軋制是生產(chǎn)鎂合金板材的主要方法之一，可靈活生產(chǎn)不同厚度和寬度的板材。軋制是塑性成形方法中制備鎂合金板材經(jīng)濟(jì)有效的方法，軋制過程可以細(xì)化晶粒，改善組織并顯著提高合金的力學(xué)性能，多年來已經(jīng)發(fā)展了許多種軋制技術(shù)。然而，目前鎂合金板材軋制技術(shù)還不成熟，軋后板材各向異性高，沖壓成形性差，邊緣開裂嚴(yán)重，材料利用率低，因此，需要通過研究鎂合金板材的軋制方法來促進(jìn)鎂合金發(fā)展。
軋制是生產(chǎn)鎂合金板材的主要方法。軋制用鎂合金坯料可以是鑄坯、擠壓坯或鍛坯。錠坯在軋制前需進(jìn)行銑面，以除掉表面缺陷。對于塑性加工性能較好的鎂合金而言，可以直接采用鑄錠進(jìn)行軋制，但為了提高其變形能力，在軋制前需進(jìn)行均勻化或固溶處理，目的是使第二相充分溶解，合金的成分和組織更加均勻，從而減小軋制過程中因不均勻變形所導(dǎo)致的材料內(nèi)部的附加應(yīng)力。對于塑性加工性能較差的鎂合金，鑄錠直接軋制較為困難，此時可以采用擠壓坯或鍛坯進(jìn)行軋制。軋制溫度是鎂合金軋制時重要的工藝參數(shù)。軋制溫度對鎂合金板材組織性的影響，其實質(zhì)是通過對軋制時的塑性變形機(jī)制和動態(tài)再結(jié)晶過程的影響而實現(xiàn)的。當(dāng)在較低的溫度下進(jìn)行軋制時，孿生是其中主要的塑性變形機(jī)制，形變組織中會產(chǎn)生密集的孿晶。此時因溫度較低而不能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，晶粒不能在變形過程中得到細(xì)化，結(jié)合后續(xù)的退火處理使其發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶才能細(xì)化晶粒。熱軋時，塑性變形在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，在變形的同時伴隨著再結(jié)晶的發(fā)生，初始的大晶粒可以通過再結(jié)晶而細(xì)化，使合金的力學(xué)性能提高。
鎂合金板材雖然生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,但技術(shù)含量和附加值高,同時也是鎂合金大量應(yīng)用的重要方向和標(biāo)志.目前,鎂合金板材的生產(chǎn)主要有以下三種方法:鑄錠熱軋開坯法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法.擠壓開坯法主要用于生產(chǎn)薄板,但板材的寬度受到限制.鑄軋法是低成本鎂合金板材生產(chǎn)工藝,但比鋁鑄軋難度要大得多,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時也存在合金元素偏析等問題,產(chǎn)品質(zhì)量不如軋制法,且目前還處于探索階段,不具備產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的條件,要實現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產(chǎn)更是難上加難.鑄錠熱軋開坯法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產(chǎn)方法,但優(yōu)點是生產(chǎn)的規(guī)格多,不僅可以生產(chǎn)鎂合金厚板材,也可以進(jìn)一步軋制成薄板材,并且可以生產(chǎn)寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應(yīng)用具戰(zhàn)略意義的標(biāo)志.但用該方法進(jìn)行板材軋制的成品率低,生產(chǎn)成本高,價格因素成為限制該工藝生產(chǎn)鎂板帶材應(yīng)用的瓶頸之一
國內(nèi)利用鑄錠熱軋開坯塊式法生產(chǎn)鎂合金板材的公司早有東北輕合金廠(目前為中鋁東北輕合金有限責(zé)任公司)和洛陽銅加工廠(目前為中鋁洛陽銅業(yè)有限公司,簡稱中鋁洛銅),以及后來的洛陽華凌/鑫友鎂業(yè)公司、營口銀河鎂鋁合金有限公司、西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司等.其中,中鋁洛銅在研發(fā)、工藝技術(shù)、合號開發(fā)、生產(chǎn)和市場供應(yīng)等方面都走在前列.截至目前,中鋁洛銅已向國內(nèi)外的航空航天及軍事領(lǐng)域、民用市場、生產(chǎn)教學(xué)等供應(yīng)了10 000 t左右的鎂合金板帶材.一直到上世紀(jì)末,國內(nèi)可生產(chǎn)鎂板帶的企業(yè)一家,為我國軍工與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn).
目前在開發(fā)鎂合金板帶材熱軋開坯并進(jìn)行卷式法生產(chǎn)方面有代表性的企業(yè)為遼寧省營口銀河鎂鋁合金有限公司.該企業(yè)的主要目標(biāo)是制備幅寬超過1 500 mm的鎂合金板材,并將相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用在航空、汽車及蝕刻板等領(lǐng)域.其工藝路線采用半連續(xù)鑄造扁錠+熱軋開坯+溫冷軋制,主要設(shè)備構(gòu)成如下:鎂合金熔煉鑄造設(shè)備、熱風(fēng)循環(huán)鑄錠加熱爐、1 725 mm四輥可逆熱軋機(jī)、1 650 mm六輥可逆溫冷軋機(jī)、矯直精整及表面磨砂機(jī)列、熱處理爐等.其熱軋機(jī)原規(guī)劃設(shè)計有左右卷取加熱爐進(jìn)行熱溫軋卷式法生產(chǎn),但由于技術(shù)及工藝受限因素較多,實際生產(chǎn)線并未進(jìn)行該項配置.其生產(chǎn)線通過將熱軋機(jī)和溫冷軋機(jī)串聯(lián),中間布置輥道在線加熱爐,進(jìn)而形成連軋模式.同時熱軋機(jī)組配備有兩組熱風(fēng)循環(huán)加熱爐、兩組中頻感應(yīng)式快速補熱爐,溫冷軋機(jī)組配備有中頻感應(yīng)式快速補熱爐、機(jī)前加熱爐等加熱和補熱設(shè)備.終實現(xiàn)了鎂合金生產(chǎn)試驗性或小批量的溫冷軋終產(chǎn)品成卷技術(shù).但由于鎂合金金屬變形特性、工藝技術(shù)、生產(chǎn)裝備等諸多因素的限制或不成熟,公司在連續(xù)多道次卷式法往復(fù)軋制、后續(xù)帶式法精整、板形及表面質(zhì)量在線控制、工業(yè)化批量穩(wěn)定生產(chǎn)等方面都還未形成技術(shù)的真正突破.公司生產(chǎn)的產(chǎn)品仍以塊式法熱軋中厚板為主
近年來,很多鎂合金生產(chǎn)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計院相關(guān)技術(shù)人員都在考慮利用鋼鐵行業(yè)成熟使用的爐卷軋機(jī),進(jìn)行鎂合金熱溫軋板帶的卷式法生產(chǎn),主要是考慮到爐卷軋機(jī)能夠在加熱或保溫狀態(tài)下實現(xiàn)熱變形溫度范圍窄、軋制容易開裂金屬的卷式法生產(chǎn).而且一些生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)在爐卷軋機(jī)上實現(xiàn)了有色金屬板帶,如鈦及鈦合金的試驗性軋制及工業(yè)化批量生產(chǎn).但截至到目前,世界范圍內(nèi)還未有以熱軋開坯方式在爐卷軋機(jī)上實現(xiàn)熱溫卷式法軋制的試驗、試軋或生產(chǎn)的實踐和報道.而“爐卷狀態(tài)”下溫軋鎂合金帶材的試驗、試制僅局限在來料為鑄軋帶坯時.
國內(nèi),重慶市應(yīng)用技術(shù)有限公司和鎂合金生產(chǎn)企業(yè)合作,利用300 mm×800 mm/650 mm×780 mm四輥不可逆簡易爐卷軋機(jī)對雙輥鑄軋帶坯進(jìn)行熱溫軋制進(jìn)行鎂合金薄板帶的生產(chǎn),年產(chǎn)量約50 t.山西聞喜銀光鎂業(yè)集團(tuán)利用在傳統(tǒng)冷軋機(jī)組左右卷取機(jī)上加保溫罩的方式,對該公司生產(chǎn)的600 mm寬度鑄軋帶坯進(jìn)行溫冷軋的加熱減薄軋制.
在國外,美國法塔亨特公司2010年設(shè)計制造了一套類似于鋼鐵行業(yè)使用的爐卷軋機(jī)中試生產(chǎn)線,該公司和橡樹嶺國家實驗室、英國伊利可創(chuàng)鎂業(yè)公司進(jìn)行合作,對鎂合金板帶進(jìn)行熱溫軋卷式法生產(chǎn),并實現(xiàn)了來料厚度12.7 mm以下、寬度250 mm以下的鑄軋卷的試驗性軋制.值得注意的是,該中試線核心部件左右卷取加熱爐與鋼鐵行業(yè)大的不同是能實現(xiàn)整卷上、卸料,也就意味著加熱爐罩和卷取機(jī)具備分離進(jìn)而實現(xiàn)在/離線模式,其相關(guān)開卷取輔助設(shè)備也相對復(fù)雜.同時,法塔亨特公司認(rèn)為,爐卷狀態(tài)熱溫軋不僅適用于來料為鑄軋帶坯,也可以進(jìn)行鑄錠熱軋開坯后的連續(xù)化卷式法生產(chǎn),但公司并未進(jìn)行該項工藝的實踐
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