镁合金连铸连轧工艺与设备设计本科学位论文.doc

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1、济南大学毕业设计1前言1.1课题背景1.1.1镁合金材料发展概况金属镁作为质轻、节能、环保的优秀金属元素，在全球金属矿产资源日益枯竭、价格大幅攀升的情况下，镁以其资源优势、价格优势、产品性能优势在工业生产中的地位进一步凸显，在未来发展中镁将成为最重要的金属材料。目前镁合金主要应用于以铸造为主生产的一些机械零件，但受到铸造工艺专业特点的局限，使镁合金应用的空间相当狭小。据有关统计，对于每种金属材料的消耗，板材要占到70％以上。在生产中对板材进行各种形状的成形加工，可以生产出很多优质的机械结构零件。板材

2、加工能极大简化金属加工流程，降低成本，扩大实用范围。然而板材成形加工又对板材的加工性能提出了更高的要求：希望通过成型加工得到的组织结构均匀、晶粒细小，容易取得满意的效果。随着汽车、、航空航天、计算机、通讯和消费电子产品等领域节能、环保及舒适的要求，迫切需要优质宽幅的镁合金薄板等金属材料。然而传统的镁合金薄板生产工艺主要是采用热轧和挤压方法，由于热轧工艺和挤压工艺流程长、成材率低、成本高导致价格昂贵，而挤压薄板又受幅面的限制，生产效率低下，因此传统工艺生产的薄板应用领域十分有限。因此，积极探究镁合金液

3、态连铸连轧技术，生产工艺流程、性能高、成本低的连铸连轧板材，对于镁及镁合金的应用推广，推动产业发展，具有十分重要的意义。1.1.2板带连铸连轧技术发展概况板带铸轧技术的发展至今已有150余年的历史。1846年，英国人贝塞麦（Bessemer）就提出，从两个旋转辊轮上方浇注金属液，通过内部具有循环冷却作用的铸轧辊辊缝下边引出铸轧带坯，但是由于当时技术水平和生产工艺条件的限制未能获得成功。在随后的100多年里这项技术始终不为人们重视，到1930年德国人容汉斯(Junghans)报道了立式连续铸轧成功的信

4、息。在以后的发展中，又依次出现了法国斯卡尔（Scal）公司研制的3C(ContinuousCasterBetweenCylinder)双辊水平式铸轧机，美国的黑兹利特（Hazelett）公司提出的双带式连铸机，但是由于带坯上表面皮下夹杂物影响生产质量而停止。20世纪80年代以来，随着科学技术的不断发展，对于双带式产生的问题得到解决。其中，德国和日本相继有企业建立试验机组，对该项技术的发展起到了推动作用。从1964年我国开始研制双辊式铸轧机。在1965年研制出辊径φ400mm的下注式板带铸轧机，并成功

5、生产出宽700mm的带坯。但因故中间试验停止，直到1975年此项技术得到国家相关部委的验收。此后板带铸轧技术在我国快速发展。截至目前，根据不完全的统计，我国实际生产中投入的双辊式板带铸轧机在100-26-济南大学毕业设计套之上。不论是有色金属铸轧板带铸轧技术装备还是生产工艺，我国已完全掌握了这项技术，生产设备和产品均能达到国际先进水平。1.2镁合金板带连铸连轧生产的特点在板带连续铸轧技术应用以前，世界上板带生产长期沿用模铸热轧的传统方式组织生产。该方法依次经过铸锭、切割、铣面、加热、开坯、热轧等一系

6、列工序，且存在投资多、占地面积大、生产周期长、参与人员多、能耗大、生产成本高等一系列显著的缺点。与传统模铸法相比，镁合金的连铸连轧技术具有以下的特点：（1）合金板带的铸造与轧制集中于一台设备，且近乎同时完成。比之于传统的方式省去了铸锭加热、开坯、热轧等多道工序，减少了废料的再次熔炼，极大节约了能源消耗；（2）省略铸锭铣面和热轧后切头去尾的工序，成材率提高；（3）设备简单集中、投资少、占地面积小、建造速度快、生产成本低；（4）生产连续稳定，生产工艺简化、生产周期缩短、人员配备少、生产率提高、易实现自动

7、化。-26-济南大学毕业设计2工艺与设备设计方案2.1设计任务设计任务包括以下两个方面：（1）镁合金连铸连轧工艺参数：轧制镁合金板带的牌号：AZ31（Al3%，Zn0.1%），性能参数见表2.1：表2.1轧制镁合金性能参数抗拉强度/MPa屈服强度/MPa剪切强度/MPa弹性模量/MPa硬度/HR290拉伸/MPa压缩/MPa承载/MPa1604573220180325生产的镁合金板带参数：宽300—600mm，厚0.5—9mm；铸轧机轧辊速度：0.5—1m/s.（2）镁合金连铸连轧设备的设计：此部分

8、的主要设计内容在铸轧机的设计，其余部分只作简要设计说明。2.2方案设计2.2.1镁合金连铸连轧生产工艺确定镁合金的连铸连轧工艺与设备用来制作镁合金的条带或板材，其特点是将熔融的镁合金溶液通过铸嘴倒入一对转向相反、内部通冷却水的铸轧辊之间，在这对辊缝中完成浇铸、冷却、结晶、凝固、轧制和出坯等一系列的工艺过程，其间同时进行着复杂的流变和物理化学过程。其组织生产基本原理如图2.1所示。图2.1镁合金连铸连轧工艺与设备基本原理示意简图1.熔炼中间包2.溶液输送装置3.轧辊4.