铝(Al)是重要的轻金属。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。自然界的含铝矿物约有250种, 最常见的是硅铝酸盐及其风化产物(黏土)。我国已探明的铝土矿, 除个别地区外都为低铁高铝的一水硬铝石, 杂质主要是高岭石中的SiO2和少量的Fe2O3、 TiO2。铝土矿经化学处理后提炼出氧化铝供原铝生产。原铝生产属铝冶炼范围, 主要是化学过程。目前原铝生产是采用熔盐电解法, 在铝电解槽内将冰晶石与氧化铝等盐类熔体通大电流的直流电, 使氧化铝还原得到液态铝。
熔炼和铸轧生产属金属材料加工范围, 主要是物理过程。其基础理论是金属物理学, 对于铝材生产而言, 除了注重其化学成分之外, 还要关注其纯洁度及内部组织结构, 因为金属的化学成分和洁净度及内部组织结构直接影响到铝材的性能。在熔铸生产过程中, 对铝液要进行严格的精炼和晶粒细化等处理。
铝及铝合金熔炼是使金属合金化的一种方法。熔炼是采用加热的方式改变金属物态, 使基本金属和合金化组元按照要求的配比熔化成成分均匀的熔体, 并使其满足内部纯洁度、 熔体温度和其他特定条件的一种工艺过程。熔体的品质对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响, 如果熔体品质先天不足, 将给制品的使用带来潜在的危险, 故熔炼是对加工制品的品质起到支配作用的一道关键工序。因此, 必须在合金成分、 炉温控制、 熔体净化等基本环节上遵循技术条件, 严守工艺纪律, 精心操作, 才能够得到成分合格、 组织均匀、 晶粒细小、 气体和夹渣含量在规定范围之内的优质铝板。
铝合金连续铸轧是将铝熔体通过供料嘴从铸轧辊的一侧源源不断地供应进入到铸轧区(从供料嘴前沿到铸轧辊中心线之间的距离称之为铸轧区), 之后立即与两个相转动的被水冷却的铸轧辊相遇, 熔体金属铝的热量不断从垂直于铸轧辊辊面的方向传递到铸轧辊中, 使附着在铸轧辊表面的熔体金属铝的温度急剧下降, 熔体金属铝在铸轧辊表面被冷却、 结晶、 凝固。随着铸轧辊的不断转动, 熔体金属铝的热量继续向铸轧辊中传递, 并不断被铸轧辊中的冷却水带走, 晶体不断向熔体中生长, 凝固层随之增厚。当两侧凝固层厚度随着铸轧辊的转动逐渐增加, 并在两个铸轧辊中心线以下相遇时, 即完成了铸造过程, 并随之受到这两个铸轧辊对其凝固组织的轧制作用, 并以一定的轧制加工率, 使熔体金属铝被铸造、 轧制成铸轧板。
我国的铝板带双辊连续铸轧工艺技术研究开发工作始于1963年10月, 1964年9月在东北轻合金加工厂生产出10 mm厚铸轧板, 1965年生产出来的铸轧板宽为700 mm, 1982年在华北铝加工厂研制成功650 mm×1 600 mm双辊式连续轧机。经过近40年的努力, 铝板带双辊连续铸轧工艺技术在我国得到迅速推广和普及, 涿神公司、 洛阳有色金属加工设计研究院等经过吸收消化国外先进技术, 在开发设计和制造方面做了许多工作。1995年我国第一台960 mm×1 550 mm大型双辊式连续铸轧机在华北铝业有限公司正式投入使用。
截至2007年底, 我国铝板带双辊连续铸轧机共有400余条, 板带总生产能力达到4 000 kt/a。
铝板带双辊连续铸轧工艺技术的优势是:
(1)投资少, 见效快, 投资回收期短, 对于中小型铝板带轧制厂是可行的。
(2)金属通过量大, 可以将回收废料作为原料, 生产成本低廉, 在价格上颇具竞争力。
(3)相当明显地减少了铝水—铸块—热轧板带或重轧的时间, 省去了铸块、 铣面、 开坯等工序, 提高了劳动生产率。
(4)降低了由于热轧所需的一系列工序的能耗。
(5)双辊连续铸轧工艺的生产线配置合理, 结构紧凑, 方便操作。
