本文關(guān)鍵詞：高通量連鑄連軋鋁合金熔體夾雜物的研究

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【摘要】：高通量連鑄連軋鋁合金生產(chǎn)工藝采用電解鋁液直接配備合金溶液,隨后通過(guò)雙鋼帶連鑄機(jī)和熱三連軋機(jī),直接成型為2mm~8mm的坯料,熔體的流通量能夠達(dá)到50t/h。但是電解鋁液中夾雜物較多,直接會(huì)影響所生長(zhǎng)板材的力學(xué)性能,同時(shí)還會(huì)加劇高通量連鑄連軋鋁合金生產(chǎn)過(guò)程中鑄嘴堵塞的發(fā)生。力學(xué)性能作為產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo),鑄嘴作為直接把熔體送入雙鋼帶連鑄機(jī)的主要部件,均會(huì)影響工藝的生產(chǎn)效率。因此研究高通量連鑄連軋鋁合金熔體內(nèi)夾雜物的變化規(guī)律以及夾雜物對(duì)高通量連鑄連軋工藝及產(chǎn)品性能的影響十分重要。本文分別采用IPP金相定量分析法、Prefil-Footprinter法、PoDFA法、掃描電鏡及能譜分析對(duì)比研究了AA8011、AA5754兩種鋁合金熔體在凈化處理過(guò)程中,熔體內(nèi)夾雜物的形貌、種類(lèi)和尺寸分布規(guī)律變化,分析了高含量合金元素對(duì)夾雜物的影響。研究了夾雜物對(duì)高通量連鑄連軋A8011鋁合金鑄嘴堵塞的影響及對(duì)AA5754連鑄連軋板材性能的影響。同時(shí)考察了IPP金相定量分析法、Prefil-Footprinter法和PoDFA技術(shù)三種夾雜物定量分析方法在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)用性。通過(guò)對(duì)高通量連鑄連軋鋁合金熔體內(nèi)夾雜物形貌及種類(lèi)分析表明,AA8011鋁合金熔體內(nèi)夾雜物主要是氧化膜、碳化物、細(xì)化劑(TiB2)顆粒和鹵化物鹽類(lèi);高合金元素的AA5754鋁合金熔體還含有氧化鎂和尖晶石(MgAl2O4)組成含鎂氧化物,這些夾雜物尺寸均大于AA8011鋁合金熔體中夾雜物尺寸。Al-5Ti-B細(xì)化劑的加入,使得鋁合金熔體中夾雜物種類(lèi)增加。但經(jīng)過(guò)不同的連續(xù)凈化工藝處理,夾雜物種類(lèi)逐漸減少,夾雜物形貌均由原來(lái)團(tuán)聚形成多刺、無(wú)規(guī)則形狀,逐漸變得形貌圓滑、形狀規(guī)則、分布均勻。在鑄造前AA8011鋁合金熔體中剩余夾雜物主要為尺寸小于5μm的Al4C3,而AA5754鋁合金熔體還含有一些尺寸在10~20μm,形貌圓滑的含鎂氧化物。通過(guò)對(duì)AA8011和AA5754兩種鋁合金熔體中夾雜物含量在連續(xù)凈化過(guò)程演變規(guī)律分析表明,熔體中夾雜物含量(夾雜物面積比)隨著在線凈化工藝的處理,夾雜物含量均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。但是合金元素,特別是Mg元素的存在使得熔體內(nèi)夾雜物含量明顯增加,尺寸增大。在對(duì)應(yīng)位置處,高通量連鑄連軋AA5754鋁合金熔體中夾雜物含量是AA8011鋁合金熔體內(nèi)的2~3倍,尺寸也是AA8011鋁合金熔體中夾雜物尺寸的5~6倍。尺寸較小的夾雜物能夠通過(guò)SNIF除氣凈化處理除去,泡沫陶瓷過(guò)濾器對(duì)兩種合金熔體內(nèi)尺寸較大的夾雜物均有很好的過(guò)濾效果。但深床過(guò)濾器對(duì)AA5754鋁合金熔體的凈化效果不如對(duì)AA8011鋁合金熔體的凈化效果,因此在工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)生產(chǎn)合金種類(lèi)的不同,來(lái)調(diào)整深床過(guò)濾器的使用。利用IPP金相定量分析法、Prefil-Footprinter法和PoDFA法對(duì)AA8011和AA5754兩種鋁合金熔體內(nèi)夾雜物進(jìn)行定量分析表明,金相分析法和Prefil-Footprinter、PoDFA法的結(jié)果有很好的一致性。由于AA8011鋁合金熔體內(nèi)夾雜物種類(lèi)較少,使PoDFA法的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算意義不大,必要時(shí)可以作為Prefil-Footprinter法的驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)高通量連鑄連軋AA8011鑄嘴堵塞機(jī)理研究,在堵塞的鑄嘴型腔內(nèi)的結(jié)瘤物由三層結(jié)構(gòu)組成:反應(yīng)層、掛渣層和金屬層。尺寸小于3μm的夾雜物一般情況下對(duì)合金產(chǎn)品的性能影響不大,但是會(huì)加劇鑄嘴掛渣,造成鑄嘴堵塞,降低高通量連鑄連軋鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)效率,增加經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)由于高通量連鑄連軋工藝特點(diǎn),這些尺寸較小的夾雜物會(huì)在鑄造過(guò)程容易聚集在一起,造成鑄板的偏析,影響產(chǎn)品的性能。通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)和斷口分析得出,隨夾雜物含量的增大,特別是當(dāng)夾雜物在試樣邊部,容易形成裂紋源,造成高通量連鑄連軋AA5754鋁合金軋板合金抗拉強(qiáng)度和延伸率變差。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG335.9;TG292

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