CN101649406B - 高强度铝合金板及其生产方法 - Google Patents

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CN101649406B CN2009100659963A CN200910065996A CN101649406B CN 101649406 B CN101649406 B CN 101649406B CN 2009100659963 A CN2009100659963 A CN 2009100659963A CN 200910065996 A CN200910065996 A CN 200910065996A CN 101649406 B CN101649406 B CN 101649406B
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Abstract

本发明涉及一种高强度铝合金板及其生产方法,铝合金板成分为Si 0.4~0.8份、Fe 0.3~0.6份、Cu 0.2~0.3份、Mn≤0.15份、Mg 1.0~1.15份、Cr 0.1~0.3份、Zn≤0.05份、Ti 0.02~0.03份,其它杂质≤0.01份,余量为Al,合计100份。生产方法包括熔炼、精炼、静置、铸造、铣面、热粗轧和热精轧、冷轧,然后进行在线连续淬火处理,炉膛温度为590~610℃,淬火速度为0.7~2.0m/min;然后二次冷轧至0.8~10mm;最后经精整和人工时效处理得到成品。本发明的板材具有强度高、耐腐蚀和焊接性能好等优点;所采用的热轧法为连续淬火的工艺,实现了开卷淬火的快速性和连续性,缩短了生产周期,有利于节能减耗,有利于推广应用。

Description

高强度铝合金板及其生产方法
一、技术领域:
[0001] 本发明涉及一种铝合金板材,特别是涉及一种高强度铝合金板及其生产方法。
二、背景技术:
[0002] 随着科学技术的进步,铝合金板材的应用越来越广,6061铝合金以其强度高、耐腐 蚀、焊接性能好等优点被广泛应用于航空、航天、船舶制造、机械设备、模具制造、电子电气、 五金制品和工艺品等行业。
[0003] 国内目前的6系铝合金加工生产周期长,生产中使用的淬火炉都是将料卷整体放 入炉内,在炉内整体加热到一定温度之后,再整体出炉急速降温,由于炉体的长度不大,料 卷在炉内静止不动,炉内也不设置辊道。采用这种整卷进炉加热再整卷出炉的淬火方法有 两个明显缺点:一是加热时材料受热不均勻,二是材料从出炉到冷却整个时间较长,造成整 个生产周期较长。
[0004] 经检索,申请号为200510031180. 0的发明公开了一种高强度高延伸率6063铝合 金及其生产方法,其生产方法是:a.熔铸:配料装炉一熔化一搅拌与扒渣一覆盖一喷射精 炼一扒渣与覆盖一静置保温一铸锭;b.挤压与热处理:均质化一空气冷却一铸锭加热一挤 压一水雾淬火一断切一冷床冷却一拉伸一矫直一人工时效处理一成品。经检测,该方法铝 合金型材的延伸率和强度均有一定程度的提高,但整个生产周期较长,能耗较高,得到的铝 合金板材的质量也不理想。
三、发明内容:
[0005] 本发明要解决的技术问题是:提供一种高强度铝合金板材,该板材具有强度高、耐 腐蚀和焊接性能好等优点;还提供了该板材的热轧法生产方法,该方法采用连续淬火的生 产工艺,实现了开卷淬火的快速性和连续性,缩短了生产周期。
[0006] 本发明的技术方案:
[0007] 一种高强度铝合金板,以重量份表示,成分中含有Si 0. 4〜0. 8份、Fe 0. 3〜0. 6 份、Cu 0. 2 〜0. 3 份、Mn ( 0. 15 份、Mg 1. 0 〜1. 15 份、Cr 0. 1 〜0. 3 份、Zn ( 0. 05 份、 Ti 0.02〜0.03份,其它杂质< 0.01份,余量为Al,合计100份。
[0008] 所述的高强度铝合金板,其中Si 0. 4〜0. 6份、Fe 0. 3〜0. 45份、Cu 0. 2〜0. 25 份、Mn 彡 0. 12 份、Mg 1. 0 〜1. 1 份、Cr 0. 1 〜0. 15 份、Zn 彡 0. 05 份、Ti 0. 02 〜0. 03 份。
[0009] 所述的高强度铝合金板,其中Si 0. 6〜0. 7份、Fe 0. 45〜0. 55份、Cu 0. 22〜 0. 28 份、Mn 彡 0. 09 份、Mg 1. 05 〜1. 12 份、Cr 0. 15 〜0. 28 份、Zn 彡 0. 03 份、Ti 0. 02 〜 0. 03 份。
[0010] 所述高强度铝合金板的生产方法包括以下步骤,
[0011] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在700〜750°C条件下熔 炼5〜8h,熔化完毕后搅拌均勻,加入Fe、Cr、Cu金属添加剂和镁锭,充分搅拌均勻,取样经 光谱分析,检查除Ti以外的各成分是否符合要求,调整元素含量,得到成分符合要求的铝合金熔体;
[0012] (2)精炼、静置将铝合金熔体在720〜740°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮 渣,然后导入静置炉再精炼一次,再静置25〜40min ;
[0013] (3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合含量要求;在线除氢;然后在 温度为690〜710°C、速度为35〜45mm/min的条件下铸造出铝合金铸锭;
[0014] (4)铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 4〜0. 8 μ m ;
[0015] (5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热14〜18h,当铸锭温度达到 480〜500°C时进行热粗轧,粗轧至厚度为30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜 14mm,终轧温度不低于260°C ;
[0016] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将坯料进行冷轧,冷轧 至3〜12mm ;
[0017] (7)在线淬火处理将料卷进行连续淬火处理,炉膛温度为590〜610°C,淬火速度 为0. 7〜2. Om/min,并要求出炉时料温度在550°C以上,出炉后立即用冷却水进行喷水淬火 处理;
[0018] (8) 二次冷轧将淬火后的卷材进行冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0019] (9)精整和人工时效处理将卷材进行清洗、板形矫直和剪切,然后进行人工时效处理。
[0020] 所述精炼是向铝合金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体 积的88〜90%。
[0021] 所述在线除氢要求除氢后的铝熔体中氢含量在0. 15ml/100g Al以下。
[0022] 所述淬火处理是将热轧坯料进行开卷淬火,淬火后卷取,从开卷到卷取的整个过 程连续在辊道上运行,淬火时所用冷却水为软化水,水温为10〜30°c。
[0023] 在所述淬火后将铝板面上的水用压缩空气吹扫干净,然后进行板形矫正,用卷取 机卷成卷,从开卷到卷取整个过程连续进行。
[0024] 所述人工时效处理时炉膛定温175士 5°C,时效时间为18h。
[0025] 本发明的积极有益效果:
[0026] (1)本发明的铝合金板属于6061系列,经检测,其抗拉强度大于295MPa,屈服强度 大于240MPa,延伸率> 6%,维氏硬度HVl > 95,和同类产品相比,具有强度高、耐腐蚀和焊 接性能好等优点。
[0027] 本发明的铝合金板的机械性能具体如下表:
[0028]
Figure CN101649406BD00041
[0029] (2)本发明的铝合金板工艺为热轧法,经过铸造、铣面、热粗轧、热精轧、在线连续 淬火,再经冷轧、精整和时效处理等工艺过程而得到产品,其中淬火工艺属于连续生产工 艺,由卷材经开卷、淬火、急速冷却、矫直到卷取可连续进行,在淬火加热时可使料卷受热均 勻,料卷从出炉到冷却的时间减少,实现了开卷淬火的快速性和连续性,缩短了生产周期, 属国内第1条连续淬火生产6系铝合金的生产工艺;和现有工艺相比,该工艺保证了材料的 不同部位机械性能的均勻性,机械性能好,同时工艺简化,生产自动化程度高,减少了人员 配备,有利于节能减耗,有利于推广应用。
四、具体实施方式:
[0030] 实施例一、一种高强度铝合金板及其生产方法
[0031] 1.高强度铝合金板各合金成分见表1,表中的数值以重量份表示,其他不可避免 的杂质含量控制在0.01份以下,余量为铝,各成分合计为100份。
[0032] 2.生产步骤:
[0033] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金一起装入熔炼炉中,在700〜750°C条件 下熔炼5〜8h,熔化完毕后搅拌均勻,加入Fe、Cr、Cu金属添加剂和镁锭再充分搅拌均勻, 取样做光谱分析看除Ti外各种成分是否符合要求,再适当调整Si、Fe、Cu、Mg、Cr的含量, 得到成分符合要求的铝合金熔体;
[0034] (2)精炼、静置将铝合金熔体在720〜740°C条件下,通入氮、氯混合气体精炼,N2 比例为88〜90%,精炼时间不少于20min,扒去熔池表面的浮渣;然后导入静置炉,在静置 炉内再进行一次如上的精炼,再扒去熔池表面的浮渣,让铝合金熔体静置25〜40min ;
[0035] (3)铸造打开静置炉下部的流眼口,在静置炉外流槽内在线连续加入铝钛硼丝,通 过调整钛丝的行走速度来保证Ti含量符合成分要求,同时通过在线除气装置来除去铝合 金熔体中的氢,除氢后铝熔体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下;在温度为690〜710°C、速 度为35〜45mm/min的条件下铸造出铝合金大铸锭;
[0036] (4)锯头、铣面用锯床锯掉铸锭尾部20〜25cm,用铣床铣去铸锭两个大面各10〜 15mm,同时保证铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面的粗糙度Ra值为0. 4〜0. 8 μ m ;
[0037] (5)热粗轧和热精轧将铸锭在推进式加热炉内加热,第一步炉气定温550〜 580°C,金属升温至535〜550°C,保温10小时,第二步定炉温490〜520°C,金属温度达 490〜510°C时,保温4〜8小时使铸锭温度达到480〜500°C时出炉进行热粗轧,厚度控制 在30〜40mm,接下来进行热精轧,根据坯料要求精轧至厚度为6. 0〜14. 0mm,终轧温度不 低于260 0C ;
[0038] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将热精轧的坯料进行 冷轧,冷轧至3〜12mm ;
[0039] (7)在线淬火处理将料卷在连续淬火炉里进行淬火处理,先将炉膛升温至590〜 610°C,再将料卷上至开卷机上,然后在展开料头与上一卷的料尾在缝合机上进行缝合,之 后开始穿带至卷取机;根据料厚薄来定机列运行速度,料厚度在3〜12mm之间,淬火速度即 机列运行速度在0. 7〜2. Om/min之间,厚料慢速,薄料快速,用手持式热电偶对刚出炉的料 卷部位测温,保证出炉时料温度在550°C以上;
[0040] 所用的淬火炉共分九个区,总长度30米,里面有16根辊道,料卷经开卷机开卷后进入炉内,连续在辊道上运行,依次进入九个区逐步加热,连续不断地出炉急速降温,直至 整个料卷运行结束。在淬火炉九个区中,炉膛入口区温度为595度,其余八个区温度设定为 600 士 2°C。
[0041] 在淬火炉出口处安装有冷却水喷淋装置,料卷一出炉立即用冷却水喷淋到上下板 面上,所用冷却水是经过软化处理的,其温度在10〜30°C之间;淬火之后遗留在板面上的 水由压缩空气通过风嘴将其吹扫干净;经吹扫干净的板面进入矫直机以矫正板形,之后由 卷取机卷成卷,从开卷到卷取的整个过程是连续的。
[0042] (8) 二次冷轧经过淬火的卷材在24h之内上机冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0043] (9)精整和人工时效处理将成品厚度的卷材在横剪机列上切掉废边,同时剪切成 客户所需规格的片材;剪切后的板材装入时效炉内进行人工时效处理,炉膛定温175°C,可 以在3〜5°C内上下浮动,时效时间为18h ;
[0044] (10)包装待时效处理后的板材冷却至室温后进行包装。
[0045] 实施例二、高强度铝合金板及其生产方法
[0046] 1.各合金成分见表1 ;
[0047] 2.生产方法同实施例一基本相同,不同之处在于工艺参数:
[0048] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在700°C条件下熔炼8h ;
[0049] (2)精炼、静置将铝合金熔体在720°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然 后静置40min;精炼时向铝合金熔体中通入氮氯混合气,氮氯混合气中氮气体积占总体积 的 90% ;
[0050] (3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合要求;在线除氢,除氢后铝熔 体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下,然后在温度为700°C、速度为40mm/min的条件下铸造出
铝合金铸锭;
[0051] (4)锯头、铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 4 μ m ;
[0052] (5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热14h,铸锭温度达到500°C时进 行热粗轧,粗轧至厚度30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜14mm,终轧温度不低 于 260 0C ;
[0053] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将热精轧的坯料进行 冷轧,冷轧至3〜12mm ;
[0054] (7)在线淬火处理将料卷在连续淬火炉里进行淬火处理,先开卷,然后淬火,淬火 后再卷取,从开卷到卷取的整个过程是连续进行,炉膛定温为590〜610°C,料卷厚度为3〜 12mm,淬火速度为0. 7〜2. Om/min,要求出炉时料温度在550°C以上,出炉后立即用软化水 冷却水进行喷水淬火处理;冷却水温度为10〜30°C。
[0055] (8) 二次冷轧将经过淬火的卷材在24h之内上机冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0056] (9)精整和人工时效处理人工时效处理,炉膛定温175士5°C,时效时间为18h。
[0057] 实施例三、高强度铝合金板及其生产方法
[0058] 1.各合金成分见表1 ;
[0059] 2.生产方法同实施例一基本相同,不同之处在于工艺参数:
[0060] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在750°C条件下熔炼5h ;
[0061] (2)精炼、静置将铝合金熔体在740°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然
6后静置40min;精炼时向铝合金熔体中通入氮氯混合气,氮氯混合气中氮气体积占总体积 的 88% ;
[0062] (3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合要求;在线除氢,除氢后铝熔 体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下,然后在温度为710°C、速度为45mm/min的条件下铸造出
铝合金铸锭;
[0063] (4)锯头、铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 4 μ m ;
[0064] (5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热16h,铸锭温度达到500°C时进 行热粗轧,粗轧至厚度30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜14mm,终轧温度不低 于 260 0C ;
[0065] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将热精轧的坯料进行 冷轧,冷轧至3〜12mm ;
[0066] (7)在线淬火处理将料卷在连续淬火炉里进行淬火处理,先开卷,然后淬火,淬火 后再卷取,从开卷到卷取的整个过程是连续进行,炉膛定温为590°C,料厚度为3〜12mm,淬 火速度为2. Om/min,要求出炉时料温度在550°C以上,出炉后立即用软化水冷却水进行喷 水淬火处理;冷却水温度为30°C。
[0067] (8) 二次冷轧将经过淬火的卷材在24h之内上机冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0068] (9)精整和人工时效处理人工时效处理,炉膛定温175°C,时效时间为18h。
[0069] 实施例四、高强度铝合金板及其生产方法
[0070] 1.各合金成分见表1 ;
[0071] 2.生产方法同实施例一基本相同,不同之处在于工艺参数:
[0072] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在720°C条件下熔炼7h ;
[0073] (2)精炼、静置将铝合金熔体在730°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然 后静置30min ;精炼时向铝合金熔体中通入氮氯混合气,氮氯混合气中氮气体积占总体积 的 89% ;
[0074] (3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合要求;在线除氢,除氢后铝熔 体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下,然后在温度为700°C、速度为40mm/min的条件下铸造出
铝合金铸锭;
[0075] (4)锯头、铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 6 μ m ;
[0076] (5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热16h,铸锭温度达到490°C时进 行热粗轧,粗轧至厚度30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜14mm,终轧温度不低 于 260 0C ;
[0077] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将热精轧的坯料进行 冷轧,冷轧至3〜12mm ;
[0078] (7)在线淬火处理将料卷在连续淬火炉里进行淬火处理,先开卷,然后淬火,淬火 后再卷取,从开卷到卷取的整个过程是连续进行,炉膛定温为600°C,料厚度为3〜12mm,淬 火速度为1. 5m/min,要求出炉时坯料温度在550°C以上,出炉后立即用软化水冷却水进行 喷水淬火处理;冷却水温度为15°C。
[0079] (8) 二次冷轧将经过淬火的卷材在24h之内上机冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0080] (9)精整和人工时效处理人工时效处理,炉膛定温175士5°C,时效时间为18h。
7[0081 ] 实施例五、高强度铝合金板及其生产方法
[0082] 1.各合金成分见表1 ;
[0083] 2.生产方法同实施例一基本相同,不同之处在于工艺参数:
[0084] (1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在740°C条件下熔炼7h ;
[0085] (2)精炼、静置将铝合金熔体在735°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣,然 后静置35min ;精炼时向铝合金熔体中通入氮氯混合气,氮氯混合气中氮气体积占总体积 的 89% ;
[0086] (3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合要求;在线除氢,除氢后铝熔 体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下,然后在温度为705°C、速度为42mm/min的条件下铸造出
铝合金铸锭;
[0087] (4)锯头、铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 6 μ m ;
[0088] (5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热17h,铸锭温度达到495°C时进 行热粗轧,粗轧至厚度30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜14mm,终轧温度不低 于 260 0C ;
[0089] (6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将热精轧的坯料进行 冷轧,冷轧至3〜12mm ;
[0090] (7)在线淬火处理将料卷在连续淬火炉里进行淬火处理,先开卷,然后淬火,淬火 后再卷取,从开卷到卷取的整个过程是连续进行,炉膛定温为595°C,料厚度为3〜12mm,淬 火速度为l.Om/min,要求出炉时坯料温度在550°C以上,出炉后立即用软化水冷却水进行 喷水淬火处理;冷却水温度为15°C。
[0091] (8) 二次冷轧将经过淬火的卷材在24h之内上机冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;
[0092] (9)精整和人工时效处理人工时效处理,炉膛定温175士5°C,时效时间为18h。
[0093] 实施例六〜二十的高强度铝合金板成分见下表1 ;例二十一〜三十:合金板成分 见表2,余量为铝,各成分合计为100份,生产方法均同实施例一,具体不再重述。
[0094] 表1实施例一〜二十中的高强度铝合金板成分
[0095]
Figure CN101649406BD00091
[0096] 表2实施例二十一〜三十中的高强度铝合金板成分
[0097]
Figure CN101649406BD00101

Claims (6)

1. 一种高强度铝合金板的生产方法,其特征是:该方法包括以下步骤,(1)熔炼将重熔用铝锭和Al-Si中间合金装入熔炼炉中,在700〜750°C条件下熔炼 5〜8h,熔化完毕后搅拌均勻,加入Fe、Cr、Cu金属添加剂和镁锭,充分搅拌均勻,取样经光 谱分析,检查除Ti以外的各成分是否符合要求,调整元素含量,得到成分符合要求的铝合 金熔体;(2)精炼、静置将铝合金熔体在720〜740°C下精炼,精炼时间不少于20min,扒浮渣, 然后导入静置炉再精炼一次,再静置25〜40min ;(3)铸造在线连续加入铝钛硼丝,使钛成分含量符合含量要求;在线除氢;然后在温 度为690〜710°C、速度为35〜45mm/min的条件下铸造出铝合金铸锭;(4)铣面铣面后刀痕深度彡0. 2mm,大面粗糙度Ra为0. 4〜0. 8 μ m ;(5)热粗轧和热精轧将铝合金铸锭在加热炉内加热14〜18h,当铸锭温度达到 480〜500°C时进行热粗轧,粗轧至厚度为30〜40mm ;然后进行热精轧,精轧至厚度为6〜 14mm,终轧温度不低于260°C ;(6)冷轧当热精轧坯料大于12mm或者成品厚度小于3mm时,将坯料进行冷轧,冷轧至 3 〜12mm ;(7)在线淬火处理将料卷进行连续淬火处理,炉膛温度为590〜610°C,淬火速度为 0. 7〜2. Om/min,并要求出炉时料温度在550°C以上,出炉后立即用冷却水进行喷水淬火处 理;(8) 二次冷轧将淬火后的卷材进行冷轧,冷轧至0. 8〜IOmm ;(9)精整和人工时效处理将卷材进行清洗、板形矫直和剪切,然后进行人工时效处理;所述高强度铝合金板,以重量份表示,成分为Si 0.4〜0.8份、Fe 0. 3〜0. 6份、Cu 0. 2 〜0. 3 份、Mn 彡 0. 15 份、Mg 1. O 〜1. 15 份、Cr 0. 1 〜0. 3 份、Zn 彡 0. 05 份、Ti 0. 02 〜 0. 03份,其它杂质< 0.01份,余量为Al,合计100份。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金板的生产方法,其特征是:所述精炼是向铝合 金熔体中通入氮氯混合气,所述氮氯混合气中氮气体积占总体积的88〜90%。
3.根据权利要求1所述的高强度铝合金板的生产方法,其特征是:所述在线除氢要求 除氢后的铝熔体中氢含量在0. 15ml/100gAl以下。
4.根据权利要求1所述的高强度铝合金板的生产方法,其特征是:所述在线淬火处理 是将料卷进行开卷淬火,淬火后卷取,从开卷到卷取的整个过程连续在辊道上运行,淬火时 所用冷却水为软化水,水温为10〜30°C。
5.根据权利要求4所述的高强度铝合金板的生产方法,其特征是:在所述淬火后将铝 板面上的水用压缩空气吹扫,然后进行板形矫正,用卷取机卷成卷,从开卷到卷取整个过程 连续进行。
6.根据权利要求1所述的高强度铝合金板的生产方法,其特征是:所述人工时效处理 时炉膛定温175士5°C,时效时间为18h。
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