2.2燃料的选择

　　燃料选择上也需要考虑多方面的因素，火焰炉所用的燃料来源非常广泛，价格也便宜，便于因地制宜地建造不同结构和不同用途的炉子，在妥善操作和科学管理的条件下，有利于降低生产费用。经过仔细分析，决定采用天然气作为燃料，天然气具有许多优点，它是一种清洁能源，燃烧完全而且易于控制，且环保安全，不会像煤气那样还有爆炸的危险。

　　2.3流槽部分

　　这一部分是从熔炼到浇注系统的中间过程，为连续铸轧做准备，也对从熔炼炉出来的熔体进行进一步加工。就是从保温炉出口到浇注系统之间的所有机构。可分解为：保温炉出口→一级控流→钛丝送进机构→输送流槽→除气箱→过滤箱→二级控流→输送流槽→浇注系统。一级控流是在保温炉出口处使用，使用位移检测器或者机械机构对铝液进行衡量测定。钛丝送进机构是对铝液天添加细化剂，这里采用的是Al-Ti-B丝在线细化晶粒，以保证晶粒度均匀，为一级。输送流槽是对铝液保温的通道，外壳用钢板焊接而成，利于保温。除气箱和过滤箱是炉外对铝液进行除杂的装置。二级控流的用途在于提高控流精度和减小液面波动。

　　表2-3 在线净化的工艺参数

除气箱			过滤箱			细化晶粒
除气介质氩气	转子速度	加热温度/℃	加热温度/℃	过滤介质	过滤方式	细化剂	添加速度
纯度大于99.99%，压力0.3MPA，流量0.7L/min	300±10r/min	710	710	刚玉微孔陶瓷过滤器 30+40ppi	垂直过滤，双级过滤	Al-5Ti-1B丝	300mm/min

　　第3章 连续铸轧生产带坯的工艺设计

　　3.1 连续铸轧工艺介绍

　　我国的铝板带双辊连续铸轧技术的研究工作最早是1963年，到1964年生产出第一批铸轧板，随后，华北铝加工厂相继于1979年7月研制成功φ650mm×1300mm和1981年底研制成Φ650mm×1600mm双辊式连续铸轧机并投入试生产。经过了40多年的研究和努力，我国有许多公司在对于连续铸轧的开发设计和制造方面取得了明显的进展。

　　表3-1 目前国内最先进的超薄高速型铸轧机参数

使用单位	华北铝业公司
制造单位	涿神公司
铸轧方式	倾斜式
生产合金牌号	1×××系、3×××系、5×××系、8×××系
铸轧辊宽度/mm	1600
可生产带坯最小宽度/mm	2
可生产带坯最大宽度/mm	1400
最大卷内径/mm	500
最大卷外径/mm	2000
最大卷重/t	10
生产能力/kt·	28
最大轧制速度/mm·	12
铸轧辊转速控制精度/%	5
张力控制精度/%	3
液位控制精度/mm	0.5
铸轧带坯厚度公差/%	<5
铸轧带坯凸度/%	1- 1.5
铸轧带坯板型/I	<20

　　连续铸轧这项工艺和其他工艺方法不同，优点体现在以下：

　　a 投资少，见效快，占地面积小，建设周期短，投资回收期短

　　b 可以回收废料作为原料，生产成本低，在价格上具有明显的竞争力

　　c 采用连续铸轧法，省去了铸锭、铣面、开坯等工序，节省了劳动力

　　d 双辊连续铸轧法工艺的生产线设备简单，配置合理，结构紧凑，方便操作

　　e 铸造与轧制的结合，消除了缩孔、疏松的问题，从而提高了金属组织的致密性

　　同时，连续铸轧也有一定的缺点：能够生产出来的合金种类没有热轧范围广，只能用于纯铝和软合金的生产，而且产品的规格、品种比较单一。

　　图3-1 连续铸轧工作原理

　　铸轧机的工作原理是在利用前箱与供料嘴，靠铝熔体的压力，把液态金属送到两个轧辊中间，经冷却后迅速凝固结晶，结晶后形成的固体经过铸轧辊的咬入，产生相应的变形，就能连续铸轧出一定厚度的铝板。这种工艺的特点是由两个带水冷系统的旋转铸轧辊作为结晶器，使熔体同时完成凝固和热轧，而且时间很短，大概为2~3s。

　　3.2 连续铸轧的工艺流程

　　图3-2 连续铸轧工艺流程

　　3.2.1 液面控制系统

　　用于稳定前箱液面高度，确保液态金属能稳定的送入铸轧机，第一级是为了控制从保温炉出来的液体的稳定，第二级是控制前箱液面的高度及稳定性。

　　3.2.2 供流系统

　　设计安排：由流槽、除气装置、过滤装置、前箱、铸嘴组成。铸嘴是连续铸轧时将液体金属送入铸轧机的装置，所以选择比较优良的STYRITE，这种材料耐高温，较稳定，然后不会与熔融的液体金属产生化学反应，保证了金属的质量。这种材料导热性弱，不会使热量散发出去。

　　3.2.3 冷却水

　　设计安排：铸轧时将液态铝中的热量带走，采用循环冷却，效果较好。在不产生水汽的前提下，尽量增大冷却强度，可以防止出现晶粒粗大、热带等缺陷。冷却水流量控制在1500~1700L/min，水温为35℃左右，压力0.6~0.8MPa较为适宜。循环水用软化水，这样在冷却的过程中不容易形成水垢，自然水硬度较大，其中的碳酸钙和碳酸氢钙形成水垢，粘附在辊芯上，影响了冷却强度。甚至堵塞铸轧辊。

　　3.2.4 辊面润滑系统

　　设计安排：石墨喷涂和热喷涂是常用的两种手段。石墨喷涂时石墨胶体润滑剂很容易对铝板基的表面质量产生影响，容易形成大颗粒，当大颗粒被压入铝板表面后，最后生产出来的就是废品。另外，石墨喷涂在生产过程中会在铸嘴嘴辊缝隙处易堆积，这样铸轧板的品质会大打折扣。所以，采用热喷涂法。热喷涂法易控制、设备简单、节约成本，不会出现堵塞现象。热喷涂就是由电机驱动喷枪沿轧辊辊身方向往返运动，在辊面起润滑和防粘作用的是燃烧形成的氧化铁膜和均匀的碳层，不容易形成石墨大颗粒。

　　3.2.5 铸轧辊设计安排：由辊套、辊芯组成，辊套直接与外面的液态金属接触，由于经常受到冷热交替，很容易出现缺陷，所以使用了一段时间后必须再车磨。辊芯是起支撑辊套的作用，辊芯紧靠着的就是冷却水的通道。冷却水进出水孔有两进两出，一进三出的形式。采用一进三出的方式，冷却水循转60°排出，使冷却较均匀的进行。

　　3.2.6 铸轧过程中轧制力的计算公式

　　变形区内的金属变形规律和应力分布对于整个铸轧过程是研究的重点，在考虑宽展时，铸轧坯对轧辊的总压力为：

　　(3-1)

　　(3-2)

　　式中p—单位压力，MPa;

　　B—铸坯宽度，mm;

　　L—接触弧半径，，mm;

　　R—铸轧辊半径，mm;

　　—应力状态系数，考虑外摩擦和张力时对单位压力的影响;

　　—宽展影响系数，考虑铸轧宽度时对单位压力的影响，一般取

　　1—1.15;

　　—外端影响系数，考虑轧制区外端对单位压力的影响,

　　当L/h>1时，=1;

　　K—铸坯的真实变形抗力，K值为：

　　(3-3)

　　—变形速度影响系数，考虑铸轧坯在不同的变形速度下对真实

　　应力的影响;

　　—加工硬化影响系数，考虑金属因变形而产生的加工硬化对真

　　实应力的影响;

　　—铸轧坯的屈服强度。

　　的计算公式：

　　(3-4)

　　式中 ，—带坯轧前、后的厚度;

　　—铸坯与轧辊间的摩擦系数;

　　—咬入角。

　　的计算公式：

　　(3-5)

　　式中 —铸坯进入轧制区时的温度下，材料的屈服强度;

　　—铸坯离开轧制区时的温度下，材料的屈服强度

　　3.2.7 铸轧机

　　选用双辊倾斜式铸轧机Φ960×1600mm。目前铝铸轧机的类型有以下四种

　　a.上注式 b.下注式

　　c.水平注入式 d.倾斜注入式

　　图3-3 铸轧机基本类型

　　目前最先进的铸轧机类型是双辊倾斜式。带坯出辊方向与地面成15°角，操作和调试简便，便于维修。