镁合金铸轧板制备宽幅薄板的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于镁合金铸乳板或铸乳卷直接乳制宽幅薄板技术领域，具体为镁合金铸 乳板制备宽幅薄板的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，已成为国防军事、航空航天、汽 车、电子通信等工业领域的重要材料。随着我国高速轨道交通、电动汽车等大型工程项目的 启动，对大规格镁合金产品提出了更高的要求。
[0003] 镁合金宽幅薄板从厚度角度讲，按常规金属板材可分为厚板与薄板，厚度不小于 6. 0mm的称为厚板（plate)，厚度大于0. 20mm但小于6. 0mm的称薄板（sheet)。当然，对镁 板材也可将厚度小于l〇mm的称为薄板。根据GBPT5154-2003板材（plateandsheet)是横 断面呈矩形、厚度均一并大于0.20mm的乳制产品，通常边部经过剪切或锯切，并以平直状 外形交货，厚度不超过宽度的1/10。镁合金薄板由镁合金锭乳制而成，通常镁合金锭的尺寸 为：厚127mm~305mm，宽406_~1041mm，长914_~2032mm，儀合金徒宽度与厚度之比 最好为4 :1。目前对于镁合金由镁合金锭乳制成薄板的工艺已经十分成熟。
[0004] 另一方面，镁合金宽幅薄板从宽度角度讲，韩国浦项钢铁公司（P0SC0)在光阳有 一个用双辑式连续铸乳镁板带的企业，称之为PoStrip。其与英国ElectronMagnesium联合 开发镁产品，在此领域处于世界先进水平。2008年，一座工业规模的镁合金铸乳厂在土耳其 材料研究院（TUBITAKMRC)建成投产，他们采用双辊连续铸乳技术生产6mmX (800~1500) mm的AZ31镁合金板，板坯产品可以被连续卷取或在线切割成平板。这是迄今报道生产最 宽的AZ31铸乳板坯。此外，日本、加拿大等国也都在用双辊铸乳法（TRC法）生产镁合金板 材。
[0005] 镁合金板材的生产主要有以下三种方法：双辊铸乳法（TRC法）、挤压开坯乳制法 (ER法）和铸锭热乳开坯法（HR法）。铸乳法是低成本镁合金板材生产工艺，但产品质量不 如乳制法，且要实现宽幅板材的铸乳生产非常困难（宽度一般在650mm以下）；挤压开坯法 主要用于生产薄板，但板材的宽度受到限制（一般在600_以下）；铸锭热乳开坯法是传统 的镁合金板材生产方法，可以生产镁合金宽幅薄板，但该方法成品率低，生产成本高。交通 运输领域所使用镁合金薄板规格一般为厚度1. 5~3. 0_，宽度>1600_，长度MOOOmm，受 限于铸乳和挤压板材宽度不足以及铸锭热乳开坯乳制成材率低、成本过高等原因，目前镁 合金板材还未在该领域规模化应用。
[0006] 镁合金板带材市场需求和规模化应用的发展趋势是宽幅化和低成本化。宽幅化 是镁合金板材满足汽车、列车、客车、飞机等交通运输行业轻量化需要的基本条件，这有赖 于宽幅板材生产技术与装备的进步；低成本化是镁合金板材可以与其它材料竞争的重要条 件。由于镁合金薄板加工时温降快，边部开裂严重，所以如何解决镁合金宽幅薄板乳制时边 部开裂的问题，成为提高镁合金宽幅薄板乳制产品合格率及生产效率的关键。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于开发镁合金铸乳板制备宽幅薄板的工艺方法，由铸乳板或铸乳 卷直接制备镁合金宽幅薄板伊始，即通过整形乳制工艺，乳制成乳板坯料中间薄、两侧厚的 "狗骨"形坯料，解决镁合金宽幅薄板乳制时边部开裂的问题。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：
[0009] 镁合金铸乳板制备宽幅薄板的工艺方法，其特征是：镁合金宽幅薄板的乳制工艺 包括如下步骤：（一）、宽幅薄板乳制坯料形状尺寸的确定，宽幅薄板乳制坯料横断面包括 中间薄区，中间薄区两侧设置厚区，厚区与中间薄区之间采用过渡区连接，过渡区的坯料厚 度从厚区到中间薄区连续减小；（二）、宽幅薄板乳制坯料的乳制；（三）、宽幅薄板乳制。 [0010] 过渡区的过渡连接方式为圆弧过渡连接或者直线过渡连接。
[0011] 过渡区的过渡连接方式为圆弧过渡连接时，乳制坯料尺寸的确定方法包括如下步 骤：
[0012] 1)、来料厚度为H。，则中间薄区厚度为：
[0013] hb=H〇(l_eb)；
[0014] 2)、来料厚度为H。，则厚区厚度为：
[0015] hh= Η〇(1- ε h)；
[0016] 3)、为满足横向乳制后板带的平直度要求，厚区与中间薄区厚度差为：
[0017] Δ hg= h h_hb= 0· 1 ~0· 5mm ;
[0018] 4)、为了避免板带横向乳制后边部残余应力急剧变化导致局部浪形，取过渡区宽 度为：
[0019] lg= (100 ~400) Ahg;
[0020] 5)、厚区宽度在材料跟踪和剪切设备允许的范围内，尽可能取小值：
[0021] lh= 10 ~15mm ;
[0022] 6)、所要制备的坯料总宽度为1，则中间薄区宽度为：
[0023] lb= 1-21 h_21g;
[0024] 7)、过渡区曲线采用圆弧过渡，设过渡区圆弧对应的圆心角为α，则此时有：
[0026] 可得过渡圆弧半径R为：
[0028] 设圆弧过渡曲线与中间薄区切点为原点；X轴为水平轴，正方向由薄区指向该过 渡区的相邻厚区；y轴为垂直轴，正方向垂直于坯料表面指向过渡圆弧的圆心；则过渡区圆 弧上任一点坐标为（X，y)，其应满足：
[0030] 可得该点纵坐标为：
[0032] 则该点对应的厚度为：
[0033] hg(x) = hb+2 · y ；
[0034] 式中，中间薄区压下率eb= 10~15%，厚区压下率ε h= 5~10%，H。为来料厚 度，1为坯料总宽度，hb为中间薄区厚度，hh为厚区厚度，Ah g为厚区与中间薄区厚度差，lg为过渡区宽度，lh为厚区宽度，lb为中间薄区宽度，α为过渡区圆弧对应的圆心角，R为过 渡圆弧半径，xf 〇, y。= R。
[0035] 过渡区的过渡连接方式为直线过渡连接时，乳制坯料尺寸的确定方法包括如下步 骤：
[0036] 1)、来料厚度为H。，则中间薄区厚度为：
[0037] hb= Η〇(1- ε b)；
[0038] 2)、来料厚度为Η。，则厚区厚度为：
[0039] hh= Η〇(1- ε h)；
[0040] 3)、为满足横向乳制后板带的平直度要求，厚区与中间薄区厚度差须满足：
[0041 ] Δ hg= h h_hb= 0· 1 ~0· 5mm ;
[0042] 4)、为了避免板带横向乳制后边部残余应力急剧变化导致局部浪形，取过渡区宽 度为：
[0043] lg= (100 ~400) Ahg;
[0044] 5)、厚区宽度在材料跟踪和剪切设备允许的范围内，尽可能取小值：
[0045] lh= 10 ~15mm ;
[0046] 6)、所要制备的坯料总宽度为1，则中间薄区宽度为：
[0047] lb= 1-21 h_21g;
[0048] 7)、过渡区曲线采用直线过渡，所采用过渡直线的斜率为：
[0049] k=(hh/2_hb/2)/lg;
[0050] 设圆弧过渡曲线与中间薄区切点为原点，由于该直线过原点，设过渡区直线上任 一点坐标为（X，y)，其应满足：
[0051] y = k · X, X e [0, lg]；
[0052] 则该点对应的厚度为：
[0053] hg(x) = hb+2 · y ；
[0054] 式中，中间薄区压下率eb= 10~15%，厚区压下率ε h= 5~10%，H。为来料厚 度，1为坯料总宽度，hb为中间薄区厚度，hh为厚区厚度，Ah g为厚区与中间薄区厚度差，lg为过渡区宽度，lh为厚区宽度，1 b为中间薄区宽度，k为过渡直线的斜率。
[0055] 根据确定的乳制坯料的形状尺寸，由铸乳板直接制备宽幅薄板乳制坯料的步骤 为：
[0056] 1)、乳制：熔融态镁合金经铸乳机铸乳后形成镁合金铸乳板坯，在铸乳机后设置四 辊乳机，将中间薄区宽度和厚度、厚区宽度和厚度以及过渡区宽度和厚度的表达式输入乳 机厚度自动控制系统，利用铸乳板坯的余温，直接对铸乳板坯进行乳制：对镁合金铸乳板沿 长度方向，进行1道次压下率为ε b= 10~15%的乳制，形成中间薄区；沿乳制方向，中间 薄区的前后两侧进行压下率为ε h= 5~10%的乳制，形成厚区；沿乳制方向，所乳制的宽 幅薄板乳制坯料为厚区与中间薄区连续相接的宽幅薄板乳制坯料；
[0057] 2)、切边：对前步1)乳制后获得的连续宽幅薄板乳制坯料进行切边；
[0058] 3)、定尺分段：对前步2)切边后的乳制坯料从厚区中间切割分段；
[0059] 4)、垛板备用：将分段后的宽幅薄板乳制坯料垛板备用。
[0060] 根据确定的乳制坯料的形状尺寸，由铸乳板直接制备宽幅薄板乳制坯料的步骤 为：
[0061] 1)、切边：熔融态镁合金经铸乳机铸乳后形成铸乳板坯，在铸乳机后设置剪切机， 对铸乳板坯料进行切边；
[0062] 2)、定尺分段：沿乳制方向按确定的宽幅薄板乳制坯料的宽度进行定尺，
[0063] 当乳制坯料过渡区为圆弧过渡时，定尺长度L。为：
[0065] 当乳制坯料过渡区为直线过渡时，定尺长度L。为：
[0067] 式中，L。为定尺长度，lh为厚区宽度，hh为厚区厚度，l b为中间薄区宽度，lg为过 渡区宽度，hb为中间薄区厚度，R为过渡圆弧半径，Η。为来料厚度；
[0068] 根据确定的定尺长度L。，对前步1)切边后获得的铸乳板坯料按定尺长度分割成 段；
[0069] 3)、垛板备用：将分段后的铸乳板坯垛板备用；
[0070] 4)、乳制：将前步3)制备的铸乳板坯进行加热退火，对加热退火后的铸乳板坯采 用四辊乳机进行乳制：对镁合金铸乳板沿长度方