本發(fā)明涉及合金鑄軋領(lǐng)域，具體涉及一種3102合金薄板件的鑄軋工藝。
背景技術(shù)：
1、電解鋁水是一種將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，通過(guò)電解氧化鋁的水溶液來(lái)制取鋁水。鋁水中含有大量的雜質(zhì)和氣泡，雜質(zhì)以鐵、硅、銅、鈉、鈣等金屬雜質(zhì)以及碳、氟化物等非金屬雜質(zhì)為主。這些雜質(zhì)會(huì)降低鋁的純度，使鋁的物理、化學(xué)和力學(xué)性能發(fā)生改變，例如降低導(dǎo)電性、耐腐蝕性，影響加工性能等，進(jìn)而影響鋁制品的質(zhì)量和應(yīng)用范圍；氣泡主要是陽(yáng)極產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳以及水分電解產(chǎn)生的氫氣等，氣泡會(huì)在鋁水中形成氣孔或疏松等缺陷，降低鋁的致密度，使鋁的力學(xué)性能下降，同時(shí)也會(huì)影響鋁的表面質(zhì)量。并且，雜質(zhì)和氣泡會(huì)影響合金的晶粒細(xì)度，在凝固過(guò)程中，偏析區(qū)域的合金成分改變，導(dǎo)致晶粒生長(zhǎng)伸進(jìn)速度不一致，有的地方晶粒粗大，有的地方晶粒細(xì)小，降低了合金晶粒細(xì)度的均勻性。而目前生產(chǎn)合金來(lái)料主要是電解鋁水，因此需要對(duì)雜質(zhì)和氣泡進(jìn)行去除。
2、現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金按牌號(hào)由高到低包括：3102合金、1050合金和1060，現(xiàn)有技術(shù)中3102合金主要合金元素為錳，含量通常在1.0％-1.5％左右，還含有少量的硅、鐵等雜質(zhì)元素，有較高的強(qiáng)度和硬度，良好的耐腐蝕性和可加工性。與純鋁相比，3102合金的力學(xué)性能有顯著提高，同時(shí)保持了較好的耐蝕性，常用于制作薄板件，它在許多應(yīng)用領(lǐng)域都有很高的要求，尤其是表面質(zhì)量，如粗糙度、平整度、表面缺陷等要求較高。而現(xiàn)有技術(shù)中薄板件通常采用鑄造的方式進(jìn)行制造，該方式鑄造過(guò)程中，由于液態(tài)金屬的充型能力、收縮等因素影響，導(dǎo)致薄板件表面粗糙度較高，并且，由于沒(méi)有對(duì)來(lái)料鋁水進(jìn)行更好的雜質(zhì)和氣泡處理，也導(dǎo)致成品表面質(zhì)量較差。
3、現(xiàn)有技術(shù)提供一種3102鋁合金箔材的制備方法、cn115478184b，公開(kāi)了如下內(nèi)容：除氣箱入口加入al-ti5-b1晶粒細(xì)化劑，過(guò)濾箱采用單級(jí)陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾熔體，在線(xiàn)精煉氣體為氬氣，并且公開(kāi)了鑄軋帶坯伸進(jìn)速度為1600mm/min-2000mm/min。該技術(shù)提供了一種高速鑄軋的生產(chǎn)方法，而針對(duì)低速鑄軋目前還沒(méi)有一種適用的生產(chǎn)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明意在提供一種3102合金薄板件的鑄軋工藝，對(duì)來(lái)料鋁水進(jìn)行優(yōu)化處理，并結(jié)合鑄軋工藝生產(chǎn)薄板件的工藝。
2、一種3102合金薄板件的鑄軋工藝，包括以下步驟：
3、s1、合金熔煉：熔體由以下重量百分比的組分組成：si:0.04～0.10、fe:0.23～0.29、mn：0.15～0.21、re≤0.02、ti：0.022～0.038、余量為al；配料過(guò)程中同牌號(hào)和低牌號(hào)廢料占裝爐量的25％-35％，其他為電解鋁液；熔煉溫度≤760℃，精煉后進(jìn)入靜置爐；
4、s2、s1得到的熔體通過(guò)流槽進(jìn)入除氣箱后進(jìn)行在線(xiàn)旋轉(zhuǎn)出氣，再過(guò)濾后鑄軋得到成品，鑄軋速度為950～1200mm/min；采用材料為al-ti5-1b的鈦絲在除氣箱進(jìn)口和流槽連接處進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸進(jìn)流槽的方式，流槽對(duì)應(yīng)鈦絲的伸進(jìn)點(diǎn)采用氮?dú)鈱?duì)熔體進(jìn)行攪動(dòng)。
5、本發(fā)明的工作原理及有益效果：
6、參照現(xiàn)有技術(shù)一種3102鋁合金箔材的制備方法、cn115478184b，公開(kāi)了如下內(nèi)容：除氣箱入口加入al-ti5-b1晶粒細(xì)化劑，過(guò)濾箱采用單級(jí)陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾熔體，在線(xiàn)精煉氣體為氬氣，并且公開(kāi)了鑄軋帶坯伸進(jìn)速度為1600mm/min-2000mm/min。
7、首先，本技術(shù)主要生產(chǎn)薄板件(厚度0.6mm)，針對(duì)薄板件“表面精度優(yōu)先”的需求，選擇低速鑄軋(950～1200mm/min)，通過(guò)鈦絲逐漸伸入流槽(非一次性加入)，配合氮?dú)鈹噭?dòng)，使細(xì)化劑在低速流動(dòng)中持續(xù)溶解，避免高速下“來(lái)不及溶解就凝固”的問(wèn)題，而鈦絲更適合低速下的線(xiàn)式溶解，電解鋁水含25％-35％廢料，雜質(zhì)種類(lèi)多(fe、si、na等)，低速攪動(dòng)提供了充足的“雜質(zhì)-細(xì)化劑”反應(yīng)時(shí)間(＞30s)，形成更大尺寸夾雜物便于過(guò)濾，而高速下反應(yīng)時(shí)間不足(＜10s)，雜質(zhì)去除不徹底。薄板件常承受彎曲、拉伸等復(fù)雜載荷，晶粒不均勻會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中(如晶界處強(qiáng)度下降15％)，低速鑄軋的均勻細(xì)晶組織(等軸晶占比＞90％)是避免早期失效的關(guān)鍵，因此本技術(shù)采用低速鑄軋是薄板件質(zhì)量需求的必然選擇。
8、本技術(shù)通過(guò)鈦絲逐漸伸入流槽+氮?dú)鈹噭?dòng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)化劑在低速流動(dòng)熔體中持續(xù)溶解，避免因停留時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致的局部聚集或沉淀；氮?dú)鈹噭?dòng)同步促進(jìn)熔體對(duì)流，延長(zhǎng)細(xì)化劑與熔體接觸時(shí)間，確保異質(zhì)形核核心(al3ti、tib2)均勻分布，抑制低速下的晶粒粗化，低速下氣泡上浮伸進(jìn)速度快，但雜質(zhì)(如fe、si顆粒)易因流速低而沉降，氮?dú)鈹噭?dòng)可打破靜態(tài)熔體層，促使雜質(zhì)吸附細(xì)化劑顆粒后上浮或被過(guò)濾，減少表面缺陷源，成品氮?dú)鈹噭?dòng)減少氣泡殘留(氣孔率≤0.5％)，避免凝固后表面“針孔”缺陷；均勻細(xì)晶組織使凝固收縮率一致(收縮率波動(dòng)≤1％)，減少表面因收縮不均導(dǎo)致的凹陷或裂紋。
9、現(xiàn)有技術(shù)主要生產(chǎn)超薄3102鋁合金空調(diào)箔，因?yàn)楹穸?.082～0.085mm，不適用采用低速鑄軋，只能使用高速鑄軋，因?yàn)榈退勹T軋冷卻伸進(jìn)速度慢(≤50℃/s)，晶粒易粗化(平均直徑＞50μm)，導(dǎo)致箔材在減薄至0.085mm以下時(shí)，因晶界強(qiáng)度不足出現(xiàn)“軋制裂紋”，無(wú)法滿(mǎn)足超薄化要求。
10、通過(guò)將al-ti5-b1晶粒細(xì)化劑，在除氣箱入口處直接在線(xiàn)加入，主要依賴(lài)熔體流動(dòng)混合，雖然高速鑄軋能提高熔體流動(dòng)伸進(jìn)速度，但因混合時(shí)間短、湍流強(qiáng)度不足，導(dǎo)致細(xì)化劑分布均勻性差，局部細(xì)化劑偏聚，造成成品表面“亮斑”或微裂紋，并且，氣泡和雜質(zhì)來(lái)不及上浮，依賴(lài)在線(xiàn)除氣(氮化硅轉(zhuǎn)子)+單級(jí)陶瓷過(guò)濾，導(dǎo)致后期處理難度和成本大。
11、綜上，通過(guò)細(xì)化劑梯度添加與氮?dú)鈹噭?dòng)的組合，實(shí)現(xiàn)了熔體凈化、晶粒均勻化及表面質(zhì)量的同步提升，突破了傳統(tǒng)鑄造工藝在薄板件生產(chǎn)中的缺陷，為高精度、高可靠性的3102合金薄板件提供了高效、優(yōu)質(zhì)的制備方案。
12、優(yōu)化的，成品寬度1000～1100mm，鈦絲伸進(jìn)速度為370～390mm/min；成品寬度1101～1250mm，鈦絲伸進(jìn)速度為420～440mm/min。
13、根據(jù)成品寬度(1000～1250mm)將鈦絲伸進(jìn)速度分為兩檔(370～390mm/min和420～440mm/min)，而是成品寬度決定熔體流量，流量決定鈦絲添加量，通過(guò)上述優(yōu)化，解決流動(dòng)不均與細(xì)化劑分布一致性的技術(shù)難題。
14、成品寬度增加(如從1000mm到1250mm)，鑄軋時(shí)熔體橫向流動(dòng)范圍擴(kuò)大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)流槽的熔體體積增大，若鈦絲伸進(jìn)速度固定，寬幅成品邊緣區(qū)域的細(xì)化劑濃度會(huì)因熔體流量增加而被稀釋?zhuān)瑢?dǎo)致形核核心不足，導(dǎo)致晶粒粗化風(fēng)險(xiǎn)升高。
15、并且，在寬幅鑄軋中，熔體流動(dòng)存在邊緣效應(yīng)，即中心區(qū)域流速快(壓力高)，邊緣區(qū)域流速慢(易滯留)，若細(xì)化劑添加伸進(jìn)速度不隨寬度調(diào)整，低速添加時(shí)，邊緣熔體因流動(dòng)慢，細(xì)化劑局部聚集，形成過(guò)細(xì)化晶粒，與中心正常晶粒形成“晶粒度梯度”，導(dǎo)致力學(xué)性能不均。
16、高速添加時(shí)，寬幅熔體中心流量大，細(xì)化劑未充分?jǐn)U散即被帶走，中心晶粒粗化，形成“邊緣細(xì)、中心粗”的混晶組織，薄板件彎曲時(shí)易在中心區(qū)域開(kāi)裂。
17、因此，通過(guò)寬度分段匹配鈦絲伸進(jìn)速度，使邊緣與中心區(qū)域的細(xì)化劑溶解量差異≤5％(傳統(tǒng)固定伸進(jìn)速度差異≥20％)，晶粒度標(biāo)準(zhǔn)差從25μm降至10μm以下，徹底消除了寬幅成品的“邊緣-中心性能梯度”，這是現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
18、優(yōu)化的，根據(jù)成品寬度1000～1100mm，鈦絲伸進(jìn)速度為370mm/min；寬度1101～1250mm，鈦絲伸進(jìn)速度為420mm/min。
19、優(yōu)化的，根據(jù)成品寬度1000～1100mm，鈦絲伸進(jìn)速度為380mm/min；寬度1101～1250mm，鈦絲伸進(jìn)速度為430mm/min。
20、優(yōu)化的，根據(jù)成品寬度1000～1100mm，鈦絲伸進(jìn)速度為390mm/min；寬度1101～1250mm，鈦絲伸進(jìn)速度為440mm/min。
21、優(yōu)化的，所述鈦絲為單絲。由于本技術(shù)適用于低速鑄軋，熔體流速慢，處于層流狀態(tài)，單絲的“點(diǎn)源式添加”可在層流中形成穩(wěn)定的濃度擴(kuò)散場(chǎng)，單絲溶解后，ti元素以高斯分布向四周擴(kuò)散，在流槽寬度方向形成對(duì)稱(chēng)的濃度梯度(邊緣與中心濃度差≤10％)，而多絲或顆粒添加易打破層流平衡，引發(fā)湍流，導(dǎo)致細(xì)化劑分布不均(如中心濃度高、邊緣低的“雙峰分布”)。
22、氮?dú)鈹噭?dòng)在單絲周?chē)纬删植繙u流，強(qiáng)化單絲溶解后的橫向擴(kuò)散，使ti元素在短時(shí)間內(nèi)覆蓋流槽全寬度，而多絲的多渦流干擾會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)散路徑紊亂，延長(zhǎng)均勻化時(shí)間，造成晶粒均勻性差。
23、綜上，單絲可以顯著提高成品表面質(zhì)量。
24、優(yōu)化的，所述鈦絲的直徑為2～10mm。
25、優(yōu)化的，采用氬氣在線(xiàn)旋轉(zhuǎn)除氣，采用40ppi+50ppi雙級(jí)陶瓷過(guò)濾板進(jìn)行過(guò)濾。
26、優(yōu)化的，所述低牌號(hào)廢料包括1050鋁合金和1060鋁合金，1050鋁合金和1060鋁合金的總和占裝爐量≤10％。