韓 晨

﹙中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039﹚

鎂及鎂合金材料被譽為“21世紀的綠色結(jié)構(gòu)材料”，在國防軍工、航空航天、交通工具、機械電子及3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但與常用的鋼鐵、銅鋁等金屬板帶材相比，鎂板帶在合金品種開發(fā)、生產(chǎn)工藝技術(shù)、市場化推廣和應(yīng)用等方面都存在較大的差距，還處于規(guī)模開發(fā)與市場應(yīng)用的初級階段［1－2］。

隨著生產(chǎn)技術(shù)與加工設(shè)備的快速發(fā)展，以及市場對鎂板帶材需求量的提高，目前國內(nèi)鎂板帶材的生產(chǎn)能力和實際產(chǎn)量相比以前都有了很大提高。10年前，國內(nèi)唯一的鎂板帶材生產(chǎn)企業(yè)只有洛銅集團一家，其生產(chǎn)線產(chǎn)能僅有360t/a，實際產(chǎn)能約20t/a。而截至到2014年底，國內(nèi)鎂板帶專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)已超過了10家，生產(chǎn)線總產(chǎn)能也超過了10000t/a，實際產(chǎn)能已突破1500t/a。也就是說，通過10年的時間，國內(nèi)鎂板帶材年產(chǎn)能增加了近30倍，實際年產(chǎn)能和市場消費量增加了近80倍。在這些生產(chǎn)企業(yè)中，比較有代表性的包括中鋁洛銅、西部鈦業(yè)、聞喜銀光、營口銀河、洛陽華凌鎂業(yè)等。

另外，目前正在規(guī)劃建設(shè)中的鎂板帶生產(chǎn)線包括陜西中能蛟大航天鎂業(yè)公司年產(chǎn)3000t的寬幅鎂薄板項目、陜西綏德臻夢鎂公司年產(chǎn)15000t的寬幅鎂板帶及制品項目、湖南澧縣鎂產(chǎn)業(yè)工業(yè)園年產(chǎn)3000t的鎂板帶項目、陜鎂集團榆林鎂合金循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)基地年產(chǎn)100000t的鎂板帶項目、山西聞喜銀光寬幅鎂合金汽車板項目、鶴壁市鎂合金板帶項目、江西上饒中鎂輕合金公司鎂板帶項目、洛銅集團宜陽產(chǎn)業(yè)園鎂合金板帶項目、唐山中國鎂合金國際產(chǎn)業(yè)園鎂合金板帶熱溫連軋項目等。

由于以卷式法生產(chǎn)鎂板帶具有生產(chǎn)連續(xù)化程度強、成品率高、生產(chǎn)成本低以及可大規(guī)模進行工業(yè)化生產(chǎn)及市場推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點，因而，鎂合金板帶的卷式法(帶式法)生產(chǎn)成為目前國內(nèi)外研發(fā)和生產(chǎn)的主要熱點。

1 鎂板帶卷式法生產(chǎn)優(yōu)點

由于鎂合金塑性變形能力不高，板帶材難以進行常溫狀態(tài)下的軋制，一般需要加熱到220℃以上進行熱溫軋制。目前，鎂板帶生產(chǎn)主要以塊式法進行，生產(chǎn)連續(xù)化程度低、生產(chǎn)成本高并且成品率低，使得其市場售價過高，產(chǎn)品的市場推廣和應(yīng)用存在一定困難［3－4］。

例如，某企業(yè)生產(chǎn)1.5mm厚的鎂板時，其工序為:半連續(xù)鑄造200mm厚鑄錠→均熱→鋸切→雙面銑削后厚度170mm→11～15道次熱軋至10mm→精整→下料→加熱→多道次溫軋至5.5mm→酸洗→加熱→多道次溫軋至3mm→加熱→多道次溫軋至2.2mm→加熱→多道次溫軋至1.7mm→加熱→多道次溫軋至1.5mm→退火→精整剪切→表面處理→涂油包裝。該工序熱溫軋總道次超過了30次，坯料進爐補熱5次，再加上多次剪切下料，其生產(chǎn)成本接近10萬元/t，綜合成品率不到30%。如果鑄錠厚度增加至350mm，成品規(guī)格降低至0.5mm，以塊式法生產(chǎn)鎂板的成本將進一步增加，成品率會更低。因此，以卷式法進行連續(xù)化生產(chǎn)是鎂板帶材進行低成本市場推廣應(yīng)用的必需工藝技術(shù)。

所謂卷式法生產(chǎn)，也稱為帶式法生產(chǎn)，一般是在熱軋、溫冷軋、矯直剪切、表面清洗和熱處理等工序中，板帶坯均不進行剪切分段而進行連續(xù)化帶材生產(chǎn)的工藝流程。以卷式法或帶式法生產(chǎn)的優(yōu)點是顯而易見的，例如可高速連續(xù)化生產(chǎn)、尺寸公差波動小、易于實現(xiàn)自動化控制、成品率高、生產(chǎn)成本低，以及可進行大規(guī)模工業(yè)化批量生產(chǎn)等。

無論以熱軋開坯、擠壓開坯、雙輥鑄軋還是哈茲雷特工藝供坯，如果能夠?qū)崿F(xiàn)熱溫軋制和精整工序的帶式法生產(chǎn)，這將是實現(xiàn)鎂板帶材和鋼鐵、銅鋁板帶一樣工業(yè)化應(yīng)用的重要標志。熱軋開坯卷式法生產(chǎn)鎂板帶的綜合成品率可由目前的不到30%提高至70%以上，可將鎂板帶產(chǎn)品的市場售價控制在5～10萬元/t。

由上述可知，鎂板帶材的發(fā)展趨勢必定為以卷式法或帶式法進行生產(chǎn)。因而，目前國內(nèi)外部分科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)對鎂板帶的卷式法生產(chǎn)進行了試驗、試制甚至是工業(yè)化小批量生產(chǎn)。其工藝技術(shù)包括雙輥鑄軋供卷坯進行后續(xù)溫冷軋、熱軋開坯后再進行溫冷軋和卷取、熱溫連軋后進行卷取，以及擠壓開坯和溫冷軋后進行卷取等。

2 鎂板帶卷式法生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 雙輥鑄軋供卷坯

由于以雙輥鑄軋方式可以低成本生產(chǎn)鎂板帶，因而國內(nèi)外建設(shè)了多條以雙輥鑄軋來提供鎂板帶材卷坯的生產(chǎn)線［5－6］。

雙輥鑄軋供坯生產(chǎn)工藝流程為:熔煉→合金化→凈化→分配器→雙輥鑄軋→剪切下料→補熱→溫軋→精整退火→精軋→精整→表面處理→涂油包裝。該工藝的優(yōu)點是投資及生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝流程短，可低成本推廣鎂板帶產(chǎn)品。缺點是成品寬度受到限制(目前國內(nèi)在600mm以下)，產(chǎn)品組織性能不高、生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、合金品種受限，而且只能生產(chǎn)厚度在6～8mm以下的鎂薄板。

國外雙輥鑄軋生產(chǎn)線主要集中在韓國、德國、澳大利亞、英國和日本等國家。由于鑄軋時鎂合金具有分流困難和容易堵塞流嘴、極易氧化等問題，因而，即使在國外，其鑄軋產(chǎn)品尺寸也一般為600mm寬度以下，鑄軋產(chǎn)品厚度一般為1.5～7mm。也有報導韓國浦項公司以雙輥鑄軋方式可以生產(chǎn)出最大規(guī)格為1800mm寬×4.5mm厚度的鎂合金帶坯。

國內(nèi)以雙輥鑄軋方式進行鎂帶坯生產(chǎn)的企業(yè)主要為洛銅集團銅麒鎂業(yè)和山西聞喜銀光鎂業(yè)等。正在規(guī)劃或建設(shè)的雙輥鑄軋或連鑄連軋生產(chǎn)線有洛銅宜陽產(chǎn)業(yè)園鎂板帶鑄軋生產(chǎn)線(雙輥鑄軋+溫冷軋)、聞喜銀光寬幅鎂合金汽車板項目(規(guī)劃哈茲雷特工藝供坯)、西安航空城鎂產(chǎn)業(yè)園鑄軋生產(chǎn)線(連續(xù)鑄造+溫冷軋)等。目前，國內(nèi)可試驗性鑄軋的鎂板帶材最大寬度約1000mm，厚度一般為5～7mm。

以雙輥鑄軋或連續(xù)鑄軋方式提供鎂合金帶坯的生產(chǎn)工藝所面臨的主要難題為:(1)需突破鎂板帶的寬度限制，寬度應(yīng)達到1200～1500mm以上;(2)需突破鎂板帶的厚度限制，厚度應(yīng)能達到2mm以下，以及10mm以上;(3)需突破后續(xù)溫冷軋及精整工序目前仍以塊式法為主的生產(chǎn)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)以卷式法進行工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.2 熱軋開坯帶式法生產(chǎn)

一般6～8mm以上厚度的鎂板材熱軋可以直接出成品，而該厚度以下的產(chǎn)品需要在熱軋后進行若干道次的溫冷軋才能生產(chǎn)出薄規(guī)格的板帶材。鎂板帶的卷式法生產(chǎn)在嚴格意義上來說，就是指熱軋、溫冷軋及后續(xù)精整工序均能夠?qū)崿F(xiàn)以帶式法進行的生產(chǎn)工藝流程。

但截至到目前，國內(nèi)真正能夠以熱軋開坯方式進行卷式法生產(chǎn)并向市場供貨的生產(chǎn)企業(yè)幾乎沒有。中鋁洛銅鋁鎂板帶分廠向科研教學領(lǐng)域每年提供的少量窄規(guī)格試驗用純鎂卷的產(chǎn)品規(guī)格為0.2mm厚，3～6mm寬，重量為25～28g，而這和工業(yè)化卷式法生產(chǎn)產(chǎn)品還不是一個概念，其只是對純鎂進行塊式法生產(chǎn)后再進行卷取、分切后向市場供貨。營口銀河公司能夠生產(chǎn)出1.5～3mm厚度的寬幅鎂合金溫軋卷材，卷重超過500kg。但其表面處理、矯直、退火等工序均以塊式法進行，且在溫冷軋時只是對薄規(guī)格的熱軋坯料進行單道次的大壓下率溫軋后進行卷取(在熱軋機上熱軋至5～6mm厚度時，在溫冷軋機上1個道次軋至2.2～2.8mm進行卷取)，還沒有實現(xiàn)像鋼鐵、銅鋁板帶那樣進行往復式的多道次卷式法生產(chǎn)［7－8］。

中色科技股份有限公司研制出中試用鎂板帶爐卷軋機，規(guī)格為Φ400/Φ900mm×1600mm。為了實現(xiàn)熱溫軋工藝、不同厚度規(guī)格產(chǎn)品的試驗等需求以及有效降低試驗投資成本，軋機輥系為2套。當進行厚規(guī)格產(chǎn)品開坯熱軋時，使用Φ900mm軋輥作為工作輥進行2輥熱軋;當熱溫軋薄規(guī)格產(chǎn)品時，利用Φ400mm的工作輥和Φ900mm的支承輥進行4輥輥系的軋制。另外，為了減少板帶材展開軋制時的溫降，在其軋線輥道上設(shè)置有25m長的輥道加熱爐［9］。

洛陽華凌鎂業(yè)利用熱擠壓技術(shù)將最大寬度為620mm的鎂合金坯料擠壓至2～4mm的厚度，并最終卷曲為成品卷，可有效提高產(chǎn)品的利用率，產(chǎn)品卷徑為Φ500～Φ1000mm。

在國外，1970～1974年，前蘇聯(lián)輕合金研究院曾研究了軋制鎂合金帶卷的可能性。鑄錠規(guī)格為250mm×850mm×Lmm，在2800mm4輥軋機上經(jīng)過11～15道次熱軋至6.0～7.5mm厚，然后在1200mm4輥可逆溫冷軋機上進行帶卷軋制試驗。帶卷加熱至380～400℃，將一些低合金化的鎂合金帶卷軋制到1.2～2.0mm的厚度［10］。

在美國Brooks and Perkins公司底特律鎂板軋制廠有一條“1+3”式的熱連軋生產(chǎn)線，最初該生產(chǎn)線僅用于軋制鎂合金板帶材，因為訂單不多，目前主要生產(chǎn)鋁板帶。

哈爾濱工業(yè)大學通過其研制開發(fā)的“鎂合金塑性加工新技術(shù)”和相關(guān)公司進行合作，在唐山建設(shè)“中國鎂合金國際產(chǎn)業(yè)園”，計劃將其打造為國內(nèi)外鎂板帶塑性加工示范基地。所依托的生產(chǎn)設(shè)備包括熔煉鑄造平臺、加熱爐、熱粗軋機、4機架熱連軋機組、4機架溫連軋機組、冷精連軋機組、表面粗磨/精磨去氧化皮機組、保護氣氛退火爐及精整剪切設(shè)備等。

在以上熱溫軋工藝技術(shù)與裝備中，由于爐卷軋機及其生產(chǎn)工藝具有短流程、可在線控溫、生產(chǎn)線投資少的顯著特點而成為目前國內(nèi)外鎂板帶帶式法生產(chǎn)的優(yōu)選工藝設(shè)備。

3 爐卷軋機特點及應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 爐卷軋機特點［11－12］

爐卷軋機，又稱斯特克爾軋機(Steckel Mill)。爐卷軋機的出現(xiàn)，主要是為了解決金屬軋制變形能力不強、變形抗力大、軋制容易開裂、熱加工溫度范圍窄、溫降控制難等問題。

相比于中厚板熱軋機和多機架熱連軋生產(chǎn)線，爐卷軋機最大的特點是軋機前后配置有卷取加熱爐(卷取機設(shè)置在加熱爐內(nèi))，可實現(xiàn)帶材的可逆軋制、卷取、保溫和補熱。尤其是通過對爐內(nèi)氣氛的加熱使帶卷保持為基本恒定的溫度以滿足軋制工藝溫度的要求。

相比于傳統(tǒng)中厚板軋機及熱連軋機，爐卷軋機的優(yōu)點如下:

(1)軋制過程中可大幅減少金屬板帶材的溫降;

(2)與傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)線相比，設(shè)備投資低;

(3)工藝道次較為靈活，適合生產(chǎn)批量不大而品種較多的金屬板帶材產(chǎn)品，尤其是難加工的不銹鋼、特種合金、有色金屬鈦、鎂板帶的生產(chǎn)。

除以上優(yōu)點外，由于爐卷軋機自身工藝設(shè)備特點的限制，相比于熱連軋機等其它形式的生產(chǎn)線，產(chǎn)品存在著以下不足:一是由于板帶縱向(特別是頭尾)和橫向溫度不均，使得其最小軋制厚度受到限制，1.5mm以下的帶卷生產(chǎn)目前難以在爐卷軋機上實現(xiàn);二是薄規(guī)格產(chǎn)品的表面質(zhì)量不高。這是由于爐卷內(nèi)二次氧化皮去除困難所致，盡管采取了在線磨輥和二次除鱗等措施，但其表面質(zhì)量仍不夠理想。

根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)量及生產(chǎn)工藝的不同，爐卷軋機生產(chǎn)線配置形式有單機架、1臺熱粗軋機和1臺帶有卷取爐的熱精軋機組成的“1+1”式、1臺熱粗軋機和1臺帶有卷取爐的中軋機以及后續(xù)3機架熱精軋機共同組成的“1+1+3”式、1臺熱粗軋機和兩臺熱精軋機(卷取爐布置在兩臺熱精軋機兩側(cè))所組成的“1+2”式，等。

3.2 爐卷軋機應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外應(yīng)用在鋼鐵和有色金屬板帶材生產(chǎn)領(lǐng)域的爐卷軋機已有幾十臺套。國內(nèi)爐卷軋機生產(chǎn)線已超過10條，主要應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)不銹鋼、管線鋼、船板鋼等高強度低合金鋼。如，泰山鋼鐵1800 mm爐卷軋機、江陰興澄特鋼3500mm爐卷軋機、張家港浦項1750mm爐卷軋機、酒鋼1750mm爐卷軋機、昆鋼1725mm爐卷軋機、南京鋼鐵3500mm爐卷軋機、寶鋼特鋼2000mm爐卷軋機、東方特鋼1750mm爐卷軋機、廣東韶鋼3450mm爐卷軋機、安鋼3500mm爐卷軋機、邯鄲紅日1580mm爐卷軋機、福建吳航2250mm爐卷軋機等。設(shè)備生產(chǎn)廠家包括達涅利、西門子、中冶、中國一重、中國二重、鞍鋼重機等公司。

目前，在所有爐卷軋機生產(chǎn)線中，只有昆鋼1725mm爐卷軋機和寶鋼特鋼2000mm爐卷軋機在生產(chǎn)鋼板帶的同時也進行鈦及鈦合金等有色金屬板帶材的工業(yè)生產(chǎn)。

中鋁沈陽有色金屬加工有限公司新建鈦鎳加工材項目中，其板帶車間熱軋工程選用了爐卷軋機，主要用于鈦、鎳、銅及其合金板帶材以及不銹鋼的生產(chǎn)。中鋁沈加公司爐卷軋機技術(shù)參數(shù)為:輥系規(guī)格為Φ820mm ×2050/Φ1650mm ×1780mm;最 大 軋 制力60000kN;最高軋制速度540m/min;鑄錠規(guī)格為150～250mm厚，850～1560mm寬，1800～5000mm長，最大錠重12t;產(chǎn)品規(guī)格板材為3～60mm厚，850～1560mm寬，4000～12000mm長;帶材規(guī)格為3～6mm厚，900～1560mm寬。

中色科技設(shè)計制造的1600mm中試用爐卷軋機，主要用于鋁、鎂、銅、鈦及其合金板帶材的熱溫軋制。其來料鑄錠規(guī)格為100～400mm厚，450～1260mm寬，800～6000mm長，熱軋最薄規(guī)格1.5mm;其最高軋制速度180m/min，最大軋制力20000kN。但由于該機組主要用于試驗及產(chǎn)業(yè)化，其配置方式和鋼鐵工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域所使用的爐卷軋機存在一定的不同。

另外，重慶市應(yīng)用技術(shù)有限公司利用Φ300mm×800mm/Φ650mm×780mm規(guī)格的4輥不可逆簡易爐卷軋機進行熱溫軋制生產(chǎn)鎂合金薄板卷。山西聞喜銀光鎂業(yè)集團利用在傳統(tǒng)冷軋機組左右卷取機上加保溫罩的方式對該公司生產(chǎn)的600mm寬度以下的鑄軋帶坯進行加熱減薄軋制。

在國外，法塔亨特工程公司、北美伊利可創(chuàng)鎂業(yè)公司與美國橡樹嶺國家實驗室共同開發(fā)了窄幅鎂板帶爐卷軋機生產(chǎn)線，其主要特征為［13］:(1)實現(xiàn)板帶材可逆式多道次往復軋制生產(chǎn)，使帶材溫度始終保持在200～450℃;(2)工作輥具備同步軋制和異步軋制功能，以降低產(chǎn)品的各向異性;(3)卷取加熱爐和輥道爐均利用電加熱后的熱風向爐內(nèi)坯料進行加熱，避免著火;(4)輥道爐區(qū)域運輸輥道的輥面設(shè)置有絕熱層，減少接觸溫降;(5)生產(chǎn)線設(shè)置風冷系統(tǒng)，能夠使板帶材快速降溫，以防止晶粒長大;(6)軋輥具備電阻內(nèi)加熱和感應(yīng)外加熱系統(tǒng)，能夠沿輥面寬度方向分段加熱;(7)工作輥具備刷輥器裝置以及真空吸塵系統(tǒng);(8)根據(jù)工藝需求，軋輥潤滑系統(tǒng)具備干、濕、潤滑和大量噴淋四種狀態(tài);(9)與哈茲雷特公司合作，規(guī)劃開發(fā)寬幅鎂合金板帶連鑄連軋商業(yè)化生產(chǎn)線;(10)全世界范圍內(nèi)推廣鑄軋來料最大寬度2000mm，最大直徑Φ2000mm，最高軋制速度300m/min的4輥可逆鎂帶爐卷軋機商業(yè)化生產(chǎn)線，其輥系規(guī)格為 Φ560/Φ1250mm×2300mm。

4 鎂板帶爐卷軋機配置分析

據(jù)專家預(yù)測，鎂板帶只有在市場實際消費量達到5～15萬t/a以上的情況下，才能對其進行大規(guī)模生產(chǎn)。目前，國內(nèi)每年對鎂板帶材的實際消費量僅為1000多噸，世界范圍內(nèi)也不高，距離不低于5～15萬t/a的市場消費量差距很大。但從另一個角度分析，目前鎂板帶市場消費量不高的主要原因是其生產(chǎn)成本高、成品率低、市場售價高，中厚板材價格一般為10～20萬元/t，而寬幅薄規(guī)格的產(chǎn)品市場售價高達30～60萬元/t。根據(jù)專家預(yù)測和市場反饋，只有鎂板帶銷售價格不超過同規(guī)格鋁板帶材售價的2～3倍甚至是1.5～1.8倍時，才能有效推動鎂板帶的市場推廣和應(yīng)用，進而推動其工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

因而，選擇并新建具有先進技術(shù)裝備的鎂板帶生產(chǎn)線同其產(chǎn)品的規(guī)?；袌鰬?yīng)用、市場高消費和需求量是相輔相成、相互促進的。其中，如何工業(yè)化、連續(xù)化生產(chǎn)出寬幅、多規(guī)格、組織和力學性能優(yōu)良的低成本鎂板帶是需要首先解決的問題。而利用爐卷軋機生產(chǎn)線進行鎂板帶材的卷式法生產(chǎn)便是其中一種方案。

鎂板帶材利用爐卷軋機進行卷式法生產(chǎn)的配套加熱爐、軋線設(shè)備配置、輥系、工藝特點、產(chǎn)品規(guī)格、工序流程、技術(shù)參數(shù)及關(guān)鍵點等要求和分析如下:

(1)爐卷軋機生產(chǎn)線所配置的鎂合金鑄錠加熱爐必須具備鑄錠自動化、連續(xù)化出爐功能，這是爐卷軋機熱軋生產(chǎn)線的工藝特點和基本要求;

(2)由于鎂及鎂合金燃點低、容易著火和爆燃，因而其鑄錠及板卷坯料的加熱形式必須為電阻對空氣加熱后，熱空氣再進入爐膛內(nèi)進行循環(huán)以實現(xiàn)對鑄錠的安全加熱;

(3)由于鎂合金容易氧化，為減少鑄錠及爐卷卷坯的氧化缺陷層，溫度較高時應(yīng)利用SF6氣體進行保護性氣氛下加熱;

(4)鑄錠及卷取加熱爐不應(yīng)同時生產(chǎn)其它金屬如鋁及鋁合金。如有需要，需對加熱爐進行完全清洗后再進行鎂合金鑄錠或卷坯的加熱;

(5)鑄錠在出爐后，利用除氧化皮裝置對鑄錠表面的氧化皮等缺陷層進行有效去除;

(6)考慮到市場應(yīng)用，產(chǎn)品應(yīng)以寬幅(幅寬 ＞1500mm)薄板帶(厚度0.2～2mm)為主，產(chǎn)品主要目標市場為汽車、軌道交通、電子產(chǎn)品等市場應(yīng)用潛力大的行業(yè)。卷式法生產(chǎn)線也應(yīng)能滿足寬幅特厚板、中厚板的生產(chǎn);

(7)由于產(chǎn)品主要為寬幅薄板帶，考慮到軋輥較難實現(xiàn)分段冷卻控制板型，因而軋機輥系應(yīng)為4輥或6輥，以保證板型及尺寸公差;

(8)軋輥應(yīng)具備工藝潤滑、加熱、清輥或在線磨輥、冷卻等系統(tǒng)和裝置;

(9)卷取加熱爐應(yīng)具備整卷上、卸料功能，爐罩和卷取機可以實現(xiàn)分離和在線狀態(tài);

(10)可以實現(xiàn)對來料為鑄軋料卷的加熱、開卷及爐卷狀態(tài)溫軋;

(11)卷取加熱爐盡量靠近軋機主機架，以防止產(chǎn)生過長的廢料頭和料尾，同時避免因溫度不均勻而導致的斷帶和軋廢;

(12)機前配置獨立的立輥軋機，以改善鑄錠變形性能和邊部質(zhì)量，同時控制寬展;

(13)軋機機前和機后配置轉(zhuǎn)料平臺，實現(xiàn)坯料的旋轉(zhuǎn)和橫向軋制，以降低產(chǎn)品各向異性，同時對板坯的縱橫向尺寸進行開坯控制;

(14)熱軋和溫軋兩個工藝流程分別設(shè)置在不同的軋機機架內(nèi)進行，熱軋利用4輥熱粗軋機軋制至6～12mm，利用4輥/6輥爐卷熱溫軋機對0.2～10mm厚度規(guī)格的產(chǎn)品進行精軋。這也是主要考慮到爐卷軋機具有產(chǎn)品表面質(zhì)量不高，以及寬幅鎂合金板帶的板型和尺寸公差較難控制等原因;

(15)熱粗軋機和爐卷熱溫精軋機的中間輥道設(shè)置輥道式加熱爐或感應(yīng)式加熱爐，將前后軋機連接起來形成“1+1”式的爐卷軋制生產(chǎn)線;

(16)生產(chǎn)線配置必要的切邊剪、切頭尾剪、對中裝置、熱矯直機(厚度＞40mm的板材使用壓力矯平爐)、定尺剪、板材下料裝置、冷床、堆垛機、成品卷取機等;

(17)不同于鋼板帶厚度在25～30mm以下即可實現(xiàn)熱狀態(tài)下卷取。鎂合金在熱狀態(tài)下(溫度＞350～380℃)的卷取最大厚度為12～13mm，在溫狀態(tài)下(220～350℃)的卷取最大厚度為6～8mm，常溫狀態(tài)下的卷取最大厚度為2～2.2mm。如果要實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)，其相應(yīng)溫度狀態(tài)下的最大卷取厚度會進一步降低。因而，如何根據(jù)卷取溫度、卷取厚度、溫降情況等因素來制定鑄錠規(guī)格、帶坯及成品厚度，并在此基礎(chǔ)上確定爐卷軋機生產(chǎn)線的長度和實際設(shè)備配置就顯得非常重要;

(18)由于帶材在卷取爐內(nèi)的多次重復加熱、保溫以及往復軋制、料頭料尾無法進入卷取爐等自身工藝特點，存在著固有的高穿帶事故率、較多的二次氧化皮、料頭料尾廢品率高等問題。對于塑性變形能力不高的鎂板帶材來說，其相關(guān)問題表現(xiàn)得更為明顯，這在爐卷軋機生產(chǎn)線的工藝和工程設(shè)計、設(shè)備研制開發(fā)以及實際生產(chǎn)中應(yīng)重點關(guān)注和解決。

5 鎂板帶爐卷軋制生產(chǎn)線

熱軋鎂合金中厚板的厚度范圍為6～120mm，最大寬度2100mm，長度最大3500～10000mm。該規(guī)格產(chǎn)品主要應(yīng)用在航空航天、軍事工業(yè)、無紡針織機、振動平臺等領(lǐng)域。來料為半連續(xù)鑄造的大規(guī)格鑄錠。

熱溫軋板材厚度范圍為2～10mm，寬度最大控制在1800～2100mm。該規(guī)格產(chǎn)品主要應(yīng)用在交通運輸、蝕刻雕刻、建筑板、地平花紋板、工具用板等領(lǐng)域，來料為鑄錠經(jīng)熱軋后的坯料板卷，也可為雙輥鑄軋或哈茲雷特工藝生產(chǎn)的厚度為4～13mm的鑄軋卷。

溫冷軋薄卷板厚度為0.4～2.2mm，寬度最大1600～1800mm。該規(guī)格產(chǎn)品主要應(yīng)用在汽車、軌道交通、筆記本電腦和智能手機等電子產(chǎn)品、干電池、蜂窩板等領(lǐng)域。來料為鑄錠經(jīng)熱溫軋后的板卷坯，也可為雙輥鑄軋或哈茲雷特工藝生產(chǎn)的厚度為1.5～6mm的鑄軋卷。

生產(chǎn)線配置為，熔鑄平臺可以提供300～400mm厚，1200～1500mm寬，1200～4000mm長的優(yōu)質(zhì)大規(guī)格鑄錠，2400mm 4輥熱粗軋機和1800～2100mm的4輥/6輥爐卷熱溫精軋機共線所組成的“1+1”式爐卷軋機生產(chǎn)線，幅寬超過1200～1500mm的雙輥鑄軋或哈茲雷特生產(chǎn)線(所需鑄軋坯料也可進行外購)，以及后續(xù)精整、退火、表面處理等生產(chǎn)線。

值得注意的是，由于帶材連續(xù)開卷進行精整的前提是其厚度應(yīng)滿足常溫下的開卷和卷取(除帶材矯直、剪切等工序可利用軋制和退火余熱進行外，其他工序反復加熱開卷、降溫和加熱卷取進行精整在工業(yè)生產(chǎn)上不切合實際，也較難實現(xiàn))。因而，在工藝上，應(yīng)將鎂板帶材在2～2.2mm厚度作為生產(chǎn)的臨界點進行有針對性的設(shè)計和控制。

熱粗軋和熱溫精軋所形成的“1+1”式爐卷軋制生產(chǎn)線的原型來自于鋼鐵行業(yè)的相應(yīng)生產(chǎn)線，該原型生產(chǎn)線如圖1所示。

利用圖1形式的“1+1”雙機架爐卷軋機進行鎂板帶的生產(chǎn)其工藝及設(shè)備設(shè)計需要注意，序號為2和12的除氧化皮裝置其設(shè)備設(shè)計應(yīng)采用集水槽裝置對高壓水進行收集后分流，避免高壓水對板坯表面打擊后二次濺落在表面導致溫降;也可采用機械干預(yù)對氧化皮破裂松動后進行高壓壓縮空氣吹掃的形式進行;序號為4和15的冷卻系統(tǒng)不能使用層流冷卻水，而應(yīng)使用空氣或惰性氣體對鎂板帶進行控溫或強制冷卻(部分需熱處理合金可采用局部層流水或水槽的方式進行)。

6 鎂板帶的精整

實現(xiàn)卷式法或帶式法軋制生產(chǎn)鎂板帶是實現(xiàn)低成本、工業(yè)化生產(chǎn)的前提條件。但其后續(xù)的精整、表面處理等工序是否能夠?qū)崿F(xiàn)以帶式法進行生產(chǎn)也非常重要。

圖1 “1+1”雙機架爐卷軋機布置型式示意圖Fig.1 Layout of a twin-stand Steckel mill

目前，國內(nèi)外鎂板帶生產(chǎn)領(lǐng)域即使在利用熱溫軋、雙輥鑄軋、擠壓和卷取等工藝實現(xiàn)了小批量鎂帶卷的試制或生產(chǎn)，但還沒有企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)鎂板帶的精整卷式法生產(chǎn)，仍然以開卷進行分切后塊式法生產(chǎn)的形式進行。

考慮到鎂板帶的性能和目前的工業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用情況，建設(shè)如鋼鐵和銅鋁板帶材相同的卷式法精整和表面處理生產(chǎn)線不僅投資高，而且技術(shù)不成熟，投資風險大。從生產(chǎn)實際出發(fā)，目前鎂板帶精整、退火、表面處理等后續(xù)生產(chǎn)線的分析及其配置建議如下所述:

(1)精整和表面處理應(yīng)盡可能的設(shè)計為板、帶共用，即在實現(xiàn)以卷式法生產(chǎn)鎂帶材的同時，利用夾送輥、料架等方式對板材進行加工;

(2)帶材精整生產(chǎn)線的設(shè)計最大厚度為4mm(試制)，常規(guī)厚度為2～2.2mm以下，厚度在此范圍以上的板帶應(yīng)采用其他生產(chǎn)工藝;

(3)根據(jù)技術(shù)特點，應(yīng)將不同的工序進行共線設(shè)置，如鎂板帶的表面清洗、修磨、切邊、敷涂保護等可共線連續(xù)進行。而板帶的縱橫剪切應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格和精整工藝流程的不同靈活設(shè)置在有關(guān)生產(chǎn)線上;

(4)在所有后續(xù)精整工序中，表面處理及修磨、退火、矯直、剪切是最基本和必不可少的。中間矯直、剪切等應(yīng)盡量布置在熱溫軋生產(chǎn)線上，以充分利用余熱來完成其工序。

7 結(jié)語

在鎂板帶應(yīng)用尚未取得跨越式發(fā)展的前提下，目前以塊式法熱溫軋、鑄軋、擠壓生產(chǎn)等方式小批量、“小打小鬧”的生產(chǎn)都顯得非常經(jīng)濟和實惠，但這顯然非長久之計。研制開發(fā)切實可行的鎂板帶工業(yè)化連續(xù)式生產(chǎn)技術(shù)與裝備是所有鎂行業(yè)及冶金設(shè)備工作者共同追求的目標，而利用爐卷軋機對鎂板帶進行生產(chǎn)是其中可以考慮的工藝路線之一。

以上內(nèi)容的論述和總結(jié)、分析和建議，無論是對鎂板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)的開發(fā)、軋制和精整設(shè)備的研制還是其生產(chǎn)線的投資建設(shè)等方面，都具有一定參考的意義。

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