一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置及工艺

1.本发明涉及一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置及工艺，属于铝合金板坯的连续铸造设备和技术领域。


背景技术：

2.铝合金板坯由于具有比强度高、良好的耐蚀性以及易加工等优点，在工业上被广泛应用。工业上生产铝合金板坯的主要方法是铸造法和铸轧法。铸造法是传统的工业生产方法，具有技术成熟度高，应用广泛等优点，但其生产工序繁多，周期长，耗能十分巨大，同时，坯锭表面存在偏析瘤和冷隔缺陷，需要表面铣削，不符合绿色节能的工业发展模式。
3.铸轧法是铝合金板坯的另一种生产方式，它是将液态铝合金直接通过一对内部具有循环冷却水作用的铸轧辊缝间隙，在极短的时间内完成结晶、凝固和轧制的过程。与铸造法相比，铸轧法具有流程短，生产效率高、表面质量好，节能环保等优点。但是，铸轧法生产的板坯中存在较重的宏观偏析缺陷，同时其生产板坯的厚度在3～8mm之间，后续加工余量小，不利于消除组织缺陷，无法获得高质量成品。
4.因此，发明一种新的铝合金板坯生产技术，既保证后续有较高的加工余量，又能消除严重的宏观偏析缺陷，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.为了解决现有技术存在宏观偏析缺陷、后续加工余量小的技术问题，本发明提供一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置及工艺。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造装置，其包括铸咀、铸轧辊、引锭杆、喷气组件和高压喷水冷却组件，其中，铸轧辊为设有对称设置的铸轧上辊和铸轧下辊，用于输出板坯；铸咀位于熔体流入侧，铸咀的出口设于铸轧上辊和铸轧下辊之间，并与铸轧上辊和铸轧下辊形成密封的熔体凝固区域；引锭杆活动性设于铸轧上辊和铸轧下辊之间，位于出板侧，所述引锭杆设置在凝固铸造区的出口端，用于使熔体快速形成凝固薄壳；喷气组件分别设于铸轧上辊和铸轧下辊的外侧，用于吹干铸轧辊表面的水汽；所述高压喷水冷却组件设置在铸轧辊外侧，位于出板的一侧，所述高压喷水冷却组件用于向铸造区出口处的板坯上、下两面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。
10.如上所述的水平双辊连续铸造装置，优选地，所述引锭杆包括杆身和杆头，杆头朝向出板方向设置，浇铸时，引锭杆的杆头在出板侧并部分伸入铸造区，并与铸咀、铸轧上辊和铸轧下辊之间一起形成密封的熔体凝固区域，靠近引锭杆杆头的熔体在杆头的冷却作用下凝固后，在铸轧辊的轧制力作用下缓慢离开凝固区。
11.如上所述的水平双辊连续铸造装置，优选地，所述喷气组件包括进气口，储气腔和
喷气口，储气腔连接进气口，在储气腔上朝向铸轧辊的一侧开设有多个喷气口，进气口连通外接的高压气体。
12.如上所述的水平双辊连续铸造装置，优选地，所述喷气组件设有两个，分别对称设置在铸轧上辊和铸轧下辊的外侧；在浇铸时，喷气组件分别向铸轧上辊和铸轧下辊的表面喷气，消除铸轧辊面上的水汽。
13.如上所述的水平双辊连续铸造装置，优选地，所述高压喷水冷却组件包括依次连接设置的冷却水进水口、冷却水储水腔和冷却水喷水口，冷却水喷水口设有两个，分别朝向板坯的上下面，并朝向出坯方向设置。
14.如上所述的水平双辊连续铸造装置，优选地，所述高压喷水冷却组件设有两组，分别靠近铸轧辊出板坯方向的上、下设置；在浇铸时，两个高压喷水冷却组件的喷水口分别同时向上、向下的板坯表面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。
15.一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造的工艺，其包括如下步骤：
16.s1、配料熔炼：根据所需铸轧铝合金的标准成分，将各添加元素进行配比和称重，当铝液温度达到规定值时按规定加入添加元素并保温一定时间，之后对熔体进行扒渣，在电阻炉静置一段时间，对熔体除气；
17.s2、熔体输送：采用如上所述的水平双辊连续铸造装置，首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，然后将铝合金熔体输送到铸咀中；控制铸咀内熔体的温度在其液相线温度以上30～40℃；
18.s3、铸轧：同时控制铸轧速度为0.08～0.50m/min；待铸造区出口端形成凝固薄壳后，沿出板方向缓慢撤离引锭杆，同时开通高压喷水冷却组件和喷气组件，对铸造区出口处的凝固薄壳喷高压水雾，使其成功立板，当铸造板长度达到要求值时，停止铸造工艺。
19.如上所述的工艺，优选地，在步骤s1中，静置后，再于700～720℃进行精炼，每1小时除渣一次。
20.如上所述的工艺，优选地，在步骤s3中，高压喷水冷却组件的冷却水压力值为0.5～1.2mpa，冷却水温度为8～25℃。
21.如上所述的工艺，优选地，在步骤s3中，喷气组件的喷气压力值设定为0.3～1.2mpa。
22.(三)有益效果
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明提供了一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置，首次通过水平铸造法生产出组织成分均匀的铝合金厚板(10～100mm)，以便为后续通过增加热、冷轧压下量来提高成品材料性能提供可行性。
25.本发明提供了一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置，通过应用引锭杆和高压水雾定向冷却的方式，改变了铸轧区内熔体的凝固顺序，成功突破铸轧设备设计的轧板厚度极限，解决了厚板板型不稳定，不合格的质量缺陷。
26.本发明提供的一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置，运用铸造区出口处喷高压水雾冷却的方法改变了铸造区内熔体的凝固顺序，将传统铸轧法中由板坯表面向中心凝固的顺序改为由铸造区前端向后的水平定向凝固，有效避免板坯表面和中心带状偏析的出现。
附图说明
27.图1为发明装置的结构示意图；
28.图2为发明装置的工作时的结构示意图；
29.图3为发明铸咀的部分结构示意图；
30.图4为实施例2制备的6181铝合金厚板显微组织图；
31.图5为实施例3制备的5052铝合金厚板显微组织图；
32.图6为实施例4制备的7075铝合金厚板显微组织图；
33.图7为常规铸轧工艺制备的6181铝合金厚板显微组织图；
34.图8为不同工艺制备的6181铝合金板沿厚度方向的硬度分布图；
35.图9为常规铸轧工艺制备的5052铝合金厚板显微组织图；
36.图10为不同工艺制备的5052铝合金板沿厚度方向的硬度分布图；
37.图11为常规铸轧工艺制备的7075铝合金厚板显微组织图；
38.图12为不同工艺制备的7075铝合金板沿厚度方向的硬度分布图。
39.【附图标记说明】
40.1：铝合金熔体；
41.2：铸咀；
42.2-1：下板；
43.2-2：中间垫板；
44.2-3：导流块；
45.2-4：侧封；
46.3：铸轧上辊；
47.4：铸轧下辊；
48.5：引锭杆；
49.6：喷气组件；
50.7：高压喷水冷却组件；
51.8：铸轧厚板。
具体实施方式
52.本发明提供了一种铝合金板坯的双辊连续铸造装置，主要针对轧辊进行冷却的装置，通过喷气组件将轧辊外部进行冷却，防止轧辊温度过高影响轧辊寿命；该装置还设计有引锭杆，在凝固过程中，铸咀中的熔体首先与轧辊及引锭杆接触，使其快速冷却形成一层薄薄的凝固薄壳；该装置设有高压喷水冷却组件，通过对出口端半凝固状态下的熔体进行定向冷却来实现铝合金熔体的顺序凝固，使其凝固成板，同时使铝合金熔体沿着水平铸造方向定向凝固，减少厚度方向的宏观偏析。本发明提供的铝合金板坯的双辊连续铸造工艺，通过组合不同的浇注温度和铸造速度，保证成功立板，并获得性能较佳的铝合金板。
53.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。本发明实施例中的金相观察样品取自铝合金板沿厚度方向的中心位置，采用金相显微镜(om,bx53,olympus,japan)观察试样的显微组织；硬度性能测试按照gbt3190-2008标准进行，通过使用显微维氏硬度仪(verzus 700as,yinuo，netherlands)获
得不同样品的维氏硬度，其载荷大小为20kgf，压头停留时间为10s。为了获得更准确可靠的数据，维氏硬度测量和统计的原则是在每个样品中沿铝合金板厚度方向不同位置进行点测，在同一铝合金板中任意选择3组样品进行测量，取平均值。
54.实施例1
55.一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造装置，如图1和图2所示，其包括铸咀2，铸轧辊，引锭杆5，喷气组件6和高压喷水冷却组件7。
56.铸轧辊设有两个，分别为铸轧上辊3和铸轧下辊4，上下对称设置，用于输出板坯；铸轧上辊3和铸轧下辊4通过固定架与铸咀2相邻设置，铸咀2的结构如图3所示是由上板、下板2-1、中间垫板2-2、导流块2-3、两个侧封2-4构成的模具，侧封是指咀两侧连接上下板的硅酸铝板，起密封作用，防止铸造过程中铝液渗出。铸咀2的出口设于铸轧上辊3和铸轧下辊4之间，并与铸轧上辊3和铸轧下辊4形成密封的熔体凝固区域；铸咀的作用是直接将熔融铝液均匀的分布到铸轧上辊3和铸轧下辊4的辊缝中，避免熔体提前凝固。铸轧上辊3和铸轧下辊4之间的距离可调，即辊缝宽度可调，通过调整两个铸轧辊之间的距离，实现不同厚度的铸轧板的调整。铸咀2在铸轧辊外，铝合金熔体1从铸咀2流出，进入铸轧上辊3和铸轧下辊4之间，高度在铸板中心线处，用于将铝合金熔体1输送到铸辊辊缝中，并避免熔液提前凝固；引锭杆5活动性的设在铸轧上辊和铸轧下辊之间，位于出板侧，引锭杆5用于设置在凝固铸造区的出口端，使浇铸的熔体快速形成凝固薄壳，引锭杆5由杆身和杆头两部分组成，杆头朝向出板方向，杆头通过外力牵引。在浇铸前，引锭杆的杆头在出板侧并部分伸入铸造区，并与铸咀2的上板和下板及侧封一起形成密封的熔体凝固区域，靠近引锭杆杆头的熔体在杆头的冷却作用下凝固后，同时在铸辊的轧制力作用下缓慢离开凝固区。在浇铸时，引锭杆杆头在出板侧与铸造区前端的铸轧厚板8紧密接触，起到冷却凝固的作用。工作时，引锭杆5由外力牵引，出板后由铸轧厚板8板坯推着向前。喷气组件6设有两个分别设于铸轧上辊3和铸轧下辊4的表面外侧，喷气组件6由进气口、储气腔和喷气口组成，储气腔连接进气口，在储气腔上朝向铸轧辊的一侧开设有多个喷气口，进气口连通外接的高压气体，高压气体通过进气口进入储气腔，通过喷气口喷出。喷气口朝向铸辊表面设置，用于铸轧辊辊面降温和消除铸轧辊面上的水汽，确保铸造工艺顺利进行。
57.高压喷水冷却组件7设于在铸辊外，位于出板位置的两侧，即在出板的上、下两侧设置，喷水口朝向出铸辊的铸轧厚板8的板面方向。高压喷水冷却组件7由依次连接设置的冷却水进水口，冷却水储水腔和冷却水喷水口组成。冷却水喷水口设有两个，分别朝向板坯的上下面，并朝向出坯方向设置，用于向铸造区出口处的凝固薄壳喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固，即使熔体的凝固顺序改为从铸造区前端向后的水平定向凝固，使其成功立板，还能有效避免厚板的表面和中心带状偏析出现。也可将高压喷水冷却组件设为两组，分别靠近铸轧辊出板坯方向的上、下设置；在浇铸时，两个高压喷水冷却组件的喷气口分别同时向上、向下的板坯表面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。
58.在浇铸时，铸轧上辊3和铸轧下辊4转动，铝液从铸咀中流出，熔体铝液首先与轧辊及引锭杆接触，从而形成一层薄薄的凝固壳，此时开启高压喷水冷却组件，喷水口向出口处的凝固薄壳喷高压水雾，半凝固状态下的熔体受强烈冷却作用开始凝固，使其凝固成板，同时在轧制力的作用下不断出板，使铝合金熔体沿着水平铸造方向定向凝固，减少厚度方向的宏观偏析。
59.实施例2
60.板坯厚度为100mm的6181铝合金的连续铸造方法，利用实施例1中的装置，具体步骤如下：
61.(1)配料熔炼：按6181铝合金标准成分(wt％)si:1.0，fe:0.45，cu:0.1，mn:0.15，mg:0.8，cr:0.10，zn:0.2，al:余量，将工业纯铝锭、镁锭、铝硅中间合金和铝锰中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
62.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在685
±
2℃也就是铸咀的出口温度控制在685
±
2℃)；
63.(3)铸轧：设定辊缝宽度为100mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为0.08m/min，喷气组件的冷却气体压力值设定为1.2mpa，冷却水温设定为10℃，同时将引锭杆放在铸造区的出口处；将铝合金熔体由前箱输送到铸咀中，流入上下铸轧辊之间；待铸造区出口端形成凝固薄壳之后，沿着出板方向缓慢撤离引锭杆，同时开启喷气组件进行喷气和高压喷水冷却组件进行冷却，冷却水压力值为0.6mpa，使其成功立板；当铸造板长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭冷却喷气组件和高压喷水冷却组件，结束铸造工艺。
64.将获得的6181铝合金厚板进行金相观察，结果见图4。由图4可以看出，通过本发明的铸造装置和方法制备的6181铝合金厚板，表面质量良好，且无明显的中心线偏析现象。
65.实施例3
66.板坯厚度为50mm的5052铝合金的连续铸造方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
67.(1)配料熔炼：按5052铝合金标准成分(wt％)si:0.25，fe:0.4，cu:0.1，mn:0.1，mg:2.5，cr:0.25，al:余量，将工业纯铝锭、镁锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
68.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在690
±
2℃(即铸咀的出口温度控制在690
±
2℃)；
69.(3)铸轧：设定辊缝宽度为50mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为0.35m/min，喷气组件的冷却气体压力值设定为1.0mpa，冷却水温设定为20℃，同时将引锭杆放在铸造区的出口处；将铝合金熔体由前箱输送到铸咀中，流入上下铸轧辊之间；待铸造区出口端形成凝固薄壳之后，沿着出板方向缓慢撤离引锭杆，同时开启喷气组件进行喷气和高压喷水冷却组件进行冷却，冷却水压力值为0.5mpa，使其成功立板；当铸造板坯长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭冷却喷气组件和高压喷水冷却组件，结束连续铸造工艺。
70.将获得的5052铝合金厚板进行金相观察，结果见图5。由图5可以看出，通过本发明的铸造装置和方法制备的5052铝合金中厚板坯，表面质量良好，且无明显的中心线偏析现象。
71.实施例4
72.板坯厚度为20mm的7075铝合金的连续铸造方法，利用了实施例1中的装置，具体步骤如下：
73.(1)配料熔炼：按7075铝合金标准成分(wt％)zn:5.6，mg:2.7，cu:1.6，mn:0.1，fe:0.15，zr:0.1，si:0.12，al:余量，将工业纯铝锭、锌锭、铝硅中间合金和铝锰中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
74.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在675
±
2℃；
75.(3)铸轧：设定辊缝宽度为20mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为0.6m/min，喷气组件的冷却气体压力值设定为0.3mpa，冷却水温设定为25℃，同时将引锭杆放在铸造区的出口处；将铝合金熔体由前箱输送到铸咀中，流入上下铸轧辊之间；待铸造区出口端形成凝固薄壳之后，沿着出板方向缓慢撤离引锭杆，同时开启喷气组件进行喷气和高压喷水冷却组件进行冷却，冷却水压力值为0.5mpa，使其成功立板；当铸造板坯长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭冷却喷气组件和高压喷水冷却组件，结束铸造工艺。
76.将获得的7075铝合金厚板进行金相观察，结果见图6。由图6可以看出，通过本发明的铸造装置和方法制备的7075铝合金厚板，表面质量良好，且无明显的中心线偏析现象。
77.对比例1
78.采用现有的常规铸轧方法制备板坯厚度为20mm的6181铝合金，具体步骤如下：
79.(1)配料熔炼：按6181铝合金标准成分(wt％)si:1.0，fe:0.45，cu:0.1，mn:0.15，mg:0.8，cr:0.10，zn:0.2，al:余量，将工业纯铝锭、镁锭、铝硅中间合金和铝锰中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
80.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在685
±
2℃也就是铸咀的出口温度控制在685
±
2℃)；
81.(3)铸轧：设定辊缝宽度为20mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为1.88m/min，将铝合金熔体依靠熔体静压力的作用通过流槽进入铸咀，经铸咀内导流块分流后均匀地输送到通水的上下轧辊之间；使液态金属快速凝固结晶，半凝固状态下的熔体被两个转动的铸轧辊咬入，并给予一定的轧制加工率，经受一定量的变形，使其成功立板。当铸轧板坯长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭铸轧机，结束铸轧工艺。
82.将获得的6181铝合金厚板进行金相观察和硬度性能测试，结果见图7和图8。图7的结果说明偏析严重，研究还发现按传统铸轧工艺将设定辊缝宽度为25mm时，就不能成功立板。
83.图8中铸轧工艺是指对比例1获得6181铝合金板，发明工艺是指是实施例2获得的6181铝合金厚板。
84.通过对比可知，由本发明工艺实施例2生产的6181铝合金板厚度是铸轧工艺的5倍，突破了铸轧工艺生产6181铝合金板20mm厚度的极限，有利于后续的机械加工和热处理。
此外通过金相观察，由本发明工艺生产的6181铝合金板坯偏析缺陷显著消失，与铸轧工艺相比，大约减少92％。
85.通过分析本发明工艺和铸轧工艺生产的6181铝合金板沿厚度方向的平均硬度分布图8可知：与传统铸轧工艺相比，本发明工艺生产的6181铝合金板不仅平均硬度增大了28.98％，达到86.92，还可以使硬度值得均匀性和一致性得到有效的改善。结果说明，本发明工艺不仅可以突破铸轧设备设计的轧板厚度极限，还可以解决厚板板型不稳定，不合格的质量缺陷等问题，获得综合性能优异的6181铝合金板。
86.对比例2
87.采用现有的常规铸轧方法制备板坯厚度为15mm的5052铝合金，具体步骤如下：
88.(1)配料熔炼：按5052铝合金标准成分(wt％)si:0.25，fe:0.4，cu:0.1，mn:0.1，mg:2.5，cr:0.25，al:余量，将工业纯铝锭、镁锭、铝锰中间合金和铝铬中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
89.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在690
±
2℃(即铸咀的出口温度控制在690
±
2℃)；
90.(3)铸轧：设定辊缝宽度为15mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为1.52m/min，将铝合金熔体依靠熔体静压力的作用通过流槽进入铸咀，经铸咀内导流块分流后均匀地输送到通水的上下轧辊之间；使液态金属快速凝固结晶，半凝固状态下的熔体被两个转动的铸轧辊咬入，并给予一定的轧制加工率，经受一定量的变形，使其成功立板。当铸轧板坯长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭铸轧机，结束铸轧工艺。
91.将获得的5052铝合金厚板进行金相观察和硬度性能测试，结果见图9和图10。图10中铸轧工艺是指对比例2获得5052铝合金板，发明工艺是指是实施例3获得的5052铝合金厚板。通过对比可知，由本发明工艺生产的5052铝合金板坯厚度是铸轧工艺的3.33倍，突破了铸轧工艺生产5052铝合金板15mm厚度的极限，有利于后续的机械加工和热处理。此外通过金相观察，由本发明工艺生产的5052铝合金板坯偏析缺陷显著消失，与铸轧工艺相比，大约减少93％。通过分析本发明工艺和常规铸轧工艺生产的5052铝合金板坯沿厚度方向的平均硬度分布图10可知。与常规铸轧工艺相比，本发明工艺生产的5052铝合金板不仅平均硬度增大了14.32％，达到130.76，还可以使硬度值得均匀性和一致性得到有效的改善。结果说明，本发明工艺不仅可以突破铸轧设备设计的轧板厚度极限，还可以解决厚板板型不稳定，不合格的质量缺陷等问题，获得综合性能优异的5052铝合金板。
92.对比例3
93.采用现有的常规铸轧方法制备板坯厚度为10mm的7075铝合金，具体步骤如下：
94.(1)配料熔炼：按7075铝合金标准成分(wt％)zn:5.6，mg:2.7，cu:1.6，mn:0.1，fe:0.15，zr:0.1，si:0.12，al:余量，将工业纯铝锭、锌锭、铝硅中间合金和铝锰中间合金等配比并称重，先将工业纯铝熔化并设定温度在750℃，之后加入上述添加元素并保温2小时，之后对熔体进行扒渣，然后在电阻炉内静置1小时，再于700～720℃精炼3小时，每1小时除渣一次，得到精炼后的铝合金熔体，最后除气；
95.(2)熔体输送：首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，将熔体通过流槽输
送至铸咀，将到达铸咀的熔体温度控制在675
±
2℃；
96.(3)铸轧：设定辊缝宽度为10mm，铸轧辊外径为500mm，铸造速度设定为1.26m/min，将铝合金熔体依靠熔体静压力的作用通过流槽进入铸咀，经铸咀内导流块分流后均匀地输送到通水的上下轧辊之间；使液态金属快速凝固结晶，半凝固状态下的熔体被两个转动的铸轧辊咬入，并给予一定的轧制加工率，经受一定量的变形，使其成功立板。当铸轧板坯长度达到要求值时，将铸辊速度降至0m/min，关闭铸轧机，结束铸轧工艺。
97.将获得的7075铝合金厚板进行金相观察和硬度性能测试，结果见图11和图12。图12中铸轧工艺是指对比例3获得7075铝合金板，发明工艺是指是实施例4获得的7075铝合金厚板。通过对比可知，由本发明工艺生产的7075铝合金板坯厚度是常规铸轧工艺的2倍，突破了传统常规铸轧工艺生产7075铝合金板10mm厚度的极限，有利于后续的机械加工和热处理。此外通过金相观察，由本发明工艺生产的7075铝合金板坯偏析缺陷显著消失，与常规铸轧工艺相比，大约减少94％。通过分析本发明工艺和铸轧工艺生产的7075铝合金板坯沿厚度方向的平均硬度分布图12可知：与常规铸轧工艺相比，本发明工艺生产的7075铝合金板不仅平均硬度增大了21.09％，达到179.02，还可以使硬度值得均匀性和一致性得到有效的改善。
98.结果说明，本发明工艺不仅可以突破铸轧设备设计的轧板厚度极限，还可以解决厚板板型不稳定，不合格的质量缺陷等问题，获得综合性能优异的7075铝合金板。
99.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，其包括铸咀，铸轧辊，引锭杆，喷气组件和高压喷水冷却组件，其中，铸轧辊设有对称设置的铸轧上辊和铸轧下辊，用于输出板坯；铸咀位于熔体流入侧，铸咀的出口设于铸轧上辊和铸轧下辊之间，并与铸轧上辊和铸轧下辊形成密封的熔体凝固区域；引锭杆活动性设于铸轧上辊和铸轧下辊之间，位于出板侧，引锭杆设置在凝固铸造区的出口端，用于使熔体快速形成凝固薄壳；喷气组件分别设于铸轧上辊和铸轧下辊的外侧，用于吹干铸轧辊表面的水汽；所述高压喷水冷却组件设置在铸轧辊外侧，位于出板的一侧，所述喷水冷却组件用于向铸造区出口处的板坯上、下两面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。2.如权利要求1所述的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，所述引锭杆包括杆身和杆头，杆头朝向出板方向设置，浇铸时，引锭杆的杆头在出板侧并部分伸入铸造区，并与铸咀、铸轧上辊和铸轧下辊之间一起形成密封的熔体凝固区域，靠近引锭杆杆头的熔体在杆头的冷却作用下凝固后，在铸轧辊的轧制力作用下缓慢离开凝固区。3.如权利要求1所述的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，所述喷气组件包括进气口，储气腔和喷气口，储气腔连接进气口，在储气腔上朝向铸轧辊的一侧开设有多个喷气口，进气口连通外接的高压气体。4.如权利要求1所述的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，所述喷气组件设有两个，分别对称设置在铸轧上辊和铸轧下辊的外侧，在浇铸时，喷气组件分别向铸轧上辊和铸轧下辊的表面喷气，消除铸轧辊面上的水汽。5.如权利要求1所述的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，所述高压喷水冷却组件包括依次连接设置的冷却水进水口，冷却水储水腔和冷却水喷水口，冷却水喷水口设有两个分别朝向板坯的上下面，并朝向出坯方向设置。6.如权利要求1所述的水平双辊连续铸造装置，其特征在于，所述高压喷水冷却组件设有两组，分别靠近铸轧辊出板坯方向的上、下设置；在浇铸时，两个高压喷水冷却组件的喷水口分别同时向上、向下的板坯表面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。7.一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造的工艺，其包括如下步骤：s1、配料熔炼：根据所需铸轧铝合金的标准成分，将各添加元素进行配比和称重，当铝液温度达到规定值时按规定加入添加元素并保温一定时间，之后对熔体进行扒渣，在电阻炉静置一段时间，对熔体除气；s2、熔体输送：采用权利要求1-6中任一项所述的水平双辊连续铸造装置，首先在出板侧，将引锭杆放在铸造区的出口处，然后将铝合金熔体输送到铸咀中；控制铸咀内熔体的温度在其液相线温度以上30～40℃；s3、铸轧：同时控制铸轧速度为0.08～0.50m/min；待铸造区出口端形成凝固薄壳后，沿出板方向缓慢撤离引锭杆，同时开通高压喷水冷却组件和喷气组件，对铸造区出口处的凝固薄壳喷高压水雾，使其成功立板，当铸造板长度达到要求值时，停止铸造工艺。8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，在步骤s1中，静置后，再于700～720℃进行精炼，每1小时除渣一次。9.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，在步骤s3中，高压喷水冷却组件的冷却水压力值为0.5～1.2mpa，冷却水温度为8～25℃。10.如权利要求7所述的工艺，其特征在于，在步骤s3中，喷气组件的喷气压力值设定为
0.3～1.2mpa。

技术总结
本发明涉及一种铝合金板坯的水平双辊连续铸造装置及其工艺，属于铝合金板坯的连续铸造设备和技术领域。水平双辊连续铸造装置包括铸咀，铸轧辊，引锭杆，喷气组件和高压喷水冷却组件，铸咀位于熔体流入侧，铸咀与铸轧辊形成密封的熔体凝固区域；引锭杆活动性设于铸轧辊中间，位于出板侧，引锭杆用于凝固铸造区的出口端，使其快速形成凝固薄壳；喷气组件用于吹干铸轧辊表面的水汽；高压喷水冷却组件用于向铸造区出口处的板坯上、下两面喷高压水雾，使铸造区内的熔体凝固。本发明的装置通过应用引锭杆和高压水雾定向冷却的方式，改变了铸轧区内熔体的凝固顺序，成功突破铸轧设备设计的轧板厚度极限，解决了厚板板型不稳定、不合格的质量缺陷的问题。质量缺陷的问题。质量缺陷的问题。


技术研发人员：王昭东 付金禹 许光明 李勇 李家栋 张敬宇
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/18