关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 第一章 铝加工基础知识.doc

第一章 铝加工基础知识.doc

第一章 铝加工基础知识.doc

上传者: luoyzi2008 2012-08-25 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《第一章 铝加工基础知识doc》,可适用于人文社科领域,主题内容包含第一章铝加工基础知识第章铝加工基础知识一、熔炼、熔炼的基本目的是:熔炼出化学成分符合要求并且获得纯洁度高的铝合金熔体为铸造成各种形状的铸锭创造有利条符等。

第一章铝加工基础知识第章铝加工基础知识一、熔炼、熔炼的基本目的是:熔炼出化学成分符合要求并且获得纯洁度高的铝合金熔体为铸造成各种形状的铸锭创造有利条件。熔铸工序主要的设备大型的有:一套吨熔炼炉、静置炉(保温炉)机组一套吨熔炼炉、静置炉(保温炉)机组。一套液压式铸造机配套的结晶器在线处理装置。较小的有:喷硅粉的喷粉机、制氮机、氮气纯化设备氩气气化器等。现介绍如下:.设备简介熔炼炉和静置炉熔炼炉为圆形炉吨炉子内径为米吨炉子内径为米。炉子的顶部为可以移动的炉盖。用揭盖机揭开后天车掉起装料桶旧可以把装料桶里的铝锭加入熔炼炉。加料桶为一原形铁桶底部可以开合天车上的小吊钩钩起底部的打开装置铝锭就从装料桶的底部漏下进入熔炼炉。熔炼炉所烧的燃料为O#轻柴油与重油相比其产生的油烟和氢化物少的多对降底铝熔体的吸氢有好处。天然气也是很好的能源但这里天然气很缺乏。为什么不用液化气做能源呢主要原因是液化气的热值较低只有大卡而天然气有大卡因而不能满足铝溶化的需要。O#轻柴油在燃烧时先要通过一个雾化器将其雾化雾化的作用是使其能与空气充分接触提高燃烧效率。熔炼炉还对燃烧尾气排放管道进行了改造利用尾气的余热对要参与轻柴油燃烧的空气进行预热使原来室温下的空气能加热到。因而提高了热效率降低了轻柴油的消耗使原来没吨铝锭熔化需Kg轻柴油降为Kg轻柴油。熔化一炉料约需小时。静置炉的主要作用是通过炉子对铝熔体的自然静置作用使铝熔体中的非金属夹杂物自然下降或上浮达到净化铝熔体的作用。第二个作用是铸造前调节好铸造温度所谓铸造温度就是指静置炉中铝熔体的温度这个温度可以通过热电偶插入铝熔体中进行测量并且通过热电偶设定温度再通过电脑控制点火调节火焰的大小对铸造温度进行自动控制。静置炉的燃料也是O#轻柴油由于不需熔化功能只起保温效果所以静置炉也叫保温炉一吨铝熔体保温所需O#轻柴油约为Kg。熔炼炉和静置炉的点火系统均通过计算计系统进行控制。熔铸生产所需的数据显示为:熔炼炉炉膛温度、铝水温度静置炉炉膛温度、铝水温度(即铸造温度)。在线处理装置在线处理装置包括除气装置和过滤盆。除气装置是在带有侧壁加热装置的炉室中有石墨制的旋转喷嘴静化气体经旋转喷嘴喷出后被高速旋转的叶轮打碎成无数个微小气泡均匀分布在熔体中从而扩大了气液接触表面。微小气泡在熔体中旋转上升有效地延长了气泡在熔体中的停留时间。同时旋转喷嘴的强烈搅拌作用在气液两相间加速了气液界面的更新有力地改善了传质条件强化了扩散过程使小气泡能充分发挥其净化作用。吹入的气体是氩气或高纯氮气。这个装置中石墨转子、静化内衬、还有加热管保护管是消耗品使用寿命较短。石墨转子的转速一般为转分钟。为了提高石墨转子的使用寿命应注意几点:安装时要安装平正避免倾斜。在伸入除气室前要先慢速空转并且预热几分钟。石墨转子伸入除气室后逐渐提速。泡末陶瓷过滤世纪年代末美国研制出一种由氧化铬等材料制成的海绵状泡沫过滤盆即可以先进行粗过滤然后再进行精过滤也可只进行单级过滤。使用过滤板不仅净化效果好而且使用方便熔体通过的初级始压差(即铝熔体能进入过滤板在过滤板上的最低高度)为mm一旦通过后压差降为mm。使用双级过滤的目的是先用ppi的过滤板进行粗过滤可以过滤掉尺寸较大的非金属夹杂物避免精过滤时过滤板堵塞。使用第二级精过滤由于其空隙度小可以过滤更细小的夹杂物。玻璃丝布用玻璃丝布制成的过滤网主要用于结晶器的漏斗下方对漏斗流出的铝水进行过滤。由于玻璃丝布网结构简单只能靠网眼除去尺寸较大的夹杂对较小夹杂无效而且过滤网只能使用一次。其过滤效果一般。铸造机和结晶器铸造机半连续铸造法(立式直接水冷半连续铸造)我厂的铸造方法为半连续铸造法简称DC(Verticaldirectchillcasting)铸造。是年由法国人junghaus首先研制成功的。现已成为Cu、Mg、A、Zn及其合金锭坯广泛采用的生产方法。铸锭长度一般在米以内。我厂的铸锭长度在米以内。结晶器DC铸锭用的铸摸称为结晶器(冷凝器)。每种结晶器都有与之相相配套的引锭座组成完整的铸锭型腔。结晶器的结构不仅决定了铸锭形状和尺寸还影响到铸锭的内部组织、表面质量和裂纹等。尤其是结晶器的水冷不均匀时很容易造成铸锭的裂纹缺陷。扁锭的引锭座用于硬合金起底座与铸锭接触面制成光滑曲面以减少对铸锭底部凝固时的收缩阻力。对塑性好的软合金一般制成平面即便于加工又提高热轧成品率。但是底座边角也要适当弧度以减少阻力。液流控制液流控制包括熔体转注过程的液流控制和铸锭浇注过程的液流控制。转注过程要求容体在封闭式流槽或在液面氧化膜保护下平稳流动严禁有敞露的落差和液流冲击防止熔体被重新污染避免氧化膜破裂混入。浇注过程中为了保证铸锭品质结晶器中液面水平应保持稳定。、熔铸技术基础知识)首先介绍一下熔铸车间的主要生产工序流程:配料(铝锭、废料、合金元素、中间合金、金属添加剂等)装入熔炼炉中熔化取样分析和调整化学成分炉内精炼调整好熔体温度倒炉静置炉内精炼调整熔体温度(准备铸造)烘烤好流槽、除气室、过滤板、流盘、漏斗等铸造工具(准备铸造)准备好晶粒细化剂及喂料机准备好铸造工具(如结晶器、设定好铸造速度和冷却水压)这些工作都作好以后就可以倾翻静置炉,铝熔体从静置炉炉口流出经流槽、除气室、过滤板、流盘、漏斗进入结晶器铸造就开始了。).熔炼合金元素的溶解合金元素在熔铸融铝中的溶解是合金化的重要过程合金元素通过溶解才能与其基体金属或其他元素构成各种固熔体及化合物形成单相或多相合金。铝熔体与炉气的作用熔炼过程中金属以熔融或半熔融状态暴露于炉气并与之相互作用的时间最长往往易造成铝熔体大量吸气、氧化和形成非金属夹杂。在铝熔体中最易吸的气体是氢气因为氢气在液态铝中的固溶度最大。氢进入铝熔体主要有三个过程:吸附、溶解、扩散。氢在铝熔体中的大量溶解将对后续加工产生很多不利的影响。因此在熔铸工序应尽量将铝熔体中的氢降到最低。铝在熔化过程的大量氧化会增大铝的损耗增加金属烧损。铝在熔炼过程中产生大量非金属夹杂会增大对铝熔体的污染增大后续加工时铝制品的缺陷降低产品质量。因此在铝的熔炼过程重点解决这三个问题。主要措施是:在熔炼装炉前确保铝锭及原辅材料无水、无泥、无严重腐蚀和严重的油污。加入覆盖济减少烧损。用喷粉机将精炼济喷入铝熔体对铝熔体进行初步的精炼。)除氢原理铝熔体中氢的来源氢气进入铝中的主要途径是熔融铝与水气的反应而水气的主要来源是炉料、炉气、耐火材料及浇注过程和工具带入熔体中的水分。在高于 熔炼温度下铝与水的反应:Al+HOAl(OH)+{H}铝与燃料中的碳氢化合物(CH)的反应:Al+CHAlC+{H}新炉中耐火材料中的水也很容易进入铝熔体因此新炉必须烘炉。除氢原理主要介绍采用惰性气体(氮气或氩气)和活性气体(氯气)吹洗除气。惰性气体除气是根据分压差原理。通入铝熔体中的氮气或氩气气泡中氢的最初分压PH=,气泡和铝液的界面上有氢的分压差使溶于铝液中的氢不断吸入气泡中这一吸入过程直至气泡中的氢的分压和铝液中的氢不断吸入气泡中这一吸入过程直至气泡中的氢的分压和铝液的氢的分压相等时才会停止。气泡浮出液压后气泡中的H即逸出而进入大气中。活性气体除气活性气体主要是氯气。虽然氯气本身不溶于铝中但氯和铝及溶于氯中的氢都迅速发生化学反应。ClHHClClAlAlCl反应生成物HCL和AlCl(沸点)都是气态不溶于铝液它和未参加反应的氯气一起都能精炼作用因此净化效果比吹氮气要好得多。但由于氯气对人和环境有害通常将氮气和氯气混合在一起使用。通过精炼器在静置炉对铝熔体进行精炼处理。由于炉内精炼处理的作用有限我们不觉采用在线除气处理使用的气体是Ar或纯氮气。精炼气体从旋转石墨喷头喷出对铝熔体进行除气。)铸造采用半连续铸造法进行铝及铝合金钢的铸造。主要三大铸造成直接经济损失工艺参数:铸造温度、铸造速度、冷却水压。)主要铸造缺陷.裂纹铸造在凝固或随后的冷却过程中出现踊坏铸锭组织连续性的开裂现象叫裂纹。裂纹种类:铸锭裂纹按其形成过程通常分为两种:在凝固过程中形成的叫热裂纹在凝固后的冷却过程中产生的叫冷裂纹。气孔铝合金铸锭中出现的圆形或椭圆形球形孔洞。夹杂熔体中净化不彻底而出现的非金属夹杂。冷隔冷隔是液穴的液面与结晶器形成的弯月面由于熔体未能连续补充或凝固速度快而被保留下来的结果。产生原因是冷却速度快结晶器中液面不稳定铸造速度或铸造温度低结晶器中金属水平偏低等原因造成。它是一些裂纹的起因而且增加了铸锭的铣面量降低成品率。二、轧制铝合金轧制原理图为轧制时轧件的受力情况由图可见轧制是借助旋转轧辊的摩擦力(T)将轧件拖入轧辊间同时靠轧辊施加的压力使轧件在轧辊间发生压缩变形的一种材料加工方法。轧件通过轧制后不仅使轧件的形状、尺寸变化而且使铸锭的粗晶破碎、组织致密化冷轧能使金属的晶粒破碎变得更细小强度提高塑性降低等。图轧制时轧件的变形过程三、生产方法及工艺流程.生产方法从轧制坯料的供应方式上可以分为铸锭轧制方法、连续铸轧及连铸连轧法。铸锭轧制是传统的生产板带材的方案规模可大可小既有年产量数百吨的小工厂也有年产几十万吨的大型企业。生产的品种、规格易于调整最终制品的组织、性能易控制。铝及铝合金的连续铸轧和连铸连轧生产方案省去了铸锭方法的热轧工序从节约能源来看是有利的。但由于受到板坯连铸速度的限制一般的一条双辊式铸轧生产线的年产量为万t左右特殊的双钢世(履带)式哈兹莱特连铸连轧机年产万t。由于板坯连铸厚度的限制产品的规格受到一定限制可调控最终制品组织、性能的工艺环节少从物理冶金的角度来看在控制产品组织状态方面存在一定缺陷产品品种受到限制。目前连铸轧生产方案主要用于纯铝及防锈铝板带材的生产。从轧制过程对坯料的处理方式上可分为块式法和带式法两种方式。块式法是经热轧或冷粗轧(冷通)后剪切成一定长度的板坯再受用冷轧等工序直到成品。这种方法设备及操作简单投资少上马快生产的品种、规格灵活性较大。一般适用于小型工厂。但是块式法是种古老的生产方法生产率和成品率低劳动强度大生产条件差周期长产品受限尤其是生产薄板。带式法即成卷轧制最后才横剪成板或纵剪分卷。这种方法生产板材或带材可采用大铸锭、高速度轧制生产率和成品率高。而且容易实现生产过程的连续化、自动化和计算机控制达到高质量、高效率及劳动强度小。但是设备较复杂投资大建设周期较长适用于产品大技术质量较强品种较单一的大中型工厂。铝及合金板带材产品生产工序多、流程长。下面就两类轧制坯料供应生产方案中的最基本的工序:铸锭调计热轧冷轧连续铸轧和热处理进行简要介绍。.铸锭设计确定铸锭尺寸首先根生产规模确定铸锭重量还应考虑合金工艺性能、生产方法、产品规格、设备能力等条件。铸锭尺寸用厚度宽度长度即HBL表示。合理选择铸锭厚度与产品最终质量、生产率和成品率关系很大。对同一厚度的产品铸锭越厚总变形量越大再经多次冷轧能保证产品性能要求。厚度较大的产品宜选择厚度较大的铸锭否则热轧或冷轧变形量不足影响产品的连续化、生产率和成品率。铸锭厚度还受合金特性、设备条件限制。如果热轧机能力小或热轧开坯合金的生产规模化不大其铸锭厚度小。但最小铸锭厚度主要受产品宽度有关。我国目前一般中小厂铸锭厚度在mm以下,大厂过mm左右,国外铸锭最大厚度达mm。.热轧铝及铝合金板带材生产当采用铸锭供坯时一般用热轧开坯即将准备好的铸锭经加热后直接热轧。热轧可采用大铸锭充分利用金属高温下良好的塑性加工率大生产率和成品率高。此外中小厂产品不多铸锭较小对加工性能良好的纯铝等可利用铁模或水冷模铸造后的余热控制一定温度直接热轧。这种方法节省能耗减少生产周期及加热设备降低成本。()开轧温度。合金的状态图是确定热轧温度范围最基本的依据。理论上热轧开轧温度取合金熔点温度的~倍左右,但应考虑低熔点相的影响。热轧温度过高容易出现晶粒粗大或晶间低熔化导致加热时铸锭过热或过烧热轧时开裂。()终轧温度。塑性图不能反映热轧终了金属的组织与性能。当热轧产品组织性能有一定要求时必须根据第二类再结晶图确定终轧温度。终轧温度要保证产品所要求的性能和晶粒度。温度过高晶粒粗大不能满足性能要求而且继续冷轧会产生轧件表面桔皮和麻点等缺陷当冷轧加工率较小时还难以消除。终轧温度过低引起金属加工硬化能耗增加再结晶不完全导致晶粒大小不均及性能差。终轧温度还取决于相变温度在相变温度以下将有第相析出其影响由第相的性质决定。一般会造成组织不均降低合金塑性造成裂纹以致开裂。终轧温度一般取相变温度以上~ºC。无相变的合金终轧温度可取合金的熔点温度的~倍左右。为保证终轧温度采用多机架连轧是有效的工艺手段。.冷轧冷轧通常指金属在再结晶温度以下的轧制过程。冷轧产生加工硬化金属的强度和变形抗力增加伴随着塑性降低。冷轧和热轧相比其主要特点是:()产品的组织与性能均匀有良好的力学性能和承受再加工的性能()产品尺寸精度高表面质量与板形好()通过控制不同的加工率或配合成品热处理可获得各种状态的产品()冷轧能生产热轧不能轧出的薄板带或箔材。根据冷轧和不同目的一般可将冷轧分为开坯、粗轧、中轧及精轧种类型:()开坯冷轧不宜热轧的铸锭或铸坯直接冷轧到一定厚度的板坯或卷坯使铸造组织变为加工组织的过程如目前二厂送下来的铸轧卷轧制方式()粗轧(冷通)将热轧后的卷坯冷轧到一定厚度称粗轧()中轧将粗轧后的卷坯冷轧到成品前所要求的坯料厚度即轧制成品前的冷轧称中轧()精轧(轧成品)按成品总加工率轧到成品厚度而达成产品要求的冷轧称精轧。根据设备及工艺条件既可在不同的轧机上进行也可在同一台轧机上完成。冷轧应用很广泛凡热轧后要求继续轧薄而且性、组织、表面质量及尺寸精度要求较高的产品都要进行冷轧。但是冷轧产生加工硬化变形能耗大。因此大部分有色金属及合金当加工率达到一定程度后要进行中间退火以消除加工硬化实现继续冷轧。为了减少能耗提高生产率冷轧应与热轧相配合。在保证产品质量的前提下充分利用热轧高效率的特点尽量减少冷轧压下量。所以冷轧一般很少单独采用。图四辊轧机的设备组成简图开卷机入口偏导辊五辊张紧辊工作辊支撑辊出口导向辊或板形辊卷取机四、轧制控制、张力的作用:()降低单位压力。张力的作用使变形区的应力状态发生了变化减小了纵向的压应力从而使轧制时降低单位压力。()调节张力可控制带材厚度。从弹跳方程可知通过改变张力大小来使轧出厚度发生变化。在其他条件不变化的情况下增大张力能使带材轧得更薄。()防止带材跑偏、保证轧制稳定。轧制中带材跑偏的原因在于带材在宽度方向上出现了不均匀延伸。当轧件出现不均匀延伸时沿宽向张力分布将发生相应的变化延伸大的部分张力减小而延伸小的部分则张力增大结果张力起到自动纠偏作用。张力纠偏同步性好、无控制滞后。张力纠偏的缺点是张力分布的改变不能超过一定限度否则会造成裂边压折甚至断带。、厚度控制(我公司引进德国AGC自动控制系统)高质量的冷轧带材不仅要求具有很小的“同板差”而且要求在大批量生产中每卷的实际厚度都能保持高度一致。轧制过程中对板带纵向厚度精度控制的影响因素很多总的来说有两种情况:即对轧件塑性特性曲线形状与位置的影响以及对轧机弹性特性曲线的影响。结果使两线的交点位置发生变化产生了纵向厚度差。厚度控制就是随着带材坯料厚度、性能、张力、轧制速度以及润滑条件等因素的变化随时调整辊缝、张力或轧制速度的方法。、板形控制(我公司引进德国AFC自动控制系统)板形是指板带材的外貌形状板形不良是指板面不平直出现板形不良的直接原因是轧件宽向上延伸不均。出现板形不良的根本原因是轧件在轧制过程中轧辊产生了有害变形致使辊缝形状不平直导致轧件宽向上延伸不均从而产生波浪。因此板形控制的实质就是如何减少和克服这种有害变形。要减少和克服这种有害变形需要从两方面解决:一是从设备配置方面包括板形控制手段和增加轧机刚度:二是从工艺措施方面。从板形控制手段方面现在已普遍采用的有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术。其他已开发成熟的板形控制手段还有抽辊技术(HC系列轧机)、胀辊技术(VC和IC系列轧机)、交叉辊技术(PC轧机)、曲面辊技术(CVC、UPC轧机)和NIPCO技术等。增加轧机刚度如轧机由二辊向四辊和六辊方几向发展等。从工艺措施方面包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。、表面质量控制表面质量的控制根据缺陷产生的部位主要分为两部分:一是辊缝内轧件表面质量的控制。构成现代高速冷轧机辊缝轧件变形的三个基本组元是轧件、轧辊和润滑。在辊缝内这三个基本组元互作用相互影响共同影响与制约产品质量。根据缺陷的产生原因辊缝内轧件表面缺陷分为三类与润滑有关的缺陷、轧辊自身缺陷在板面上的反映和机械装配不当产生的损伤。二是辊缝外轧件表面质量的控制。影响辊缝外轧件表面质量的主要因素有:与带材接触的导路辊与带材间运行的同步性开卷和卷取张力给定及操作方法等。五、热处理热处理是板带材生产中的主要工序。根据不同的目的及合金强化特点板带材料坯料与成品热处理通常分为中间退火、成品退火、淬火与时效及形变热处理。()中间退火。包括热轧坯料退火和冷轧中间坯料退火即软化退火。热轧坯料退火可以消除热轧后因不完全热变形产生的硬化或某些合金的淬火效应。以得到平衡均匀的组织和最大塑性变形能力继续冷轧。铝合金热轧板坯的终轧温度为~ºC在空气中快速冷却加工硬化现象不能完全消除。特别是热处理强化铝合金(A、A、A等)自~ºC在空气中饱和固液体也来不及彻底分解仍保留一部分加工硬化和淬火效应进行坯料退火有利于继续冷轧和成品性能控制。()成品退火。分完全退火与低温退火。其目的是控制产品最终性能保证产品符合技术标准。完全退火用于生产软态产品低温退火在于消除内应力稳定材料尺寸、形状及性能以获得半硬态或硬态产品。成品退火工艺制度比中间退火要求更严格。()完全退火。完全退火温度一般铝及铝合金比再结晶温度高~ºC。为了防止晶粒粗大或表面氧化以及减轻再结晶结构等应尽量降低退火上限温度或取下限温度。对同一合金生产中应根据不同的退火设备、产品规格、冷变形量、技术要求及装炉量等确定适当的退火温度。对于保温时间一般装炉量越多产品越厚或炉温分布越不均匀保温时间越长。加热速度在保证质量的前提下最好采用快速加热的方法。这一方面可缩短加热时间、节约能量及提高生产率另一方面可细化晶粒提高产品质量。冷却速度与中间退火相同。()低温退火。低温退火的温度应控制在再结晶开始温度以下。主要是为控制半硬态产品的性能或消除加工残余应力其退火的温度应在再结晶开始温度与终了温度之间使退火后的显微组织产生一部分再结晶晶粒。退火温度范围应根据合金的退火温度与力学性能的关系曲线确定但要考虑杂质、合金化程度及冷加工率的影响。生产中常采用低温长时间的退火制度以免局部过热和性能不均。低温退火需要缓慢而均匀的加热与冷却以免引起新的热应力。出口入口轧制料轧辊PAGE

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/9
1下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部