一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯裝置製造方法

2023-06-07 04:15:31 2

一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及材料加工工程領域，具體涉及一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯裝置。本實用新型的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於所述裝置結構包括：兩組相對設置、相向旋轉的鑄軋輪組；兩根分別纏繞在鑄軋輪組外側的鋼帶，所述兩根鋼帶之間形成v字形鑄軋區域；設置於鑄軋區域內的供料裝置；位於供料裝置下方的阻尼擋塊；設置於鋼帶外側的水霧冷卻裝置。本實用新型能進一步加大鑄軋時塑性變形量，即能從傳統的鑄軋塑性變形量為30%左右，提高到60%以上，有效的加大了鑄軋工序的塑性變形量，實現了充分利用鑄軋時的熱能，對鎂合金材料進行熱加工。
【專利說明】一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及材料加工工程領域，具體涉及一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板 帶坯裝置。

【背景技術】
[0002] 鎂合金板帶具有質量輕、電磁屏蔽好，具有廣闊的應用前景。因此，是一種理想的 功能與結構一體化的工程材料，特別是應用在對材料要求質量輕、需要防止電磁幹擾和減 震的領域，如交通運輸、移動通訊、手動工具等方面。
[0003] 但是，在常溫下，鎂合金的塑性變形能力非常有限，在一定程度上影響到它的應 用。研究開發有效的鎂合金材料加工新技術是促進鎂合金材料應用的重要手段。
[0004] 半固態金屬加工技術是近些年來研究開發的一項新技術，它是在金屬凝固過程 中，通過劇烈攪拌或凝固過程的控制，得到一種液態金屬母液中均勻地懸浮著固相組分近 球形的固相顆粒，即半固態金屬漿料，具有很好的流動性，易於通過普通加工方法成形、形 狀比較複雜的產品。同時，獲得的產品具有非枝晶組織結構，因此產品的力學性能得到較大 的提商。
[0005] 鑄軋是製備鎂合金板帶坯的有效方法，現有技術中多採用兩輥鑄軋方式，但是，傳 統的兩輥鑄軋受到軋輥尺寸的限制，壓下量受到制約，傳統塑性變形量為30%左右，鑄軋鎂 合金板帶坯存在效率低、板帶質量不理想等問題。


【發明內容】

[0006] 本實用新型針對上述已有技術的不足，提供一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶 坯的裝置，以提高連續鑄軋鎂合金板帶產品的質量及生產效率。
[0007] 本實用新型是通過以下技術方案實現的：
[0008] 本實用新型的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於所述裝 置結構包括：兩組相對設置、相向旋轉的鑄軋輪組，所述的每一組鑄軋輪組結構包括：連續 鑄軋主動輪，設置在連續鑄軋主動輪上方的第一從動輪，設置在第一從動輪側方的鋼帶張 緊輪，所述鋼帶張緊輪的下方固定有基座，基座與鋼帶張緊輪之間通過張緊彈簧聯接；以及 設置在基座下方的第二從動輪；在所述兩組鑄軋輪組外側分別纏繞有一根鋼帶，所述的兩 根鋼帶之間形成V字形鑄軋區域；在兩根鋼帶之間形成的V字形鑄軋區域內設有供料裝置， 所述供料裝置上部為儲料倉，下部為供料嘴；位於供料裝置下方設有阻尼擋塊；以及設置 在鋼帶內側的水霧冷卻裝置，所述水霧冷卻裝置包括一個或多個水霧冷卻噴嘴，所述水霧 冷卻噴嘴朝向鋼帶，與鋼帶成15?20°的夾角。
[0009] 根據上述的裝置，其特徵在於所述供料嘴的結構包括：兩塊相對設置的側板，在所 述兩側板之間橫向方向均勻的分布有若干個分流塊，所述分流塊為錐形。
[0010] 根據上述的裝置，其特徵在於所述供料嘴的結構包括：兩塊相對設置的蓋板，在所 述兩蓋板之間設有熔體入口，在熔體入口的下面設有倒梯形的分流塊，在倒梯形分流塊兩 側均布有三角形分流塊，或者在熔體入口的下面設有均布的丁字形分流塊。
[0011] 根據上述的裝置，其特徵在於所述阻尼擋塊採用高強耐火材料或高溫合金製造， 所述阻尼擋塊的中部開有通孔，阻尼擋塊的兩側面開有凹槽。
[0012] 根據上述的裝置，其特徵在於所述水霧冷卻裝置採用高壓空氣與水霧冷卻的方 式，所述水霧冷卻裝置的冷卻強度(對流散熱係數）在2(T2000W/ m2 · K範圍內調節。
[0013] 根據上述的裝置，其特徵在於所述水霧冷卻噴嘴為2?6個。
[0014] 根據上述的裝置，其特徵在於所述裝置結構還設有熔體保護罩，所述熔體保護罩 罩在供料裝置的儲料倉上，在熔體保護罩上設有進氣管和進料管。
[0015] 根據上述的裝置，其特徵在於所述裝置結構還設有液面控制裝置，所述液面控制 裝置安裝在進料管的下端。
[0016] 根據上述的裝置，其特徵在於鑄軋的鎂合金板坯的尺寸：寬度為200mm?800mm， 厚度為3mm?6mm。
[0017] 本實用新型的有益技術效果：本實用新型提供了一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金 板帶坯的裝置，具有以下優點：
[0018] (1)採用鋼帶鑄軋能增加熔體與冷卻鋼帶的接觸長度，提高冷卻強度，提高鑄軋速 度；
[0019] 同時，能迅速冷卻鄰近鋼帶內表面的熔體，使之凝固並附著在鋼帶上長大，當受到 鄰近阻尼擋塊的影響而脫落，熔體在成為冷卻質點，並受到不斷冷卻的影響，繼續長大，成 為半固態熔體(漿料)，實現動態製備半固態漿料的過程；
[0020] (2)在供料裝置下方安裝了阻尼擋塊，能促進鋼帶內表面上冷卻凝固的金屬結晶 顆粒脫
[0021] 落，在熔體中形成大量結晶核心，促進熔體均勻、快速結晶，並生成近球形的非枝 晶組織；在阻尼擋塊的左右外側表面具有凹槽，增加流經擋塊外側與鋼帶內側之間的阻力， 促進在鋼帶表面凝固結晶較大的顆粒脫落，成為熔體中的結晶核心；
[0022] (3)水霧冷卻裝置具有極高的冷卻強度和冷卻均勻性，並且具有很強的冷卻強度 和調節
[0023] 能力；鋼帶外表面的冷卻強度(對流散熱係數）可以在2(T2000 (W/ rtf ·Κ)範圍內 調節，當採用低速空氣冷卻時，鋼帶外表面的對流散熱係數為20W/ m2 · Κ ;當採用高壓空氣 加水霧冷卻時，鋼帶外表面的對流散熱係數可達2000W/ rrf · Κ ;水霧冷卻裝置包括多個噴 嘴，噴嘴與鋼帶成15?20°的夾角，有利於水霧及蒸汽的排出；
[0024] (4)為保證產品質量，節約保護氣體的消耗，還可以採用封閉式的澆注系統，鎂合 金熔
[0025] 體是通過進料管注入帶有保護罩的供料裝置中，保護罩下充有適量的保護氣體， 使金屬液面受到保護；
[0026] (5)能進一步加大鑄軋時塑性變形量，即能從傳統的鑄軋塑性變形量為30%左右，提高
[0027] 到60%以上，有效的加大了鑄軋工序的塑性變形量，實現了充分利用鑄軋時的熱 能，對鎂合金材料進行熱加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0029] 圖2為噴嘴的排列示意圖；
[0030] 圖3為供料嘴的第一種結構示意圖；
[0031] 圖4為供料嘴的第二種結構示意圖；
[0032] 圖5為供料嘴的第三種結構示意圖；
[0033] 圖6為阻尼擋塊的結構示意圖；
[0034] 圖7為使用本實用新型裝置的工藝過程示意圖；
[0035] 圖8為半固態連續鑄軋結晶區的結構及鎂合金熔體凝固過程示意圖；
[0036] 圖9為圖8的局部放大圖；
[0037] 圖10為AZ91D合金軋制板坯進行進一步軋制加工獲得試樣的外形圖；
[0038] 圖11為AZ318合金軋制板坯進行進一步軋制加工獲得試樣的外形圖；
[0039] 圖12為對本實用新型工藝進行簡化後建立的幾何模型及劃分的網格圖；
[0040] 圖13為不同入口熔體溫度連鑄區的溫度場分布圖；
[0041] 圖14為不同入口熔體溫度固相體積分數分布圖；
[0042] 圖15為不同鑄軋速度連鑄區的溫度場分布圖；
[0043] 圖16為不同鑄乳速度烙體固相體積分數分布圖。

【具體實施方式】
[0044] 結合圖1-圖6所示，一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述裝置結 構包括：兩組相對設置、相向旋轉的鑄軋輪組1，所述的每一組鑄軋輪組結構包括：連續鑄 軋主動輪2,設置在連續鑄軋主動輪上方的第一從動輪3,設置在第一從動輪側方的鋼帶張 緊輪4,所述鋼帶張緊輪的下方固定有基座5,基座與鋼帶張緊輪之間通過張緊彈簧6聯接； 以及設置在基座下方的第二從動輪7 ;在所述兩組鑄軋輪組外側分別纏繞有一根鋼帶8,所 述的兩根鋼帶之間形成V字形鑄軋區域9 ;在兩根鋼帶之間形成的V字形鑄軋區域內設有 供料裝置10,所述供料裝置上部為儲料倉，下部為供料嘴；位於供料裝置下方設有阻尼擋 塊11 ;以及設置在鋼帶內側的水霧冷卻裝置，所述水霧冷卻裝置包括一個或多個水霧冷卻 噴嘴12,所述水霧冷卻噴嘴朝向鋼帶，與鋼帶成15?20°的夾角。
[0045] 一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述供料嘴的結構包括：兩塊相 對設置的側板13,在所述兩側板之間橫向方向均勻的分布有若干個分流塊14,所述分流塊 為錐形。當鑄軋板坯寬度為200_時，可選擇如圖3所示的分流塊為錐形的分配供料嘴。
[0046] -種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述供料嘴的結構包括：兩塊相 對設置的蓋板15,在所述兩蓋板之間設有熔體入口 16,在熔體入口的下面設有倒梯形的分 流塊17,在倒梯形分流塊兩側均布有三角形分流塊18,或者在熔體入口的下面設有均布的 丁字形分流塊19。當鑄軋板坯寬度為800mm時，可選擇如圖5所示的分流塊為丁字形結構 的分配供料嘴。
[0047] -種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述阻尼擋塊採用高強耐火材料 或高溫合金製造，所述阻尼擋塊的中部開有保證熔體順利通過的通孔20,阻尼擋塊的兩側 面開有凹槽21。
[0048] 一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述水霧冷卻裝置採用高壓空氣 與水霧冷卻的方式，所述水霧冷卻裝置的冷卻強度(對流散熱係數）在2(T2000W/ m2 · K範 圍內調節，當採用低速空氣冷卻時，鋼帶外表面的對流散熱係數為20W/ m2 · Κ ;當採用高壓 空氣加水霧冷卻時，鋼帶外表面的對流散熱係數可達2000W/ rrf · Κ。
[0049] 一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述水霧冷卻噴嘴為2?6個。
[0050] -種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述裝置結構還設有熔體保護 罩22,所述熔體保護罩罩在供料裝置的儲料倉上，在熔體保護罩上設有進氣管23和進料管 24,在所述熔體保護罩下充有適量的保護氣體，保護氣體為以二氧化碳為主的混合氣體。
[0051] 一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，所述裝置結構還設有液面控制裝 置25,所述液面控制裝置安裝在進料管的下端。
[0052] -種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，鑄軋的鎂合金板坯26的尺寸：寬 度為200mm?800mm,厚度為3_?6mm。
[0053] 如圖7-圖9所示，一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置的工作過程為： 鎂合金熔體通過進料管注入供料裝置中，並在液面控制裝置的控制下保持液面的設定高 度；同時，保護罩下充有適量的保護氣體，金屬液面將受到保護。供料裝置中的鎂合金熔體 在兩個連續鑄軋主動輪轉動而向下移動的鋼帶驅動下，向下流動；大部分熔體是通過阻尼 擋塊的中間通孔向下流動；少部分熔體是通過阻尼擋塊的兩邊間隙間向下流動，這部分熔 體受到冷鋼帶的迅速冷卻，被凝固在鋼帶內表面，如圖9中所指的A區，隨著鋼帶向下移動 並不斷長大。當凝固的鎂合金顆粒長大到一定尺寸，由於受到重力的作用與阻尼檔塊的影 響，從鋼帶表面脫落下來，回到熔融的熔體中，如圖9中所指的B區。由於兩側冷鋼帶的冷 卻作用，熔體在向下流動的同時溫度也在不斷的降低，同時受到從鋼帶表面脫落下來的大 量細小凝固顆粒影響，即已凝固的細小顆粒回到熔體中成為熔體凝固的核心的影響，該區 的鎂合金(指流入圖9中所指的C區）處於半固態狀態；繼續在兩側冷鋼帶向下運動的帶動 下，從上向下固相體積分數在不斷的增加，最後全部凝固成具有近球形非枝晶組織結構的 固態，即進入圖9中所指D區。完全凝固的鎂合金在兩側冷鋼帶的帶動下進入兩連續鑄軋主 動輪中間，在兩連續鑄軋主動輪的壓軋下，產生塑性變形，即完成鑄軋過程。由於採用了鋼 帶包裹著凝固的鎂合金進行軋制(一是，剛凝固的鎂合金處於很高的溫度，變形抗力小；二 是、鋼帶與凝固鎂合金的接觸長度較大，產生的牽拉也較大，能將凝固的鎂合金帶進軋輪)， 因此能實現較大的塑性變形量，試驗表明可以達到60%左右。
[0054] 實施例1 :應用本專利製備寬度為600mm、厚度為6mm的AD91鎂合金板帶述。
[0055] 1、有關參數設定和相關資料
[0056] (1)有關參數設定
[0057] 設定：鑄乳板述寬度為600mm ;厚度為6mm ;鑄乳速度為2m/min ;鑄乳板述出口溫 度為300°C ;注入熔體溫度設定為740°C ;
[0058] (2)相關資料
[0059] AZ91D鎂合金的化學成分如表1所示。有關實驗材料的物理參數見表2所示。
[0060] 表1 AZ91D鎂合金的化學成分
[0061]

【權利要求】
1. 一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於所述裝置結構包括：兩 組相對設置、相向旋轉的鑄軋輪組，所述的每一組鑄軋輪組結構包括：連續鑄軋主動輪，設 置在連續鑄軋主動輪上方的第一從動輪，設置在第一從動輪側方的鋼帶張緊輪，所述鋼帶 張緊輪的下方固定有基座，基座與鋼帶張緊輪之間通過張緊彈簧聯接；以及設置在基座下 方的第二從動輪；在所述兩組鑄軋輪組外側分別纏繞有一根鋼帶，所述的兩根鋼帶之間形 成V字形鑄軋區域；在兩根鋼帶之間形成的V字形鑄軋區域內設有供料裝置，所述供料裝置 上部為儲料倉，下部為供料嘴；位於供料裝置下方設有阻尼擋塊；以及設置在鋼帶內側的 水霧冷卻裝置，所述水霧冷卻裝置包括一個或多個水霧冷卻噴嘴，所述水霧冷卻噴嘴朝向 鋼帶，與鋼帶成15?20°的夾角。
2. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述供料嘴的結構包括：兩塊相對設置的側板，在所述兩側板之間橫向方向均勻的分布有 若干個分流塊，所述分流塊為錐形。
3. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述供料嘴的結構包括：兩塊相對設置的蓋板，在所述兩蓋板之間設有熔體入口，在熔體入 口的下面設有倒梯形的分流塊，在倒梯形分流塊兩側均布有三角形分流塊，或者在熔體入 口的下面設有均布的丁字形分流塊。
4. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述阻尼擋塊採用高強耐火材料或高溫合金製造，所述阻尼擋塊的中部開有通孔，阻尼擋 塊的兩側面開有凹槽。
5. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述水霧冷卻裝置採用高壓空氣與水霧冷卻的方式，所述水霧冷卻裝置的冷卻強度即對流 散熱係數在2(T2000W/ m2 · K範圍內調節。
6. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述水霧冷卻噴嘴為2?6個。
7. 根據權利要求1所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述裝置結構還設有熔體保護罩，所述熔體保護罩罩在供料裝置的儲料倉上，在熔體保護 罩上設有進氣管和進料管。
8. 根據權利要求7所述的一種帶式連續半固態鑄軋鎂合金板帶坯的裝置，其特徵在於 所述裝置結構還設有液面控制裝置，所述液面控制裝置安裝在進料管的下端。
【文檔編號】B22D11/06GK204052831SQ201420507847
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】孫大吉, 謝水生 申請人:內蒙古匯豪鎂業有限公司