【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī)模和產(chǎn)量較大的車間，應(yīng)盡量的選擇大錠坯。 2） 根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格尺寸 錠坯形狀是由產(chǎn)品形狀和設(shè)備特點(diǎn)決定的，一般情況下，板帶材生產(chǎn)采用扁錠。錠坯的寬度、厚度、長(zhǎng)度或重量可以根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格尺寸加以確定。如板帶材軋制。應(yīng)根據(jù)成品寬度加上切邊損失量確定熱軋前錠坯的寬度，扁錠熱軋前的尺寸等于成品寬度乘以塊數(shù) n再加上切變量后減去寬展量。 3） 根據(jù)設(shè)備能力 錠坯的最大規(guī)格尺寸應(yīng)取決于設(shè)備能力。如扁錠坯的最大厚度、寬度、長(zhǎng)度及重量取決于軋機(jī)軋輥?zhàn)畲箝_(kāi) 口度、軋機(jī)的強(qiáng)度和剛度、電機(jī)能力、最小終軋厚度、前后輥道長(zhǎng)度以及其他各種設(shè)備的承受能力等。 4） 根據(jù)制品的性能確定錠坯厚度或直徑 為保證產(chǎn)品的機(jī)械性能與內(nèi)部組織的質(zhì)量要求，錠坯應(yīng)留有足夠的變形程度，確定錠坯最小限制尺寸。 5） 根據(jù)金屬及合金的工藝性質(zhì) 由于各種金屬及合金的加工性能不同，那么所選擇的錠坯大小也不同。如鋁、銅等合金通常采用大錠，而對(duì)于一些難加工的金屬采用小錠。為了解決好咬入以及熱軋時(shí)裂邊、折邊把扁錠的窄面?zhèn)冗呑龀蓤A弧形。 6） 根據(jù)鑄造條件以及具體情況 目前采用的鑄造方法有：水平模、立模、半 連續(xù)及連續(xù)鑄錠。應(yīng)視不同的情況進(jìn)行選擇，使用最廣泛的是半連續(xù)與連續(xù)鑄造法。由于鑄造速度與鑄錠愈薄愈難于鑄造的操作技術(shù)水平限制了鑄錠的寬厚比，其寬厚比一般在 4～ 7。 （ 2）錠坯尺寸與形狀 錠坯尺寸與形狀的確定必須綜合分析，全面考慮。 錠坯的尺寸應(yīng)考慮產(chǎn)品的品種、規(guī)格，考慮生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備條件和鑄造方法等因素，選擇錠坯的尺寸要綜合 考慮，因?yàn)樵黾渝V坯的厚度，可以減少整個(gè)工序的輔助時(shí)間，提高設(shè)備 利用率；錠坯越厚 ,幾何廢料和工藝損失越少，錠坯尺寸越大就越有利于連續(xù)化的生產(chǎn)。但是過(guò)厚的錠坯會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的偏析，以及鑄造和軋制上 的困難。但是現(xiàn)在連續(xù)化生產(chǎn)的錠坯已經(jīng)不受這個(gè)限制，特別是采用水平連鑄的帶卷，其厚度為 16mm 左右，寬度可根據(jù)隨后工序的設(shè)備而定，可選在 400～ 2021mm，長(zhǎng)度按帶坯的卷重來(lái)定。 有色金屬壓力加工用坯料，在工業(yè)上還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常是每個(gè)加工車間根據(jù)本車間的能力，選擇錠坯，在設(shè)計(jì)中，各加工車間根據(jù)情況，確定需要錠坯的尺寸、形狀、數(shù)量，向熔鑄車間提出供錠任務(wù)書(shū)。 （ 3）錠坯的質(zhì)量 江西理工大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 錠坯質(zhì)量是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)板帶箔材與管棒型材產(chǎn)品的基礎(chǔ)，因?yàn)殍T造缺陷常常是產(chǎn)生各種廢品的主要原因。 通常對(duì)錠坯質(zhì)量要求如下： 1） 錠坯的 化學(xué)成分及宏觀組織應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定； 2） 尺寸及偏差應(yīng)滿足工藝的要求； 3） 鑄錠表面光潔、無(wú)缺陷通常對(duì)錠坯要進(jìn)行銑面、刨面或車面。 4） 鑄錠內(nèi)部應(yīng)沒(méi)有縮孔、氣孔、夾雜、偏析及裂紋等缺陷。 四種計(jì)算產(chǎn)品鑄錠規(guī)格如表 28所示 表 28 計(jì)算產(chǎn)品鑄錠規(guī)格 合金牌號(hào) 成品寬度 /mm 鑄錠規(guī)格 /mm 熱軋機(jī)規(guī)格 1060 550 16010504000 φ 700/1250*2021四輥可逆式熱軋機(jī) 3A21 1050 17010504000 2A12 1000 16010504000 7A09 950 16010 604000 鋁及鋁合金板帶生產(chǎn)工藝 （ 1）鑄錠銑面 用銑削的方法將鑄錠表面剝?nèi)ヒ粚樱韵T錠表面缺陷的方法叫銑面。鑄錠銑面是為了除去表面的偏析瘤、夾渣、結(jié)疤和表面裂紋等，減少板片的金屬及非金屬壓入缺陷，提高表面品質(zhì)；易于包鋁，提高包鋁板的焊合品質(zhì)和抗蝕性能。每邊銑削量為：硬鋁合金、高鎂鋁合金不少于 6mm，高鋅系合金不少于 7mm，軟合金不少于 3mm。半連續(xù)鑄錠的表面 常 存在有偏析浮出物（偏析瘤），有時(shí)還帶有夾渣，結(jié)疤和表面裂紋，因此必須銑面。對(duì)純鋁鑄錠一般 可不銑面。 由于 偏析 瘤中的合金元素含量較高，在熱軋溫度下，其塑性很低，易被壓脆壓裂，脆裂的金屬被軋機(jī)壓入板面后，在熱軋溫度下，起塑性很低，易被壓碎和壓裂。碎裂的金屬被軋機(jī)壓入板面后，將影響板片的表面質(zhì)量，造成金屬壓入缺陷。因此鑄錠一般都要銑面。 （ 2）蝕洗 用化學(xué)方法消除銑面與鋸切后錠坯表面上的乳蝕液、油污，殘留銑屑及表面擦傷等缺陷的工藝的方法。 2A1 2A1 2A1 3004 等合金的銑面錠坯、純鋁錠坯以及包鋁板都需要蝕洗。對(duì)含有 Mg、 Mn、 Si、 Zn 元素較多的超硬鋁和高鎂系防銹鋁的錠坯不宜蝕洗，但需 擦凈表面。 蝕洗 工藝：堿洗 冷水洗 酸洗 (中和 ) 冷水洗 熱水洗。 （ 3）包鋁 包鋁的目的是為了提高合金制品的抗蝕性能和加工工藝性能。包鋁分為工藝江西理工大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 包鋁和技術(shù)包鋁。如果單純?yōu)楦纳萍庸すに囆阅芏M(jìn)行的包鋁稱為工藝包鋁。如果技術(shù)條件要求為提高抗蝕性能而進(jìn)行的包鋁稱為技術(shù)包鋁。 單面包鋁層厚度是制品總厚度的 ～ 10％（一般取 4％）。包鋁板長(zhǎng)度通常為錠坯長(zhǎng)度的 75％左右，寬度比錠坯寬度大 120～ 140mm。 本 設(shè)計(jì) 中的 計(jì)算產(chǎn)品， 只有 2A12 采用 1060 作包鋁板 ,而 7A09采用 6005 作包鋁板，其 包鋁板尺寸見(jiàn)表 29 所示 。 表 29 計(jì)算產(chǎn)品鑄錠的包鋁板尺寸 合金牌號(hào) 包鋁板尺寸 厚度 /mm 每面 寬度 /mm 長(zhǎng)度 /mm 2A12 6 1180 7A09 7 1180 （ 4）加熱 鑄錠加熱的目的在于充分利用鋁及鋁合金在高溫狀態(tài)下的良好塑性和較低的變形抗力，并消除一部分鑄錠產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，保證熱軋所需溫度和良好的加工性能。 鑄錠加熱制度包括加熱溫度、加熱時(shí)間及爐內(nèi)氣氛 、裝爐量、裝爐方式等。 1） 加熱溫度 加熱溫度應(yīng)滿足熱軋溫度，保證金屬 的塑性高、抗力低、產(chǎn)品質(zhì)量好鑄錠的加熱溫度必須適當(dāng)，鑄錠加熱溫度應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，溫度過(guò)高時(shí)，將發(fā)生合金鑄錠過(guò)熱現(xiàn)象。而溫度過(guò)低時(shí)，在軋制過(guò)程中，鑄錠的表面易產(chǎn)生細(xì)網(wǎng)狀裂紋，其邊部也易產(chǎn)生裂口。鑄錠的溫度必須均勻，鑄錠加熱時(shí)，應(yīng)使鑄錠各個(gè)部位溫度均勻。加熱時(shí)間的長(zhǎng)短，除與加熱設(shè)備有關(guān)外，也與鑄錠的 厚 度有關(guān)，在保證鑄錠加熱均勻的條件下，加熱時(shí)間愈小愈好。 T=T 開(kāi)軋 +（ 50～ 70℃） 式中 T 、 T 開(kāi)軋 分別是熱軋溫度、合金 的 開(kāi)軋 溫度。 2） 加熱時(shí)間 加熱時(shí)間包括升溫和均溫時(shí)間，確定時(shí)間應(yīng)考慮合金導(dǎo)熱性、鑄錠尺寸、加熱時(shí)的傳熱方式及裝料方法等因素。加熱時(shí)間宜短，降低能耗，防止過(guò)熱或過(guò)燒，但必須保證均勻熱透，達(dá)到所需要加熱溫度。 t=（ 12～ 20） H 式中 t、 H分別是鑄錠加熱時(shí)間、鑄錠厚底 3） 爐內(nèi)氣氛 根據(jù)具體合金與氣體相互作用的特性不同，選用不同的爐內(nèi)氣氛，以保證鑄錠的加熱質(zhì)量， 本設(shè)計(jì)是 在 推進(jìn)式 加熱爐中加熱，爐內(nèi)氣氛是空氣。為了提高加熱速度，保證加熱均勻，在爐內(nèi)常采用風(fēng)機(jī)實(shí)行強(qiáng) 制熱循環(huán)流動(dòng)。 江西理工大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 根據(jù)合金 的塑性圖、合金相圖、再結(jié)晶圖及相關(guān)資料可得各計(jì)算產(chǎn)品的加熱制 度見(jiàn)表 210所示 加熱爐采用 推 進(jìn) 式加熱爐 。 表 210 計(jì)算產(chǎn)品鑄錠的加熱制度表 合金牌號(hào) 加熱 溫度 /℃ 加熱時(shí)間 /h 1060 500 4 2A12 460 3A21 520 7A09 495 （ 5）熱軋 加熱工藝制度包括加熱溫度、熱軋速度、壓下制度、冷卻潤(rùn)滑及輥型。對(duì)熱軋溫度、熱軋速度、熱軋壓下制度、熱軋冷卻潤(rùn)滑及熱軋缺陷分別介紹 如 下。 1) 熱軋溫度 熱軋溫度包括開(kāi)軋溫度和 終 軋 溫度，合金的狀態(tài)圖是確定熱軋溫度范圍最基本的依據(jù)。理論上 熔開(kāi) ）＝（ TT ~ 左右，但應(yīng)考慮低熔點(diǎn)相的影響。熱軋溫度過(guò)高，容易出現(xiàn)晶粒粗大或晶間低熔點(diǎn)相的熔化，導(dǎo)致加熱時(shí)鑄錠過(guò)熱或過(guò)燒，熱軋時(shí)開(kāi)裂或軋碎。 塑性圖在一定程度上反映了金屬的高溫塑性情況，它是確定熱軋溫度范圍的主要依據(jù)。根據(jù)塑性圖可以選擇塑性高、強(qiáng)度小的熱軋溫度范圍。對(duì)某些合金，當(dāng)溫度降低時(shí)，塑性急趨下降。出現(xiàn)“中溫脆性區(qū)”，溫度控制不當(dāng)，熱軋板出現(xiàn)裂邊現(xiàn)象。因此，熱軋應(yīng)在溫度降落在中溫脆性區(qū)以前完成。 塑性圖不能反映熱軋 終了金屬的組織與性能。當(dāng)熱軋產(chǎn)品組織性能有一定要求時(shí)， 必須根據(jù)第二類再結(jié)晶圖確定 終軋溫度。終軋溫度要保證產(chǎn)品所要求的性能和晶粒 度。溫度過(guò)高，晶粒粗大，不能滿足性能要求，而且繼續(xù)冷軋會(huì)產(chǎn)生軋件表面桔皮和麻點(diǎn)等缺陷，當(dāng)冷軋加工率較小時(shí)，還難以消除。終軋溫度過(guò)低引起金屬加工硬化，能耗增加，再結(jié)晶不完全導(dǎo)致晶粒大小不均及性能不合。 終軋溫度還取決于相變溫度，在相變溫度以下將有第二相析出，其影響由第二相的性質(zhì)決定。 一般會(huì)造成組織不均，降低合金塑性，造成裂紋以致開(kāi)裂。 終軋溫度一般取相變溫度以上 20～ 30℃。無(wú)相變的合金， 熔終 ）＝（ TT ~ 左右。 2) 熱軋速度 為了提高生產(chǎn)率，保證合理的終軋溫度應(yīng)采用高速軋制。 但是，熱軋過(guò)程中硬化和軟化過(guò)程的轉(zhuǎn)化方向，關(guān)鍵取決于變形速度，而軋制速度是影響熱軋變形速度的一個(gè)重要因素?？梢?jiàn)，熱軋速度不僅直接影響生產(chǎn)率，還通過(guò)變形速度影響金屬的塑性。如果提高軋制速度有利于金屬塑性增加過(guò)程的進(jìn)行，應(yīng)提高軋制江西理工大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 速度。相反，如果提高軋制速度使金屬向塑性減小的過(guò)程進(jìn)行，應(yīng)降低軋制速度。 對(duì)于變速可逆式軋機(jī)，開(kāi)始軋制時(shí)為有利于咬入，軋制速度降低 ； 咬入后升速至穩(wěn)定軋制，軋制速度較高 ；即將拋出時(shí)降低軋制速度，實(shí)現(xiàn)低速拋出。這種速度制度有利于減少溫降和提高軋機(jī)的生產(chǎn)率。 生產(chǎn)中根據(jù)不同的軋制階段，確定不同的熱軋速度制度。一般可分為 3個(gè)階段：一是開(kāi)始軋制階段，因?yàn)殍T錠厚而短，絕對(duì)壓下量較大，咬入困難，而且是變鑄造組織為加工組織，以免鑄造缺陷引起軋裂，所以采用較低的 軋 制速度；二是中間軋制階段，為了控制終軋溫度和提高生產(chǎn)率，只要條件允許，應(yīng)盡量采用高速軋制；三是最后軋制階段，因軋件薄而長(zhǎng)，溫降大使軋件頭尾與中間溫差大，為保證產(chǎn)品性能與精度，應(yīng)采用較低的 軋 制速度。 3) 熱軋壓下制度 熱軋壓下制 度主要包括熱軋總加工率 、 道次加工率和軋制道次的確定等。 （ a） 總加工率的確定原則 ： 大多數(shù) 鋁 及 鋁 合金的熱軋總加工率可達(dá) 90％以上。當(dāng)鑄錠厚度和設(shè)備條件已確定時(shí)，確定總加工率的原則是： a） 金屬及合金的性質(zhì)。高溫塑性范圍較寬，熱脆性小，變形抗力低的金屬及合金熱軋總加工率大 ,如鋁及軟鋁合金，相反，硬鋁合金一般熱軋溫度范圍窄，熱脆傾向大，其總加工率通常比軟鋁合金??； b）產(chǎn)品質(zhì)量要求。供冷軋用的坯料，熱軋總加工率應(yīng)留有足夠的冷變形 量 ，以便控制產(chǎn)品性能等；對(duì)熱軋產(chǎn)品為保證性能要求，熱軋總加工率的下限應(yīng)使鑄造組織轉(zhuǎn)變 為加工組織； c） 軋機(jī)能力及設(shè)備條件。軋機(jī)最大工作開(kāi)口度和最小軋制厚度差越大，鑄錠越厚，熱軋總加工率越大，但鑄錠厚度受軋機(jī)開(kāi)口度和輥道長(zhǎng)度等限制； d） 鑄錠尺寸及質(zhì)量。鑄錠厚且質(zhì)量好，加熱均勻，熱軋總加工率相應(yīng)增加。 （ b） 道次加工率的確定原則： 制 定 道次加工率應(yīng)考慮合金的高溫性能、咬入條件、產(chǎn)品質(zhì)量要求及設(shè)備能力。不同軋制階段道次加工率確定的原則是： a） 開(kāi)始軋制階段，道次加工率比較小，因?yàn)榍皫椎来沃饕亲冭T造組織為加工組織，滿足咬入條件。對(duì)包鋁板鑄錠，為使包鋁板與基體焊合牢固，頭一道次加工率應(yīng)小于 10%。 但是，熱軋硬鋁合金前幾道次出現(xiàn)軋件表面粘著時(shí)，減少不均勻變形產(chǎn)生的裂紋、分層或“張嘴”，加工率應(yīng)隨道次增多逐漸加大； b） 中間軋制階段，隨金屬加工性能 的 改善，如果設(shè)備能力允許應(yīng)盡量增大道次加工率。最大道次加工率，對(duì)硬鋁合金變形深透后可達(dá) 45%以上，對(duì)軟鋁及多數(shù)重有色金屬可達(dá) 50%。中間道次后期壓下量應(yīng)使軋制壓力與輥型相適應(yīng)。以便控制板凸度； c） 最后軋制階段，一般道次加工 率減小。熱軋最后兩道次溫度較低，變形抗力較大，其壓下量應(yīng)在控制板凸度的基礎(chǔ)上，保持良好的板形條件和厚度偏差。 （ c） 軋制道次。軋制道次取 決于道次加工率的分配。一般總加工率大，道江西理工大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 次加工率小，鑄錠較寬時(shí)，軋制道次數(shù)多。在可能的條件下，應(yīng)減少軋制道次。 本設(shè)計(jì)四個(gè)計(jì)算產(chǎn)品的熱軋 壓下制度如表 211 所示。 表 211 四個(gè)計(jì)算產(chǎn)品的熱軋壓下制度 合金牌號(hào) 總加工率 最大道次加工率 軋制道次 1060 95% % 7 2A12 95% 40% 9 3A21 95% % 7 7A09 95% % 9 4) 熱軋時(shí)的冷卻潤(rùn)滑 （ a） 冷卻潤(rùn)滑的作用： a) 冷卻軋輥，減少摩擦，降低能耗，提高生產(chǎn)率； b) 防止 輥面粘著金屬粉末 (防止粘輥 )，改善產(chǎn)品表面質(zhì)量； c) 減少輥面磨損及龜裂，增加軋輥使用壽命； d) 控制輥型，改善板形 。 （ b） 對(duì)熱軋冷卻潤(rùn)滑劑的要求： a) 潤(rùn)滑油閃點(diǎn)高，高溫潤(rùn)滑性好； b) 潤(rùn)滑劑燃燒后不留殘灰和油垢； c)較高的油膜強(qiáng)度；油膜強(qiáng)度高，承受軋制壓力大而且油膜不破裂，防止粘輥； d) 乳液應(yīng)具有穩(wěn)定性高、熱分離性好、使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)； e) 不腐蝕軋件和軋輥；f) 來(lái)源廣，成本低，使