CN101182610A - 一种百叶窗用铝合金材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种百叶窗用铝合金材及其制造方法，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti和其它杂质，这些组份的重量含量如下：Si：0.1～0.6％，Fe：0.1～0.8％，Cu：0.05～0.25％，Mn：0.8～1.5％，Mg：0.8～1.3％，Zn：不大于0.25％；Ti：不大于0.1％，其它杂质的单个重量含量不大于0.05％，其它杂质合计重量含量不大于0.15％，铝余量。本发明的百叶窗用铝合金材及其制造方法具有如下优点：产品性能稳定，指标满足百叶窗铝材的标准要求，抗拉强度与延伸率均较高，板形和板面质量良好，而且加工相对容易，成本低廉，废料再利用程度高。

Description

一种百叶窗用铝合金材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金材及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种的百叶窗用铝合金材及其制备方法。

背景技术

随着人们生活家居方式日益丰富多样，堪与塑料窗帘、布窗帘并驾齐驱的百叶窗产品，正在逐步占领和扩大其市场。百叶窗优点在于可以调节光线入射角度，抵挡部分紫外线，使室内的自然光富有变化，同时可以在内外视线隔开的情况下，透光透气，营造温馨宜人的居住空间。

目前市场上百叶窗材质主要以铝合金、彩钢、PVC料为主，而铝合金因为其硬度较高、重量轻、不老化、彩涂后美观实用而受到市场青睐，市场需求越来越旺盛。但传统百叶窗铝合金的加工硬度过高，塑性差，加工难度相对较大，产品价格明显高于同类铝合金的普通板带材产品，从而影响到其推广使用。

目前行业标准YS/T 621-2007规定：5052百叶窗铝带材的抗拉强度下限为285Mpa，延伸率下限为1％。根据目前百叶窗铝材标准规定，市场上百叶窗铝材主要以5052、5182铝合金为主，厚度在0.13-0.25mm之间，供货状态基本为H19。但是，上述5字头系列合金Mg含量较高，虽然可以取得良好的强度性能，但同时也导致轧制过程中轧制力等参数较高，实际轧制过程中较难控制轧制力等参数，导致加工困难、成本高，影响市场占有率和推广使用。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种百叶窗用铝合金材及其制造方法，其具有如下优点：产品性能稳定，指标满足百叶窗铝材的标准要求，抗拉强度与延伸率均较高，板形和板面质量良好，而且加工相对容易，成本低廉，废料再利用程度高。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种百叶窗用铝合金材，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti和其它杂质，这些组份的重量含量如下：Si：0.1～0.6％，Fe：0.1～0.8％，Cu：0.05～0.25％，Mn：0.8～1.5％，Mg：0.8～1.3％，Zn：不大于0.25％；Ti：不大于0.1％，其它杂质的单个重量含量不大于0.05％，其它杂质合计重量含量不大于0.15％，铝余量。

经过实测，本发明的铝板带在通常百叶窗的规定交货状态下，其抗拉强度范围为310～350Mpa、延伸率为1.5～4％，完全满足百叶窗铝材的标准要求；而且对本发明材质安排如下对比实验：与5052合金同等热轧条件下的坯料，采用相同辊型进行冷轧，取25％加工率，本发明材质合金的轧制力为500T，5052合金的轧制力为520T，两者轧制力需求相差20T。实践中，轧制力减少20T对于设备操作稳定性、质量稳定性均具有显著意义。由上实验可见：本发明材质加工过程相对容易。

本发明采用独特成分的铝合金经过本发明特色的冷热加工后，制得本发明的百叶窗用铝合金材。本发明的百叶窗用铝合金材的质量，在同等交货状态以及厚度下与5052等5字头系列铝合金相当：成品性能稳定，表面优良，无气孔夹渣等冶金缺陷。而且在轧制过程中，本发明合金原料的轧制硬化等加工力度小于传统5052合金，轧制相对较易、加工更容易、制造成本更低；本发明铝合金材质替代传统5052合金生产百叶窗，实现了产品性能，降低了生产难度，传统的5052牌号Mg含量虽然很高2.2-2.8％，但其Mn只限于0.10％以下，只能消耗与其成分接近的废料，而本发明化学成分中Mn、Mg元素范围都较宽且相对平衡，从而促进了含锰、镁废料或复化锭的再利用，具有显著的经济效益和社会效益。

本发明百叶窗用铝合金材还进一步包括如下的具体改进：

所述铝材的成品厚度为0.12～0.15mm。

所述铝材的抗拉强度范围为310～350Mpa、延伸率为1.5～4％。

相应地，本发明的另一相关技术解决方案是一种如上所述百叶窗用铝合金材的制造方法，该制造方法包括如下步骤：A)按照所述组分含量进行调配，经熔炼、铸造制得铸锭，B)对铸锭表面进行铣削，C)对铸锭进行均热，D)热轧铸锭成为坯料，E)冷轧坯料，包括：初次冷轧、中间退火处理、再次冷轧，F)精轧制得厚度为0.12～0.15mm的成品；其中：

所述步骤B中，所述铣削为对铸锭的大面或还包括小面进行铣削；

所述步骤C，均热过程中，铸锭保温温度560～595℃，金属保温时间6～14小时；

所述步骤D，开轧温度控制在510～550℃，终轧温度控制在250～330℃，铸锭经热轧成为5.0～7.0mm的坯料；

所述步骤E，对热轧坯料进行初次冷轧，制得厚度为1.0～1.6mm的半成品，然后进行中间退火处理，所述退火处理的保温温度控制在330～370℃，金属保温时间2～6小时。

在大量实验的基础上，本发明的制造方法摸索出一系列行之有效的工艺路线和参数，能够以较低成本，在充分利用铝业废料基础上，制得产品性能稳定，指标符合百叶窗铝材的标准要求，板形和板面质量良好的百叶窗用铝合金材。

本发明制造方法还进一步包括如下的具体改进：

所述步骤D中，热轧总道次为22～26。

所述步骤E中，再次冷轧采取3～4道次连续轧制，初次冷轧与再次冷轧的总轧制道次为7～10，制得厚度为0.25～0.4mm的半成品。

所述步骤F，对冷轧铝坯进行2～4道次精轧。

在所述步骤A中，所述熔炼的温度控制在720～750℃，所述铸造温度控制在690～720℃。

所述步骤B中，对400mm以上厚度规格的铸锭，还铣削其小面；小面铣削厚度控制在大于0而小于15mm。

所述步骤A中，所述组分含量调配是在50％～100％再生铝或铝废料基础上进行的。

本发明的工艺方法，针对Mn-Mg元素为主的铝合金产生的一系列问题：熔铸过程中偏析相对严重，边部偏析瘤明显，在热轧过程中边部开裂较严重，特别是铸锭厚度增加时更加明显，同时合金硬度相对较大，在轧制过程中变形抗力大，导致后续加工过程中裂边进一步扩大，生产中频繁出现成品边部裂口无法切除，轧制过程中断带频繁等问题，分析发现裂边的主因在于表面偏析瘤以及表面析出物。于是打破常规只对铸锭大面铣削的方式，对铸锭的小面同样进行铣削，消除表面偏析瘤和杂质，减少热轧过程中的开裂从而减少整体的裂边，同时铣面尽量采取小的铣削量，确保成材率不受到影响，试验证明，裂边情况明显改善，效果显著。

影响工艺裂边的另一个重要因素是内部组织的均匀程度，为最大限度提高均匀程度，消除枝晶偏析，消除内部组织应力，改善铸锭的热加工塑性，通过试验，确定了合适的均匀化工艺，从而降低了轧件硬度，相应降低了轧制时的轧机负荷。

热轧轧制方面，相应的轧制道次必须合理，轧制道次太少，设备电机容易出现过载，道次太多将导致热量流失严重，出现轧制困难甚至无法上卷现象，同时开轧温度必须较高，本发明摸索后确定开轧温度为510～550℃，采用的工艺道次为22～26道次，同时操作方面采用较高的速度轧制以提高终轧温度，使得终轧温度控制在250～330℃，同时控制喷淋等因素确保板形不出现中松状况。

中间退火需要进行完全再结晶退火，退火温度过高，表面会出现氧化现象，经小炉退火试验，确定退火温度为330～370℃，试验后发现其性能为完全再结晶的O状态，表面未发生氧化现象。传统上为防止退火后导致的黄色油斑，通常采用先安排板面清洗油污后再中间退火的工艺以消除板面油污；由于本发明产品中间退火厚度与成品厚度相差较大，油斑预期可以消除，而且不会影响客户的使用，因此最终选择采用带材不清洗直接进行中间退火的工艺，通过试验观察，成品板面光洁，无任何油斑残留痕迹。

板形控制与性能控制方面，轧制再生材质最大的技术难题也在于板形的良好控制以及成品性能的保证，整体加工率过大将导致材料逐渐硬化以致无法加工的现象。经过实验确定进入中间退火的材质厚度为1.0mm～1.6mm，整体加工率85～92.5％，既能保证成品性能优良，又使得加工顺利。退火后各道次分配应合理保证轧制力均匀，采取的工艺调整措施为3～4道次连续轧制，料温在较高温度下轧制，从而保证打底以及轧制平衡的稳定，对于改善板形效果显著。

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

首先，超出本发明材质和/或工艺条件的规定范围(超出者以“(#)”提示之)，作出比较例1、2如下：

比较例1：

材料的化学成分(WT％)：表一

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.57	0.77	0.23	1.43	1.28	0.08	0.10	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在740℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在700℃；

(2)铸锭厚度为450mm，(#)对铸锭铣面，但只铣大面、不铣小面；热轧的开轧温度控制在530℃，终轧温度控制在280℃，轧制道次25道次，热轧坯料厚度为6.5mm；

(3)热轧坯料通过5道次冷轧轧制到厚度1.5mm的半成品，进入中间退火；

(4)中间退火温度控制在360℃，金属保温时间2小时；

(5)冷轧轧制4道次，精轧轧制2道次轧制成成品0.13mm。

比较例2：

材料的化学成分(WT％)：表二

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.22	0.43	0.08	1.05	1.12	0.02	0.05	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在730℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在710℃；

(2)铸锭厚度为450mm，铸锭大面和小面铣削后均热，均匀化保温温度时间：590℃*9h；

(3)热轧的开轧温度控制在530℃，终轧温度控制在270℃，轧制道次26道次，热轧坯料厚度为6.5mm；

(4)热轧坯料通过6道次冷轧轧制到厚度(#)0.9mm的半成品，进入中间退火；

(5)中间退火温度(#)控制在450℃，金属保温时间2小时；

(6)冷轧轧制3道次，精轧轧制3道次轧制成成品0.13mm。

具体实施方式

实施例1：

材料的化学成分(WT％)：表三

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.58	0.79	0.23	1.50	1.28	0.08	0.08	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，再生铝投入比例100％，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在710℃；

(2)铸锭厚度为450mm，铸锭大面和小面铣削后均热，均匀化保温温度和时间：565℃*13h；

(3)热轧的开轧温度控制在515℃，终轧温度控制在255℃，轧制道次25道次，热轧坯料厚度为5.5mm；

(4)热轧坯料通过4道次冷轧轧制到厚度1.6mm的半成品，进入中间退火；

(5)中间退火温度控制在360℃，金属保温时间3小时；

(6)冷轧轧制4道次，轧制方式采用连续轧制方式，精轧轧制3道次轧制成成品0.127mm。

实施例2：

材料的化学成分(WT％)：表四

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.41	0.54	0.11	1.32	1.20	0.04	0.09	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在740℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在700℃；

(2)铸锭厚度为450mm，均匀化保温温度和时间：575℃*11h，均热后对铸锭大面和小面铣削；

(3)热轧的开轧温度控制在520℃，终轧温度控制在310℃，轧制道次23道次，热轧坯料厚度为7.0mm；

(4)热轧坯料通过5道次轧制到厚度1.1mm的半成品，进入中间退火；

(5)中间退火温度控制在370℃，金属保温时间4小时；

(6)冷轧轧制3道次，轧制方式采用连续轧制方式，精轧轧制3道次轧制成成品0.14mm。

实施例3：

材料的化学成分(WT％)：表五

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.23	0.43	0.06	1.04	1.03	0.015	0.11	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好再生材料，加入熔炼炉中进行熔化，废料比例50％，熔炼温度控制在730℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成去铸锭，铸造温度控制在690℃；

(2)铸锭厚度为450mm，铸锭大面和小面铣削后均热，均匀化保温温度和时间：580℃*9h；

(3)热轧的开轧温度控制在530℃，终轧温度控制在278℃，轧制道次25道次，热轧坯料厚度为6.0mm；

(4)热轧坯料通过5道次冷轧轧制到厚度1.2mm的半成品，进入中间退火；

(5)中间退火温度控制在350℃，金属保温时间5小时；

(6)冷轧轧制3道次，轧制方式采用连续轧制方式，精轧轧制2道次轧制成成品0.15mm。

实施例4：

材料的化学成分(WT％)：表六

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Zn	其它单个杂质	其它杂质合计	Al
										0.12	0.18	0.09	0.85	0.90	0.02	0.17	≤0.05	≤0.15	余量

(1)按上述成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在735℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在695℃；

(2)铸锭厚度为450mm，铸锭大面和小面铣削后均热，均匀化保温温度和时间：590℃*7h；

(3)热轧的开轧温度控制在540℃，终轧温度控制在285℃，轧制道次26道次，热轧坯料厚度为6.5mm。

(4)热轧坯料通过5道次冷轧轧制到厚度1.3mm的半成品，进入中间退火；

(5)中间退火温度控制在330℃，金属保温时间6小时；

(6)冷轧轧制4道次，轧制方式采用连续轧制方式，精轧轧制3道次轧制成成品0.14mm。

上述比较例与实施例在轧制过程与最终成品性能检测方面的比较见表七：

                                   表七

项目	轧制状况	抗拉强度Mpa	屈服强度Mpa	延伸率％	综合评定
						比较例1	热轧坯料裂边严重，单边25mm，纵切工序正常切边无法完全切除。冷轧轧制肋部波浪明显，精轧轧制打底困难，超厚部分多，板形差。	330	300	1.5	差
比较例2	热轧坯料裂边轻微，单边5mm，纵切工序正常切边完全切除裂边。中退后表面呈现严重氧化色。冷轧精	280	260	2	差

	轧板形良好，成品表面有油斑。
						实施例1	热轧坯料裂边轻微，单边5mm以内，纵切工序正常切边完全切除裂边。冷轧精轧板形良好。	335	300	1.5	优
实施例2	热轧坯料裂边轻微，单边5mm以内，纵切工序正常切边完全切除裂边。冷轧精轧板形良好。	320	296	2.5	优
						实施例3	热轧坯料裂边轻微，单边5mm以内，纵切工序正常切边完全切除裂边。冷轧精轧板形良好。	320	296	2	优
实施例4	热轧坯料裂边轻微，单边5mm以内，纵切工序正常切边完全切除裂边。冷轧精轧板形良好。	315	290	3	优
						行业标准	牌号5052厚度0.13-0.18mm	≥290	-	≥1	-

由上测试证明：按照本发明中的工艺条件控制，可以生产出符合要求的百叶窗产品，产品表面优良，板形平直，性能优异。充分证明本发明合金生产百叶窗产品及其制造方法的可行性、优越性。

Claims (10)

1.一种百叶窗用铝合金材，其特征在于：其材质的组份包括Al、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti和其它杂质，这些组份的重量含量如下：Si：0.1～0.6％，Fe：0.1～0.8％，Cu：0.05～0.25％，Mn：0.8～1.5％，Mg：0.8～1.3％，Zn：不大于0.25％；Ti：不大于0.1％，其它杂质的单个重量含量不大于0.05％，其它杂质合计重量含量不大于0.15％，铝余量。

2.如权利要求1所述百叶窗用铝合金材，其特征在于：所述铝材的成品厚度为0.12～0.15mm。

3.如权利要求1所述百叶窗用铝合金材，其特征在于：所述铝材的抗拉强度范围为310～350Mpa、延伸率为1.5～4％。

4.一种如权利要求1一种所述百叶窗用铝合金材的制造方法，该制造方法包括如下步骤：A)按照所述组分含量进行调配，经熔炼、铸造制得铸锭，B)对铸锭表面进行铣削，C)对铸锭进行均热，D)热轧铸锭成为坯料，E)冷轧坯料，包括：初次冷轧、中间退火处理、再次冷轧，F)精轧制得厚度为0.12～0.15mm的成品；其中：

所述步骤B中，所述铣削为对铸锭的大面或还包括小面进行铣削；

所述步骤C，均热过程中，铸锭保温温度560～595℃，金属保温时间6～14小时；

所述步骤D，开轧温度控制在510～550℃，终轧温度控制在250～330℃，铸锭经热轧成为5.0～7.0mm的坯料；

所述步骤E，对热轧坯料进行初次冷轧，制得厚度为1.0～1.6mm的半成品，然后进行中间退火处理，所述退火处理的保温温度控制在330～370℃，金属保温时间2～6小时。

5.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：所述步骤D中，热轧总道次为22～26。

6.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：所述步骤E中，再次冷轧采取3～4道次连续轧制，初次冷轧与再次冷轧的总轧制道次为7～10，制得厚度为0.25～0.4mm的半成品。

7.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：所述步骤F，对冷轧铝坯进行2～4道次精轧。

8.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：在所述步骤A中，所述熔炼的温度控制在720～750℃，所述铸造温度控制在690～720℃。

9.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：所述步骤B中，对400mm以上厚度规格的铸锭，还铣削其小面；小面铣削厚度控制在大于0而小于15mm。

10.如权利要求4所述百叶窗用铝合金材的制造方法，其特征在于：所述步骤A中，所述组分含量调配是在50％～100％再生铝或铝废料基础上进行的。