鎂合金寬幅板卷軋制技術
2014年09月29日 9:27 10971次瀏覽 來源: 營口銀河鎂鋁合金有限公司 分類: 鎂應用
由于鎂合金密度低、比強度與比剛度高,具有減震等優(yōu)點,鎂合金在車輛工業(yè),電子工業(yè)、印刷工業(yè)、體育器材玩具制造業(yè)、航空、航天及國防工業(yè)具有廣泛的應用前景。鎂合金板(帶)材是車輛輕量化的基礎結構材料,是高技術含量、高附加值的產(chǎn)品,因此鎂合金是國家鼓勵的產(chǎn)業(yè)。
由于密排六方結構的鎂及鎂合金塑性變形最大障礙是室溫滑移系少,宏觀表現(xiàn)是塑性較差。室溫時,鎂晶體幾何滑移系不能充分滿足變形條件的要求,只有當溫度升高到220℃以上時,鎂合金才能獲得較好的變形能力。因此在軋制鎂合金板材時,熱軋加工需要進行重復的加熱。與擠壓材和鍛件生產(chǎn)相比,板材的軋制難度更大,因此,鎂合金板材的價格居高不下,嚴重制約著鎂合金板材的應用與市場開拓。開發(fā)高效經(jīng)濟的鎂合金板帶加工技術,實現(xiàn)鎂合金板材主導生產(chǎn)技術的產(chǎn)業(yè)化,顯著地降低鎂合金板材的生產(chǎn)成本,擴大鎂合金的市場和產(chǎn)量,已經(jīng)成為行業(yè)共識。國家在“十一五”和“十二五”期間在解決鎂合金板帶材生產(chǎn)中的關鍵共性技術進行了大量研究,并取得了一系列進展。但總體上,目前鎂合金板材產(chǎn)品與生產(chǎn)技術都亟待突破。
鎂合金板帶材生產(chǎn)技術簡介
鎂合金板材不僅生產(chǎn)工藝比較復雜,技術含量和附加值高,而且也是鎂合金大量應用的重要方向。目前鎂合金板材的生產(chǎn)有以下三種方法:鑄錠開坯軋制法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法。擠壓開坯法主要用于生產(chǎn)薄板,但板材的寬度受到限制。鑄軋法是低成本鎂合金板材生產(chǎn)工藝,但比鋁鑄軋困難,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時也存在合金元素偏析等問題,產(chǎn)品質量不如軋制法,且目前還處于探索階段,要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走,要實現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產(chǎn)更是難上加難。鑄錠開坯軋制法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產(chǎn)方法,但優(yōu)點是生產(chǎn)的規(guī)格多,不僅可以生產(chǎn)鎂合金厚板,也可以進一步軋制成薄板,并且可以生產(chǎn)寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應用最具戰(zhàn)略意義的方面。但用該方法進行板材軋制成材率很低,造成生產(chǎn)成本很高,因此價格因素已經(jīng)成為限制鎂板應用的瓶頸之一。板材軋制低成材率不僅與鎂合金塑性差有關,還嚴重依賴于板坯質量,即高質量板坯是提高鎂合金板材質量與成材率的十分重要的因素。
目前鎂合金板帶材市場需求和規(guī)?;瘧眯纬傻陌l(fā)展趨勢是寬幅化和低成本化。寬幅化是鎂合金板材滿足汽車等交通運輸工業(yè)輕量化需要的基本條件,這有賴于寬幅板材生產(chǎn)技術與裝備的進步;低成本化是鎂合金板材可以與其它材料競爭的重要條件,這也同時要求生產(chǎn)技術與裝備的革新。
為降低生產(chǎn)成本,發(fā)達國家都借鑒鋼和鋁合金的板帶生產(chǎn)經(jīng)驗,采用大鑄錠-軋制-帶式法生產(chǎn)的工藝路線,來提高成材率和生產(chǎn)效率,以降低鎂合金板材的生產(chǎn)成本。變形鎂合金寬幅板材在生產(chǎn)過程中,應縮短工序流程,降低能耗、提高變形率,提高成材率。大規(guī)格板坯生產(chǎn),低溫大壓下軋制和寬幅薄板溫軋等技術的研發(fā)關鍵是相關設備的優(yōu)化改進。其中,板型板厚控制、輥溫控制、變形速率和變形量之間的協(xié)調控制技術,以及寬幅薄板的矯平和卷曲技術是重要關鍵。
公司鎂合金板材研發(fā)簡況
營口銀河鎂鋁合金有限公司自2003年底開始進行鎂合金板材的生產(chǎn)試驗,當時生產(chǎn)鎂合金板的方法是選用鑄錠-擠壓開坯-熱軋-溫軋工藝路線。由于受到設備及其配置的限制,擠壓的帶材在寬度上受到了制約,很難滿足客戶對大尺寸寬幅板的需求,同時在生產(chǎn)效率和質量上也很難保證用戶要求。
2009年是共識發(fā)展的重要年份。經(jīng)過多年的試驗與研發(fā)積累,公司當年年底開始建設年產(chǎn)2000噸寬幅鎂合金板材的生產(chǎn)線,在2011年3月基本完成生產(chǎn)線建設。研制出大規(guī)格鎂合金扁坯(如圖1所示);采用1725mm四輥可逆軋機,在2011年7月試軋出幅寬1200mm、厚度8mm和幅寬1600mm、厚度35mm的鎂合金熱軋板;最大道次壓下率超過50%,2012年鎂合金寬幅板材熱軋生產(chǎn)線已實現(xiàn)穩(wěn)定運行,可生產(chǎn)寬度小于1600mm,厚度在6mm~100mm的鎂合金中厚板(如圖2所示),并已經(jīng)出口美國。
圖1 350mmx1200mm大規(guī)格扁坯
圖2 寬幅1500mm的鎂合金中厚板
2012年7月開始1650mm六輥冷軋機的調試,9月開始進行鎂合金寬幅薄板的低溫大壓下軋制工業(yè)試驗,11月實現(xiàn)最小厚度為1.0mm,寬幅1000mm,卷重500kg的鎂合金板帶材的試軋制(如圖3所示)。經(jīng)過一年多的試驗與調試,目前已經(jīng)試軋出寬度小于1500mm的鎂合金薄卷板(如圖3),可軋到厚度0.6-1.5mm,寬度1.2-1.5m ,卷重可達500~1000kg(如圖4所示)。
圖3冷軋機軋制卷板現(xiàn)場
圖4 1500mm寬幅鎂合金薄卷板
鎂合金寬幅薄卷板軋制主要工藝
實現(xiàn)鎂合金寬幅薄卷板生產(chǎn)的關鍵技術包括以下幾方面:
?。?)鎂合金低頻電磁半連續(xù)鑄造技術:該技術具有組織細晶化、成分均勻化和抑制熱裂等顯著技術效果,是實現(xiàn)能夠滿足鎂合金寬幅薄卷板生產(chǎn)的高質量鎂合金板坯制備的關鍵和基礎;
?。?)低溫大壓下軋制技術:該技術可以顯著降低板坯和軋輥的溫度及其不均勻所造成的影響,提高變形均勻性,降低板材不同部位與方向的組織不均勻性,提高塑性成形能力,改善鎂合金中厚板的冶金質量,提高開坯成材率和生產(chǎn)效率;
?。?)低溫大壓下帶張力軋制技術:該技術實現(xiàn)了軋制溫度低于300°C,道次壓下量達到55%-75%的卷板軋制,軋制速度可達65m/min且卷板低邊裂小,同板差<0.02mm,并且該卷板可實現(xiàn)冷開卷和冷矯平。生產(chǎn)的卷板力學性能均超過國家標準。2.2mm厚AZ31鎂合金板材力學性能σb:250Mpa,σ0.2:157Mpa,δ>25%均超過國家標準。
責任編輯:淮金
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