鋁(Al)是重要的輕金屬。鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅。自然界的含鋁礦物約有250種, 最常見的是硅鋁酸鹽及其風(fēng)化產(chǎn)物(黏土)。我國已探明的鋁土礦, 除個別地區(qū)外都為低鐵高鋁的一水硬鋁石, 雜質(zhì)主要是高嶺石中的SiO2和少量的Fe2O3、 TiO2。鋁土礦經(jīng)化學(xué)處理后提煉出氧化鋁供原鋁生產(chǎn)。原鋁生產(chǎn)屬鋁冶煉范圍, 主要是化學(xué)過程。目前原鋁生產(chǎn)是采用熔鹽電解法, 在鋁電解槽內(nèi)將冰晶石與氧化鋁等鹽類熔體通大電流的直流電, 使氧化鋁還原得到液態(tài)鋁。

熔煉和鑄軋生產(chǎn)屬金屬材料加工范圍, 主要是物理過程。其基礎(chǔ)理論是金屬物理學(xué), 對于鋁材生產(chǎn)而言, 除了注重其化學(xué)成分之外, 還要關(guān)注其純潔度及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu), 因為金屬的化學(xué)成分和潔凈度及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)直接影響到鋁材的性能。在熔鑄生產(chǎn)過程中, 對鋁液要進(jìn)行嚴(yán)格的精煉和晶粒細(xì)化等處理。

鋁及鋁合金熔煉是使金屬合金化的一種方法。熔煉是采用加熱的方式改變金屬物態(tài), 使基本金屬和合金化組元按照要求的配比熔化成成分均勻的熔體, 并使其滿足內(nèi)部純潔度、 熔體溫度和其他特定條件的一種工藝過程。熔體的品質(zhì)對鋁材的加工性能和最終使用性能產(chǎn)生決定性的影響, 如果熔體品質(zhì)先天不足, 將給制品的使用帶來潛在的危險, 故熔煉是對加工制品的品質(zhì)起到支配作用的一道關(guān)鍵工序。因此, 必須在合金成分、 爐溫控制、 熔體凈化等基本環(huán)節(jié)上遵循技術(shù)條件, 嚴(yán)守工藝紀(jì)律, 精心操作, 才能夠得到成分合格、 組織均勻、 晶粒細(xì)小、 氣體和夾渣含量在規(guī)定范圍之內(nèi)的優(yōu)質(zhì)鋁板。

鋁合金連續(xù)鑄軋是將鋁熔體通過供料嘴從鑄軋輥的一側(cè)源源不斷地供應(yīng)進(jìn)入到鑄軋區(qū)(從供料嘴前沿到鑄軋輥中心線之間的距離稱之為鑄軋區(qū)), 之后立即與兩個相轉(zhuǎn)動的被水冷卻的鑄軋輥相遇, 熔體金屬鋁的熱量不斷從垂直于鑄軋輥輥面的方向傳遞到鑄軋輥中, 使附著在鑄軋輥表面的熔體金屬鋁的溫度急劇下降, 熔體金屬鋁在鑄軋輥表面被冷卻、 結(jié)晶、 凝固。隨著鑄軋輥的不斷轉(zhuǎn)動, 熔體金屬鋁的熱量繼續(xù)向鑄軋輥中傳遞, 并不斷被鑄軋輥中的冷卻水帶走, 晶體不斷向熔體中生長, 凝固層隨之增厚。當(dāng)兩側(cè)凝固層厚度隨著鑄軋輥的轉(zhuǎn)動逐漸增加, 并在兩個鑄軋輥中心線以下相遇時, 即完成了鑄造過程, 并隨之受到這兩個鑄軋輥對其凝固組織的軋制作用, 并以一定的軋制加工率, 使熔體金屬鋁被鑄造、 軋制成鑄軋板。

我國的鋁板帶雙輥連續(xù)鑄軋工藝技術(shù)研究開發(fā)工作始于1963年10月, 1964年9月在東北輕合金加工廠生產(chǎn)出10 mm厚鑄軋板, 1965年生產(chǎn)出來的鑄軋板寬為700 mm, 1982年在華北鋁加工廠研制成功650 mm×1 600 mm雙輥式連續(xù)軋機。經(jīng)過近40年的努力, 鋁板帶雙輥連續(xù)鑄軋工藝技術(shù)在我國得到迅速推廣和普及, 涿神公司、 洛陽有色金屬加工設(shè)計研究院等經(jīng)過吸收消化國外先進(jìn)技術(shù), 在開發(fā)設(shè)計和制造方面做了許多工作。1995年我國第一臺960 mm×1 550 mm大型雙輥式連續(xù)鑄軋機在華北鋁業(yè)有限公司正式投入使用。

截至2007年底, 我國鋁板帶雙輥連續(xù)鑄軋機共有400余條, 板帶總生產(chǎn)能力達(dá)到4 000 kt/a。

鋁板帶雙輥連續(xù)鑄軋工藝技術(shù)的優(yōu)勢是:

(1)投資少, 見效快, 投資回收期短, 對于中小型鋁板帶軋制廠是可行的。

(2)金屬通過量大, 可以將回收廢料作為原料, 生產(chǎn)成本低廉, 在價格上頗具競爭力。

(3)相當(dāng)明顯地減少了鋁水—鑄塊—熱軋板帶或重軋的時間, 省去了鑄塊、 銑面、 開坯等工序, 提高了勞動生產(chǎn)率。

(4)降低了由于熱軋所需的一系列工序的能耗。

(5)雙輥連續(xù)鑄軋工藝的生產(chǎn)線配置合理, 結(jié)構(gòu)緊湊, 方便操作。