝參數(shù)和工裝配置參數(shù)進行改進，比較改進前后鋁鑄軋板的表面晶粒度及力學(xué)性能變化，確定最優(yōu)的生產(chǎn)工藝。改進前后鑄軋主要工藝參數(shù)如表2所示。

表1 鋁鑄軋板生產(chǎn)批號及規(guī)格

表2 鋁鑄軋板工藝參數(shù)

2 實驗結(jié)果分析

2.1 改進前后表面晶粒度比較

下頁圖1-1、1-2為QL 160716—56鋁鑄軋板改進前上下表面晶粒分布狀況，可以看到改進前的鑄軋板上下表面晶粒度差異較大，上表面為5級[6]，且為柱狀晶，下表面為2級，為等軸狀晶粒。

圖1 鋁鑄軋板改進前后表面晶粒度比較

經(jīng)過表2工藝參數(shù)改進后，批號為QL 160706—84－1及QL160706—84－2鋁鑄軋板上下表面晶粒分布如圖1-3—1-6所示。改進后的上下表面晶粒度沒有明顯差異，上下表面均為等軸晶，而且晶粒明顯細化，正常生產(chǎn)時，晶粒度穩(wěn)定在1級。這是由于通過調(diào)整表2的工藝參數(shù)，使過冷度更低，同時使上下表面的過冷度趨于一致，即使上下表面的結(jié)晶條件接近一致，從而獲得均勻的晶粒度[7-8]。在產(chǎn)品應(yīng)用時，由于改進后上下表面外觀一致，因此提高了天花板毛坯的成品率。

2.2 改進前后性能比較

對改進前后的相應(yīng)批次的冷軋板性能進行檢測，規(guī)格均為：0.3mm×1 300mm卷，其結(jié)果如表3所示。改進前后以該鑄軋板為毛坯的冷軋板的力學(xué)性能在強度方面沒有明顯區(qū)別，但是斷后伸長率顯著提高，說明塑性得到大幅改善。

表3 鋁鑄軋板改進前后力性比較

3 結(jié)語

通過改進鑄嘴裝配參數(shù)，配合鋁鈦硼絲的添加速度，適當降低前箱溫度，可以有效改進鑄軋板的晶粒度并提高其冷軋板的塑性和表面質(zhì)量。

[1]潘秋紅，董則房，王雷剛.我國鋁板帶材加工行業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀及措施[J].輕合金加工技術(shù)，2011，39（5）：17-20.

[2]王顯鋒.優(yōu)質(zhì)鋁鑄軋帶材生產(chǎn)工藝的研究[D].濟南：山東大學(xué)，2005.

[3]張自品.鑄軋法生產(chǎn)3 105合金的工藝優(yōu)化配置[J].鋁加工，2012（1）：40-43.

[4]任志峰，孟繁霞，孫斌煜.鋁帶連續(xù)鑄軋溫度場有限元仿真[J].山西冶金，2011（2）：11-13.

[5]沈海鷗.鋁合金鑄軋帶坯晶粒度的控制[J].鋁加工，2010（4）：48-50.

[6]撫順特鋼（集團）有限公司，冶金工業(yè)信息標準研究.金屬平均晶粒度測定方法：GB/T 6394—2002[S].北京：中國標準出版社，2002.

[7]程杰.鋁及鋁合金連續(xù)鑄軋帶坯生產(chǎn)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2010.

[8]馬錫良.鋁帶坯連續(xù)鑄軋生產(chǎn)[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1992.

（編輯：苗運平）

Research on Improving Grain Size of Alum inum Cast-rolling Plate

BAILing
（College of Engineering,Xi'an Siyuan University,Xi'an Shaanxi710038）

Grain size is not only the key index to evaluatemetalmaterials,but also determinesmaterial performance, reprocessing efficiency and quality.However,one problem that the grain size of aluminum cast-rolling plate distributes unevenly on both sides has been long existed.This problem could severely effects mechanical properties,surface quality and roughness in later reprocessing works.This research improves producing technique and tooling configuration parameters based on series of surveys and test producing in Litong(Qinghai)aluminum Industry.The result shows the grain size,plasticity index and surface quality of reprocessed producthave been greatly improved with good effect.

aluminum cast-rolling plate,grain size,reprocessing

TG335

A

1672-1152（2017）02-0009-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.04

2016-12-14

校企業(yè)技術(shù)改造與創(chuàng)新項目（XASY-B1609）

白玲（1962—），女，現(xiàn)就于工學(xué)西安思源學(xué)院，高級工程師，研究方向為材料加工工程。