一种异型镁合金型材连续铸轧与轧制短流程制备方法与流程

本发明属于镁合金轧制技术领域，尤其涉及一种镁合金型材铸轧-轧制一体化生产的工艺方法。

背景技术：

近年来，中国在镁工业方面取得了长足的发展，俨然已成为世界工业强国。镁合金管、棒、板及异型材料在汽车、电子、航空、航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。此外，镁合金型材对于广泛使用结构应用的行业越来越有吸引力，特别是在汽车工业中。但因镁合金加工性能差，对温度敏感性高，再加上繁琐的生产工艺，增大了镁合金型材加工困难。目前，镁合金构件工业应用的两个主要障碍是高制造成本和较差的可成形性导致的繁琐工艺。室温条件下，弯曲成形的镁合金型材性能较差，主要表现在尺寸不稳定、成形质量差、截面形状畸变、回弹量大。而镁合金在热变形后得到的组织更均匀，且综合力学性能都会得到较好的提高，获得的镁合金产品力学性能高于铸造产品。

传统镁合金型材主要采用挤压工艺：将镁合金铸锭进行固溶处理，然后经过车皮，挤压时若挤压速度不当会导致挤压件产生热裂缝、表面质量严重下降等缺陷。传统挤压工艺制造镁合金型材不仅工序复杂、加工效率低，且周期和成本都较大，很难满足镁合金型材的工业化批量生产要求。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明的目的在于：提供一种异型镁合金构件铸轧-轧制短流程生产工艺方法，其通过带有异型辊的铸轧机铸轧，制备成类似形状的异型坯料，然后再经过具有相同辊型的孔型轧机轧制，连续生产异型镁合金构件，解决镁合金型材加工的难变形、性能差等问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种异型镁合金构件铸轧-轧制短流程生产工艺方法，其应用的设备结构包括：连续供液真空熔炼炉组、静置炉、前箱、异型材供液铸嘴、温控装置、镁合金专用型材轧机、感应加热炉、剪切设备、型材矫直机及冷床，其中连续供液真空熔炼炉组、静置炉与前箱依次连接，前箱的铸嘴连接异型辊铸轧机，异型辊铸轧机后连接控冷装置，之后连接三架万能轧机，万能轧机的间隔处设置有两个感应加热炉；万能轧机后的生产线上依次设置有短时低温退火炉、型材矫直机与冷床，在型材矫直机的前后均设置有剪切设备。

所述三架万能轧机，主要对铸轧出的型材坯进行多道次轧制。

所提供的异型镁合金构件铸轧-轧制短流程生产工艺方法，具体操作步骤包括：

（1）镁合金熔液通过连续供液真空熔炼炉组、静置炉转液泵转到前箱，通过异型材供液铸嘴输送入异型辊铸轧机的铸轧辊之间，接触到辊套表面后熔融合金开始凝固结晶，形成初始异型坯；

（2）由导轨将已成型异型带经过控冷装置控温稳定后输送至第一架镁合金专用型材轧机进行首道次轧制；

（3）第一道次轧制后型材沿着导轨经过感应加热装置送入第二架镁合金专用型材轧机进行第二道次轧制；

（4）第二道次轧制后型材，再次通过加热装置进入第三架镁合金专用型材轧机轧制后达到工件要求的形状与尺寸；

（5）轧制完成的镁合金铸件经短时低温退火炉降温，再经剪切设备的切头后进入型材矫直机进行矫直；

（6）对矫直后的型材带进行定尺，由剪切设备进行剪切后运输至冷床，码垛装箱。

所述异型材供液铸嘴，设计改进后使出口处的形状与铸轧辊下辊辊套孔型相啮合。

所述镁合金专用型材轧机为异型铸轧辊，直接铸轧出异型镁合金构件形状，然后再经过温控装置稳定到320-350℃，之后进入镁合金专用型材轧机进行三道次轧制并经过矫直后得到所需形状的型材带，能够连续生产异型镁合金构件。

所述前箱中熔炼后的镁合金熔液达到720℃，由导管泵入铸嘴，准备铸轧。

所述镁合金专用型材轧机，其轧辊可设计为各种异型辊型：凹槽形、t字形等异型，将镁合金熔液导入铸轧出需要的异型镁合金带。

熔液由铸嘴接触到带有水冷系统的异型辊套，开始凝固结晶，形成所需异型材初始形状。

所述温控装置是将铸轧得到的异型镁合金带温度控制稳定，使轧件得到均匀的温度和适当的冷却速度。

所述步骤（3）中，粗轧后的型材带由导轨运输经感应加热炉加热到320-350℃后进入后续镁合金专用型材轧机行轧制；

所述万能轧机将恒温的异型镁合金带继续轧制成所需要的规格要求，然后分段剪切，完成异型镁合金构件的生产。

该异型辊铸轧机配备有一对直径为300mm的铜合金带孔型辊套和水冷系统，且该辊套可根据加工不同型材需求更换不同的孔型。

所述铸轧工序轧制温度约为670-685℃，轧制速度为1.2-2.0m/min。

所述孔型轧制机组中，轧辊材质为钢质，且孔型各不相同。

所述第一架万能轧机轧制速度为16.6-19r/min，与铸轧机架距离为2.5-2.9m。

所述第二架万能轧机轧制速度为19.3-21r/min，与第一架镁合金专用型材轧机机架距离为1.8-2.3m。

所述第三架万能轧机轧制速度为21.2-25r/min，与第二架镁合金专用型材轧机机架距离为1.8-2.3m。

所述万能轧机的选用为1-3架；且可选用镁合金型材专用孔型轧机。

轧制可以减少传统异型镁合金构件在由板材轧制为异形件后因变形量大及部分变形量不同导致的构件薄厚不均匀现象，导致已成型的构件组织缺陷多、力学性能差等问题。

本发明的有益效果是：将熔炼好的镁合金液通过异孔型的铸轧机铸轧成需要的异型镁合金带，可以避免直接铸造成异型镁合金构件之后还需要对多余尺寸进行加工，造成资源浪费，增大成本；将铸轧得到的异型镁合金带温度控制稳定后（300-350℃），送入多机架组孔型轧机进行多道次轧制，得到所需要异型镁合金构件的尺寸后分段剪切，避免了常规对镁合金板弯曲等加工成异型构件时难变形、性能差等问题；同时本发明为铸轧-轧制短流程连续生产，大大提高加工效率。

附图说明

图1为本发明的生产工艺设备流程图；

图2为铸轧棍辊套设结构图；

图3为生产流程中镁合金异型材截面图；

图中：1、连续供液真空熔炼炉组；2、静置炉；3、前箱；4、异型材供液铸嘴；5、保护气氛喷嘴，6、异型辊铸轧机；7、控冷装置；8、第一架万能轧机；9、感应加热炉；10、第二架万能轧机；11、第三架万能轧机；12、短时低温退火炉；13、剪切设备；14、型材矫直机；15、冷床；16、铸嘴结构。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明方法做进一步详细说明，所述只是本发明方法的一种实施情况，而不限定本发明。

选取一种槽型镁合金的生产工艺说明如下。如图1所示，该方法所涉及到的设备结构包括：连续供液真空熔炼炉组1、静置炉2、前箱3、异型材供液铸嘴4、控冷装置7、镁合金专用型材轧机、感应加热炉9、剪切设备13、型材矫直机14及冷床15，其中连续供液真空熔炼炉组1、静置炉2与前箱3依次连接，异型材供液的铸嘴4连接异型辊铸轧机6，异型辊铸轧机后6连接控冷装置7，之后连接三架万能轧机，万能轧机的间隔处设置有两个感应加热炉9；万能轧机后的生产线上依次设置有短时低温退火炉12、型材矫直机14与冷床15，在型材矫直机14的前后均设置有剪切设备13。

异型材供液铸嘴出口形貌与铸轧辊孔型相啮合，其中间出现的舌形端部利于熔融合金均匀稳定地流入到铸轧机对应孔型中。如图2所示，异型辊铸轧机配备有一对直径为300mm的铜合金辊套和水冷系统，辊套孔型为倒u型，防止存在死角，导致熔液流入不均、填充不满。

所提供的异型镁合金构件铸轧-轧制短流程生产工艺中铸轧坯截面形貌如图3所示，生产工艺具体操作步骤包括：

（1）将连续供液真空熔炼炉组1中熔炼的镁合金熔液（720℃）转入静置炉2，进行静置后通过转液泵输入到前箱3中，通过导管泵入铸嘴4，将熔融合金经异型材供液铸嘴4输送至倾斜15o的异型辊铸轧机6的铸轧辊之间，期间设置有保护气氛喷嘴5，，熔融合金（~690℃）与冷却辊接触后开始凝固结晶，轧制速度为1.2-2.0m/min。由异型辊铸轧机6轧制出铸轧坯截面结构17。接触到辊套表面后熔融合金开始凝固结晶，形成初始异型坯；

（2）铸轧得到的镁合金槽型坯温度为500-550℃，接着将铸轧带送入控冷装置7，使材料各部分温度均匀并保持在320-350℃；初始槽型坯控冷后送入第一架镁合金专用型材轧机8进行轧制，轧制速度为16.6-19r/min，与异型辊铸轧机6的机架距离为2.5-2.9m，得粗轧坯。

（3）粗轧坯经过带式感应加热炉9加热至320-350℃后，送至第二架镁合金专用型材轧机10进行轧制得到精轧坯，其轧制速度为19.3-21r/min。

（4）精轧坯经过带式感应加热炉9加热至320-350℃后，送至第三架镁合金专用型材轧机11进行终轧得到最终产品，其中，轧制速度为21.2-25r/min。轧制完成的镁合金铸件经短时低温退火炉12降温，再经剪切设备13的切头后进入型材矫直机14进行矫直；经过剪切设备（13）进行切头处理后进入型材矫直机14进行矫直；利用剪切设备13定尺剪切，上冷床15，封装码垛。

如图3所示为，生产流程中镁合金异型材截面图，：将熔炼好的镁合金液通过异孔型的铸轧机铸轧成需要的异型镁合金带，可以避免直接铸造成异型镁合金构件之后还需要对多余尺寸进行加工，造成资源浪费，增大成本；将铸轧得到的异型镁合金带温度控制稳定后（300-350℃），送入多机架组孔型轧机进行多道次轧制，得到所需要异型镁合金构件的尺寸后分段剪切，避免了常规对镁合金板弯曲等加工成异型构件时难变形、性能差等问题；同时本发明为铸轧-轧制短流程连续生产，大大提高加工效率。

以上所述仅为本发明的一种较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。