CN108384998A - 3003合金半硬态板带材加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供3003合金半硬态板带材加工工艺，涉及冷轧加工技术领域。涉及3003合金半硬态板带材加工工艺，包括采用熔炼、连续铸轧、冷轧、退火的加工方式，进行铝合金的熔炼和冷轧，整个生产流程短，加工成本低；加工成的坯料，抗拉强度及延伸率等性能良好，其抗拉强度≥160Mpa，延伸率≥7％，产品纵、横向折弯无裂纹，可满足铝制箱包、机柜及部分冲压产品需求。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧加工技术领域，尤其是涉及3003合金半硬态板带材加工工艺。
背景技术
铝是地壳内含量最丰富的金属元素，其含量约占地壳总质量的 8.8％。自然界的铝都是化合物形式存在，地壳中的铝的70％左右是以 AL2O3的形式存在于自然界。AL2O3经电解后可生产出金属铝。
铝的密度小，大约是铁的1/3，具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材和板材，抗腐蚀性能好。单纯铝的强度低，只有通过添加一定的合金元素和独特的加工工艺及热处理等方法进行强化。
铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化工工业、日常生活用品中已大量应用。制品广泛应用在包装业、交通运输业、建筑业。
3003铝合金可用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道、型材。
但随着对产品性能要求的进一步提升，3003合金板带材常规加工方式已无法满足社会需求。
鉴于此，为获得高强度、高延展性的3003合金半硬态板带材，亟需一种新型加工工艺。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种3003合金半硬态板带材加工工艺，通过在合金中添加Mg元素，来提高其抗拉强度；通过增大 Al－5Ti－B晶粒细化线杆的添加量，改善铸轧产品的内部组织结构，改进其机械性能；通过改进冷轧工艺，取消常规的中间退火，采用成品退火，通过精确控制退火温度，达到控制成品机械性能的目的。
本发明提供的一种3003合金半硬态板带材加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：选取原料，放入熔炼炉中；
优选的，原料为铝锭和废料，其中，废料量不超过原料总量的 30％；
步骤B：对熔炼炉进行升温，将上述原料依次进行熔炼、合金化、精炼和倒炉，得到合金熔体；
步骤C：对上述步骤B得出的合金熔体进行合金元素的搭配，以获得所需性能；
步骤D：对熔炼炉再次升温，将步骤C获得的经处理的合金熔体进行搅拌和精炼，同时加入精炼剂，精炼后扒渣；
步骤E：在上述步骤D的扒渣完成后加入镁锭，
优选的，将带有镁锭的合金熔体进行检测，检测合格后，将炉料转至静置炉进行静置，在静置炉只扒去表面浮渣；
步骤F：进行连续铸轧前的准备工作，设定相应的设备参数及工序；
优选的，设备参数及工序包括炉料温度、烘烤过滤箱、连接保温炉放流口至过滤箱之间流槽、制作并安装铸嘴、铸轧辊磨削、调辊缝、进行轧辊表面处理、连接过滤箱至前箱段流槽、设定放流立板及工艺参数以及设定正常生产铸轧机运行工艺参数；
步骤G：对步骤E获得的合金熔体进行连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成(6.8～7.2)×(1260～1460)的板带，再经过剪切、卷取成为铸轧坯料；
步骤H：采用冷轧机将上述步骤G获得的铸轧坯料经多个加工道次轧制为1.2mm厚度的冷轧坯料，加工道次结束后，对冷轧坯料进行低温不完全退火。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤B中，将铝锭及废料加入到火焰反射炉中进行熔化，熔化过程中进行多次搅拌至炉内底部料搅拌均匀，在熔炉温度升至720～730℃后，取出合金熔体，进行成分分析。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤C中，具体参照如下公式进行合金元素的搭配：
合金元素/kg＝(M－检测含量)＊炉料重量(吨)＊N；
其中，M和N均为定量值；
当合金元素为铁剂时，M＝0.5，N＝14；当合金元素为铜剂时，M＝0.1， N＝14；当合金元素为锰剂时，M＝1.1，N＝14；当合金元素为速溶硅时， M＝0.25，N＝10；当合金元素为镁锭时，M＝0.1，N＝10。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤D中，熔炼炉需升温至740～755℃，精炼时间为30分钟，所需精炼剂用量为30Kg，精炼时氩气压力控制在0.45Mpa。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤F中，铸嘴与轧辊的间隙控制在0.5mm以内。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤F中，放流立板及工艺参数包括：立板预载：800T/800T、前箱温度：720～740℃、立板跑渣速度：1.6m/min以上、铸轧区50～55mm、运行状态铸嘴距上/下辊间隙比4∶6。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤H中，铸轧坯料依次经过如下加工道次进行厚度加工，即7mm、4.7mm、3.1mm、2.1mm 后进行重卷切边，而后经过1.6mm、1.2mm以获得所需成品，而后进行成品退火，即低温不完全退火。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤H中，冷轧机内设置有冷轧开坯辊和工作辊，冷轧开坯辊的粗糙度为Ra0.8μm；工作辊的凸度为0.03mm。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤H中，冷轧机工作中需要加入轧制油添加剂，轧制油添加剂的含量为7～8％。
在上述任一技术方案中，进一步地，在上述步骤H中，加工道次结束后进行成品低温不完全退火；优选的，在退火前，需在铝卷内安装测温装置；铝卷入炉后，退火炉360℃炉气保温，当金属测温达到 320℃后，改炉气330℃保温4h。
本发明的有益效果如下：
采用本发明的3003合金半硬态板带材加工工艺，包括如下步骤：步骤A：选取原料，放入熔炼炉中；优选的，原料为铝锭和废料，其中，废料量不超过原料总量的30％；步骤B：对熔炼炉进行升温，将上述原料依次进行熔炼、合金化、精炼和倒炉，得到合金熔体；步骤 C：对上述步骤B得出的合金熔体进行合金元素的搭配，以获得所需性能；步骤D：对熔炼炉再次升温，将步骤C获得的经处理的合金熔体进行搅拌和精炼，同时加入精炼剂，精炼后扒渣；步骤E：在上述步骤D的扒渣完成后加入镁锭；优选的，将带有镁锭的合金熔体进行检测，检测合格后，将炉料转至静置炉进行静置，在静置炉只扒去表面浮渣；步骤F：进行连续铸轧前的准备工作，设定相应的设备参数及工序；优选的，设备参数及工序包括炉料温度、烘烤过滤箱、连接保温炉放流口至过滤箱之间流槽、制作并安装铸嘴、铸轧辊磨削、调辊缝、进行轧辊表面处理、连接过滤箱至前箱段流槽、设定放流立板及工艺参数以及设定正常生产铸轧机运行工艺参数；步骤G：对步骤 E获得的合金熔体进行连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成(6.8～ 7.2)×(1260～1460)的板带，再经过剪切、卷取成为铸轧坯料；步骤H：采用冷轧机将上述步骤G获得的铸轧坯料经多个加工道次轧制为1.2mm厚度的冷轧坯料，加工道次结束后，对冷轧坯料进行低温不完全退火；综上，本发明的3003合金半硬态板带材加工工艺主要采用熔炼、连铸连铸、冷轧、退火的加工方式，整个生产流程短，加工成本低；加工成的坯料，抗拉强度及延伸率等性能良好，其抗拉强度≥160Mpa，延伸率≥7％，产品纵、横向折弯无裂纹，可满足铝制箱包、机柜及部分冲压产品需求。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明的3003合金半硬态板带材加工工艺的技术方案进行实施例的描述。
实施例
本实施例的具体实施方式如下：
本实施例提供的一种3003合金半硬态板带材加工工艺，包括如下步骤：
步骤A：选取原料并放入熔炼炉中，即铝锭和废料，其中，废料量不超过原料总量的30％。
步骤B：对熔炼炉进行升温，将上述原料依次进行熔炼、合金化、精炼和倒炉。
步骤C：对上述步骤B得出的合金熔体进行合金元素的搭配，以获得所需性能。
需要说明的是，为了获得所需性能的合金熔体，将铝锭及废料加入到火焰反射炉中进行熔化，化料过程中需要3～4次搅拌；搅拌要将炉内底部料搅拌均匀，搅拌4～6分钟，在熔炉温升至720～730℃后，取合金样，进行成分分析，并配合金、配合金元素包括Fe、Cu、Mn、Si和Mg，具体进行熔炼过程中，需要分别加入铁剂、铜剂、锰剂、速溶硅和镁锭，具体计算公式如下：
铁剂/kg＝(0.50－检测含量)×炉料重量(吨)×14；
铜剂/kg＝(0.10－检测含量)×炉料重量(吨)×14；
锰剂/kg＝(1.10－检测含量)×炉料重量(吨)×14；
速溶硅/kg＝(0.25－检测含量)×炉料重量(吨)×10；
镁锭/kg＝(0.10－检测含量)×炉料重量(吨)×10；
需要注意的是：镁锭需在精炼扒渣结束后，使用专用工具，将其直接压入铝液内部熔化，以避免燃烧或爆炸。
步骤D：对熔炼炉再次升温，将步骤C获得的经处理的合金熔体进行搅拌和精炼，同时加入精炼剂，精炼后扒渣。
需要说明的是，本步骤D中需要将熔炼炉升温至740～755℃、搅拌、精炼：精炼时间30分钟、所需精炼剂用量30Kg，使用喷粉机加入，精炼时氩气压力控制在0.45Mpa，并要求精炼管口在炉底均匀拖动。
步骤E：在上述步骤D的扒渣完成后加入镁锭，再次取合金样检测合格后，将炉料转至静置炉进行静置，在静置炉不进行任何操作，只扒去表面浮渣。
步骤F：进行连续铸轧前的准备工作，设定炉料温度、烘烤过滤箱、连接保温炉放流口至过滤箱之间流槽、制作并安装铸嘴、铸轧辊磨削、调辊缝、进行轧辊表面处理、连接过滤箱至前箱段流槽、设定放流立板及工艺参数以及设定正常生产铸轧机运行工艺参数。
需要说明的是，本步骤F中连续铸轧前的准备工作具体为：
一、立板前静置炉料温设置为780℃、炉膛温度设定为880℃。
二、过滤箱使用泡沫陶瓷过滤板过滤生产、使用40目和30目泡沫陶瓷过滤板生产；30目装第一级、40目第二级、过滤板安装后充分烘烤1小时左右。
三、连接保温炉放流口至过滤箱之间流槽。
四、制作并安装铸嘴：在嘴片唇口处刷不粘铝涂料，前沿15mm 范围，铸嘴开口10mm。
五、铸轧辊磨削：轧辊预磨中凸0.26mm、轧辊粗糙度0.8um。
六、调辊缝：辊缝调整和检查时，要求轧辊辊面温度为室温。测量辊缝采用300mm以上长度的完整平直的铝钛硼线杆进行测量，两边同时进行，用千分尺测量同时通过轧制区域的线杆厚度值即为辊缝值、辊缝大小为5.2mm。
七、辊缝调整完后、进行轧辊表面处理：先用洗涤剂清洗轧辊表面防锈油，再用液化气烘烤轧辊表面。
八、铸嘴、轧辊间隙控制在0.5mm。
九、连接过滤箱至前箱段流槽。
十、放流立板及工艺参数：立板预载：800T/800T、前箱温度： 720～740℃、立板跑渣速度：1.6m/min以上、铸轧区50～55mm、运行状态铸嘴距上/下辊间隙比4∶6。
十一、正常生产铸轧机运行工艺参数：保温炉料温：750℃，前箱温度：705～710℃；轧辊速度：0.80m/min；Al－5Ti－B线杆进给量6kg/吨；卷取张力：9.0T；板形数据：中凸度≤0.3～1％、纵向厚差≤0.10mm、两边厚差≤0.04mm。
步骤G：对步骤E获得的合金熔体进行连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成(6.8～7.2)×(1260～1460)的板带，再经过剪切、卷取成为铸轧坯料。
步骤H：采用冷轧机将上述步骤G获得的铸轧坯料经多个加工道次轧制为1.2mm厚度的冷轧坯料，加工道次结束后，对冷轧坯料进行低温不完全退火。
需要说明的是，在本步骤H中，铸轧坯料依次经过如下加工道次进行厚度加工，即7mm、4.7mm、3.1mm、2.1mm后进行重卷切边，而后经过1.6mm、1.2mm以获得所需成品，而后进行成品退火，即低温不完全退火；对冷轧开坯辊粗糙度Ra0.8μm；轧制油添加剂含量7～8％；工作辊凸度0.03mm；冷轧轧制到成品道次后进行成品低温不完全退火，在退火前，需在铝卷内安装测温装置；铝卷入炉后，退火炉 360℃炉气保温，当金属测温达到320℃后，改炉气330℃保温4h。
采用本实施例的3003合金半硬态板带材加工工艺，采用熔炼、连铸连铸、冷轧、退火的加工方式，整个生产流程短，加工成本低；加工成的坯料，抗拉强度及延伸率等性能良好，其抗拉强度≥160Mpa，延伸率≥7％，产品纵、横向折弯无裂纹，可满足铝制箱包、机柜及部分冲压产品需求；具体为，通过在合金中添加Mg元素，来提高其抗拉强度；通过增大Al－5Ti－B晶粒细化线杆的添加量，改善铸轧产品的内部组织结构，改进其机械性能。
通过改进冷轧工艺，取消常规的中间退火，采用成品退火，通过精确控制退火温度，达到控制成品机械性能的目的，所获得的合金成分如下表1所示：
表1.合金成分
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：选取原料，放入熔炼炉中；
优选的，原料为铝锭和废料，其中，废料量不超过原料总量的30％；
步骤B：对熔炼炉进行升温，将上述原料依次进行熔炼、合金化、精炼和倒炉，得到合金熔体；
步骤C：对上述步骤B得出的合金熔体进行合金元素的搭配，以获得所需性能；
步骤D：对熔炼炉再次升温，将步骤C获得的经处理的合金熔体进行搅拌和精炼，同时加入精炼剂，精炼后扒渣；
步骤E：在上述步骤D的扒渣完成后加入镁锭；
优选的，将带有镁锭的合金熔体进行检测，检测合格后，将炉料转至静置炉进行静置，在静置炉只扒去表面浮渣；
步骤F：进行连续铸轧前的准备工作，设定相应的设备参数及工序；
优选的，设备参数及工序包括炉料温度、烘烤过滤箱、连接保温炉放流口至过滤箱之间流槽、制作并安装铸嘴、铸轧辊磨削、调辊缝、进行轧辊表面处理、连接过滤箱至前箱段流槽、设定放流立板及工艺参数以及设定正常生产铸轧机运行工艺参数；
步骤G：对步骤E获得的合金熔体进行连续铸轧，在铸轧区内实现铸造、轧制变形，将经在线晶粒细化、除气、过滤除渣后的铝合金熔体铸轧成(6.8～7.2)×(1260～1460)的板带，再经过剪切、卷取成为铸轧坯料；
步骤H：采用冷轧机将上述步骤G获得的铸轧坯料经多个加工道次轧制为1.2mm厚度的冷轧坯料，加工道次结束后，对冷轧坯料进行低温不完全退火。
2.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤B中，将铝锭及废料加入到火焰反射炉中进行熔化，熔化过程中进行多次搅拌至炉内底部料搅拌均匀，在熔炉温度升至720～730℃后，取出合金熔体，进行成分分析。
3.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤C中，具体参照如下公式进行合金元素的搭配：
合金元素/kg＝(M－检测含量)＊炉料重量(吨)＊N；
其中，M和N均为定量值；
当合金元素为铁剂时，M＝0.5，N＝14；当合金元素为铜剂时，M＝0.1，N＝14；当合金元素为锰剂时，M＝1.1，N＝14；当合金元素为速溶硅时，M＝0.25，N＝10；当合金元素为镁锭时，M＝0.1，N＝10。
4.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤D中，熔炼炉需升温至740～755℃，精炼时间为30分钟，所需精炼剂用量为30Kg，精炼时氩气压力控制在0.45Mpa。
5.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤F中，铸嘴与轧辊的间隙控制在0.5mm以内。
6.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤F中，放流立板及工艺参数包括：立板预载：800T/800T、前箱温度：720～740℃、立板跑渣速度：1.6m/min以上、铸轧区50～55mm、运行状态铸嘴距上/下辊间隙比4∶6。
7.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤H中，铸轧坯料依次经过如下加工道次进行厚度加工，即7mm、4.7mm、3.1mm、2.1mm后进行重卷切边，而后经过1.6mm、1.2mm以获得所需成品，而后进行成品退火，即低温不完全退火。
8.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤H中，冷轧机内设置有冷轧开坯辊和工作辊，冷轧开坯辊的粗糙度为Ra0.8μm；工作辊的凸度为0.03mm。
9.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤H中，冷轧机工作中需要加入轧制油添加剂，轧制油添加剂的含量为7～8％。
10.根据权利要求1所述的3003合金半硬态板带材加工工艺，其特征在于，在上述步骤H中，加工道次结束后进行成品低温不完全退火；
优选的，在退火前，需在铝卷内安装测温装置；铝卷入炉后，退火炉360℃炉气保温，当金属测温达到320℃后，改炉气330℃保温4h。
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