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我国生产大棚钢管连续铸轧技术的研究

作者:天津鑫鸿晟钢管有限公司 浏览: 发表时间:2019-12-23 16:20:15

        我国大棚钢管连续铸轧技术研究开发工作始于20世纪60年代。1964年初进行了双辊下注式铝带坯连续铸轧模拟试验,并于同年铸轧出厚8mm,宽250mm和400mm的铝带坯,1965年铸轧出宽700mm的铝带坯。1971年由东北轻合金加工厂研制成我国***台800mm水平下注式双辊铸轧机。1975年,用铝带坯生产的冷轧板基本上满足了一般深冲制品和箔材毛料的性能要求。1979年由华北铝加工厂研制成φ650mmx1300mm我国***台亨特式倾斜铸轧机,并于1981年和1983年相继研制成q650mm×1600mm和q980mm×1600mm铸轧机,并通过部级鉴定,标志着我国铸轧技术进入成熟阶段。1984年中日涿神有色金属加工专用设备有限公司成立,并于1993年该公司为其母公司华北铝业有限公司试制成功我国***台仿3C960mmx1550mm超型铸轧机。至此国产铸轧机已具有标准型和超型这两种机型,而且铸轧机逐步实现标准化、系列化。随着我国微电子、信息、机械、食品、包装、建筑产业的迅猛发展,我国已成为铝材生产及消费大国,如何提高铝材生产率、降低生产成本、提高铝材质量、扩大铝材使用范围已成为迫在眉睫的问题。而快速超薄铸轧的冷却速度远高于现有常规铸轧,铸坯结晶组织的晶粒度和枝晶间距明显减小,溶质元素在固溶体中的过饱和度增大,因此板带的深冲性能和力学性能得到了改善,可生产出具有优良冶金组织和表面质量的优质板带;同时,可铸轧合金范围也可拓展(如3000系列等铝合金),可使铸轧产品的应用市场范围扩大。例如:高精度PS版基、计算机硬盘的铝质基板、高层建筑幕墙板以及空调箔等。

        另外,铸轧板厚度减薄后,不仅大大减轻了对后面工序—冷轧的压力,解放了冷轧机的生产力,大大节省了铝箔生产的投资和能源,而且提高了生产率,增加了大棚钢管的市场竞争力。中南大学于2000年7月在试验铸轧机上成功地铸轧出铸轧速度为13.2mmin、厚度为2mm的铸坯,华北铝业有限公司也在工业铸轧机上成功铸轧出铸轧速度为58mmn、厚度为32mm的铸坯,这标志着我国在快速超薄铸轧技术领域已经达到世界先进水平。为了进一步探眀铸轧过程熔体流动和凝固传热规律,掌握铸轧工艺参数的合理匹配,实现稳定的工业生产,除了继续进行试验研究以外,结合数值模拟是一种有效的方法。由于铸轧过程熔体不容易检测发展数值模拟方法是研究铸轧成形的有效途径,国内外学者做了一些研究。0zawa等研究建立了铝双辊铸轧过程的一维瞬态模型,用有限差分方法求解轧辊及带坯的温度分布,计算了不同铸轧工艺参数条件下液相区、两相区和变形区的大小。Miyasaw等***个建立了铝垂直双辊铸轧在固相和液相区的传热和流体流动计算数学模型,他们运用流体动力学润滑理论来预测在轧辊间隙(辊缝)内的速度场,同时他们也预测了其温度场,通过差分方案来求解热平衡方程。MYun等开发了铸轧过程流场和温度场的二维仿真系统,并用该系统分析了铝合金快速铸轧过程中弥散偏析产生的工艺条件。史荣等对铝带坯连续铸轧凝固过程进行了数值模拟研究。

        李晓谦等进行了快速铸轧中的接触热导及带坯在铸轧区的温度分布的仿真分析,研究了快速铸轧辊套与大棚钢管之间具有强温变特性耦合关系的接触热阻的计算方法,分析了各工艺参数对液穴区长度及出口温度的影响。湛利华等应用刚黏塑性有限元法建立铝合金连续铸轧过程的变形模型,进行了双辊连续铸轧工艺中温度场和热应力场的数值计算。在高强铝合金7x×x系合金中,当在A中加入Zn、Mg、C等元素时,可生成一系列新的化合物,如β相为MgA8,T相为A2ZnMg3,S相为CuMgA2,n相为MgZn2,θ相为MgZn5,Y相为以Zn为基体的固溶体。它们都易固溶于A中,且在A中的固溶度都很高。虽然加入zr和№g元素之后,铝合金的强度得到了极大的提高,但是铝合金的伸长率和耐蚀性却随着Zn和Mg含量增加而降低。为了改善铝合金的综合性能及耐蚀性,可以在合金中添加Cu元素,合金的伸长率和耐蚀性得到了提高,同时也使合金的疲劳强度得到了很好的改善。另外微量元素通过对合金在热加工变形过程中微观组织的影响,可较明显地影响到合金的综合性能。例如:微量的C、Mn、Z等元素不仅可以大大提高合金的再结晶温度,而且这些微量元素的金属间化合物能有效地阻止晶粒长大。此外,铝合金在制备过程中不可避兔会掺杂进一些有害的杂质,如Fe、S等元素,这些杂质往往对铝合金成形件的综合性能有极大的损害。高强铝合金因其在拥有超高强度的同时,断裂韧性和抗应力腐蚀性能等综合性能优异,故它的出现给航天航空事业带来了飞速的发展。目前,7050铝合金厚板已大量应用于波音77客机以及FA18H0rne和F-22Rapt0r军用飞机,成为飞机制造业通用的结构材料。


  

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