CN101805878A - 一种采用铸轧坯生产8014-h22状态铝合金空调箔的方法 - Google Patents
一种采用铸轧坯生产8014-h22状态铝合金空调箔的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种采用铸轧坯生产8014-H22状态铝合金空调箔的方法，属于铝合金板带箔材加工技术领域。具体为：采用铸轧+冷轧的生产方式，对冷轧前的铸轧坯进行均匀化退火，退火温度为520～530℃之间，退火时间控制在22～25小时。通过均匀化退火，使化合物散分布，并细化晶粒，利于冷轧，保证产品最终力学性能；利用金属的塑性和叫轧制设备能力，合理分配冷轧道次，对厚度为6.4～7.4mm铸轧坯进行8道次冷轧。对轧至0.17～0.24mm的铝箔进行成品退火，退火温度为360～370℃，退火时间控制在14～17小时。采用本发明可将0.17～0.24mm厚的8014-H22状态空调箔力学性能控制为：抗拉强度σb：120～135MPa、延伸率δ：25％～30％、坯突值：≥6.5。满足大型空调散热片成型性的要求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金板带箔材加工技术领域，特别涉及采用铸轧坯生产8014铝合金高质量空调箔生产关键技术。
背景技术
我国是空调器生产大国，在国际市场中中国空调具有明显竞争优势，占据全球75％以上的份额。其上游产品空调箔生产占中国铝箔生产总量的一半左右。随着国内外空调器市场的激烈竞争和利润空间的狭小化日益明显，降低空调翅片铝箔的生产成本，提高成形效率是空调器厂关注的重点，同时翅片成形设备和成形工艺不断改善，对其规格、状态也有新的要求。因此研发薄型化、高性能化的空调箔新产品是空调箔技术发展的重要趋势。针对国内外空调箔翅片成形设备多种多样，相应地要求空调箔的性能也要与之相适应，尤其是适应高速冲压工艺的要求。因此不断地开发新合金品种及改进空调箔生产工艺是空调箔生产发展的趋势。目前，国内外空调箔生产厂家以8011、1100、1200、3003为主，其综合性能比较好，生产工艺日趋成熟，但用于大型空调器散热片的铝箔如常用的8011、1100等性能不稳定，例如，采用1100生产H24状态的空调箔时，当退火温度在±2℃以上波动时，其抗拉强度σb会发生急剧变化，不能满足用户要求，且箔材出现易出现粗大晶粒，导致深冲时出现裂纹。需开发出一种新型的铝合金空调箔来代替常规空调箔产品。Al-Fe-Mn系合金是我国依据市场需要而新近引入的8014牌号铝合金。该合金主要应用于翅片铝箔，是空调热交换器的关键材料，不但要求具有尽可能高的强度、延伸率、杯突值等良好的综合力学性能，而且要求具有亲水功能和散热功能，此外还要具有很好的耐候性。研究表明：在纯铝中加入Mn、Fe等元素能获得高强度和高延展性，有效解决了薄壁化铝箔的成形性能和外翻边开裂问题。采用铸轧坯生产的8014合金空调箔性能明显优于目前市场上学常用的8011、1100、等空调箔，具有广泛的应用前景。目前，国内对8014铝合金用于空调翅片的研究处于空白阶段，对其铝合金组织与性能方面的研究还未见报道。对采用铸轧+冷轧法生产8014空调箔工艺鲜有报道，国内多数铝加工企业对该产品尚未开展研发，更没有企业能生产提供此合金品种和状态的空调箔产品。
综上所述，开发一种采用铸轧板生产8014铝合金空调箔的方法，不仅添补国内目前采用8014铝合金生产空调箔的空白，具有工艺流程简单、单位能耗及产品成本低廉等优点，同时通过对铸轧坯的均匀化退火、冷轧工艺及成品退火的控制，产品质量能与外国同类产品相媲美。不仅降低国内空调器生产企业的生产成本，提高了空调翅片的生产效率，而且对推动国内空调器行业和空调箔供应企业的发展具有重要的经济和社会意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用铸轧法生产8014铝合金空调箔的方法，使之适应高速冲床冲制大型空调翅片工艺的要求。
本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：
①本发明的8104铝合金的化学成分在国标范围进行了调整，调整后实际成分为(质量分数，％)：Fe(1.3～1.5)，Mn(0.30～0.50)，Si(0.10～0.20)，Cu 0.20，Mg 0.05，Zn 0.05，Ti 0.050，余量为Al。其合金成分具有高Fe低Si的特点，并控制一定量的Mn元素。
②熔炼和铸轧
配制该合金时，采用99.70％工业纯铝锭定额60％～100％，化学成分严格按上述成分范围执行。
根据合金状态图选择比液相线高80～100℃的温度作为熔炼温度。在该温度下，熔体表面形成的MnO、FeO等氧化物体积大于生成这部分氧化物而消耗的金属体积，其氧化膜是致密的，起到保护熔体的作用，故设定熔炼温度为720～760℃。同时将熔体中氢含量控制在0.15ml/100gAl以内。
选择在Φ650×1450mm规格的水平式铸轧机上生产，立板时上下嘴辊间隙要控制恰当，铸轧区控制在48～52mm。正常生产时，前箱温度控制在685±3℃，铸轧速度控制在800～900mm/s。在经铸轧生产后得到(6.4～7.4mm)×930×Lmm的铸轧坯料。并控制坯料表面无隐条、横波、龟裂等缺陷，晶粒度控制在一级，不允许表面有偏析。
③铸轧坯均匀化退火
由于铸轧时冷却速度极快，Mn元素在固溶体内扩散速度较慢，在非平衡结晶时，其浓度会超过平衡结晶时的浓度极限。固溶体中的Mn含量通常是过饱和的。为消除成分和组织不均匀性，防止成品退火后的晶粒粗大，并获得良好最终力学性能，需对铸轧卷进行均匀化退火。均匀化退火工艺为：退火温度在520～530℃之间，退火时间控制在23～26小时，以确保组织均匀化完全彻底。同时退火时需带套筒上架退火，以防止中间退火后因高温导致铝卷粘连。
④冷轧
冷轧时，根据冷轧机的能力和金属的塑性合理分配轧制道次，控制好板型、厚差，不允许有通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，不允许有的亮条、亮线、大量带油等缺陷。成品道次确保铝板表面油污吹扫干净。冷轧的轧制道次依次为：
(6.4～7.4)mm(铸轧坯)至(3.8～4.6)mm至(2.1～3.4)mm至(1.0～2.0)mm至(0.8～1.6)mm至(0.3～0.9)mm至切边至(0.3～0.64)mm至(0.21～0.27)mm至(0.17～0.24)mm。
⑤成品退火
对冷轧至0.17mm～0.24mm厚度的箔材进行成品退火。成品退火温度为360～370℃之间，退火时间控制在14～17小时。
与现有技术相比较，采用本发明的关键技术及优点如下：
①本发明实现了针对8014空调箔生产关键技术的突破，解决了采用铸轧坯生产8014空调箔的工艺难点，通过对铸轧坯的均匀化退火，及对均匀化退火后的铸轧坯冷轧道次分配和最终成品退火，成功控制产品的最终力学性能，使之满足大型空调翅片成型的要求，添补了国内生产此合金空调箔的空白。
②本发明采用的关键生产技术主要体现在以下几个方面：
对铸轧坯进行均匀化退火，均匀化退火温度在520-530℃之间，退火时间控制在22～26小时。通过对均匀化退火温度和时间的控制，消除铸轧缺陷，控制化合物析出的相，使之球化并弥散，保证一级晶粒度。晶粒不粗大是后续冷轧的基础。
对铸轧坯冷轧时，根据8014铝合金的塑性和轧机的生产能力合理分配轧制道次。在满足轧机能力的前提下减少轧制道次。其中最优的轧制道次分配如下：
7.0mm(铸轧坯)至4.2mm至2.6mm至1.6mm至1.0mm至0.65mm至切边至0.42mm至0.27mm至0.17mm。
成品退火决定产品最终力学性能，采用的成品退火温度为360℃～370℃之间，退火时间控制在14～16小时。
产品最终力学性能为：抗拉强度σb：120～135MPa、延伸率δ：25％～30％、杯突值：≥6.5。满足大型空调散热片成形性的要求。
综上所述，采用本发明提出的8014-H22状态空调箔生产方法，解决了8014空调箔采用铸轧坯生产的关键技术，满足了大型空调翅片成型所要求的力学性能，开拓了国内采用8014铝合金生产空调箔的先例，具有较高的经济效益和使用价值。
具体实施方式
以下结合实施实例对本发明作进一步的阐述。实施实例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施实例
采用99.70％工业纯铝锭、配制该合金，满足20t容量的铝合金熔炼炉的炉料，化学成分严格按调整后的8014铝合金化学成分范围执行。根据合金状态图选择比液相线高80～100℃的温度作为熔炼温度，设定熔炼温度为720～760℃，熔体中氢含量控制在0.15ml/100gAl以内。
经在线检测，实测化学成分为
| 合金 | Cu | Mg | Mn | Fe | Si | Zn | Ti | Al |
| 8014 | ＜0.010 | ＜0.010 | 0.31 | 1.49 | 0.25 | ＜0.010 | 0.040 | 余量 |
选择在Φ650×1450mm规格的水平式铸轧机上生产，立板时上下嘴辊间隙要控制恰当，铸轧区控制在48～52mm。正常生产时，前箱温度控制在685±3℃，铸轧速度控制在800～900mm/s。在经铸轧生产后得到7.0×930×Lmm的铸轧坯料。坯料表面无隐条、横波、龟裂等缺陷，晶粒度控制在一级，表面没有偏析。
将铸轧卷坯转入20t箱式退火炉中进行均匀化退火，炉气温度控制为530℃，金属温度控制在520℃，时间控制在25小时左右。
冷轧在MINO1400mm四重不可逆冷轧机上进行，该设备拥有技术较先进的AGC系统、AFC系统和DC4050X-Ray测厚仪反馈系统。冷轧工艺为7.0mm(铸轧坯)至4.2mm至2.6mm至1.6mm至1.0mm至0.65mm至切边至0.42mm至0.27mm至0.17mm。轧至成品时，表面无通长或间断性擦伤、划伤、印痕等有手感的表面缺陷，也没有的亮条、亮线、大量带油等缺陷。成品道次确保了铝板表面油污吹扫干净。
冷轧后，对0.17mm厚的铝箔进行成品退火。退火在20t箱式退火炉中进行。成品退火制度为：370℃/16h。
对退火后的成品进行力学性能检测，结果如下：
抗拉强度σb：120～125MPa
延伸率δ：25％～30％
杯突值：≥6.5。
满足大型空调翅片成型性的要求。
Claims (5)
1.一种采用铸轧坯生产8014-H22状态铝合金空调箔的方法，其特征在于：所述方法按照以下步骤进行：熔炼、铸轧、铸轧坯均匀化退火、冷轧和成品退火；所述铸轧坯均匀化退火温度在520-530℃之间，退火时间控制在22～26小时；所述冷轧的轧制道次依次为：(6.4～7.4)mm的铸轧坯至(3.8～4.6)mm至(2.1～3.4)mm至(1.0～2.0)mm至(0.8～1.6)mm至(0.3～0.9)mm至切边至(0.3～0.64)mm至(0.21～0.27)mm至(0.17～0.24)mm；所述对冷轧至0.17mm～0.24mm厚度的箔材进行成品退火的温度为360～370℃之间，退火时间控制在14～17小时。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于：熔炼温度为720～760℃，同时将熔体中氢含量控制在0.15ml/100gAl以内。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于：8104铝合金的化学成分按质量分数调整为：Fe(1.3～1.5)，Mn(0.30～0.50)，Si(0.10～0.20)，Cu 0.20，Mg 0.05，Zn0.05，Ti 0.050，余量为Al。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于：冷轧的轧制道次依次为：7.0mm的铸轧坯)至4.2mm至2.6mm至1.6mm至1.0mm至0.65mm至切边至0.42mm至0.27mm至0.17mm。
5.采用权利要求1所述方法制备的铝合金空调箔，其特征在于：抗拉强度σb：120～135MPa、延伸率δ：25％～30％、杯突值：≥6.5。
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