CN102329992B - 一种超薄空调铝箔及其制造方法 - Google Patents

一种超薄空调铝箔及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超薄空调铝箔及其制造方法,空调铝箔包括以下重量比率的组份:Al:99.10%-99.50%,Fe:0.26~0.38%,Si:0.11~0.13%,Mn:0.15~0.25%,V:0.008~0.017%,Ti:0.023~0.043%,Cu:0.0005~0.005%,Mg:0.0005~0.001%,不可避免的杂质:余量。针对传统技术的上述问题,本发明超薄空调铝箔及其制造方法能够以很少的轧制道次、很低成本,生产出强度、伸长率、杯突值都均衡优良、且相关力学性能的各向同性良好即综合性能优良的翅片空调箔。

Description

一种超薄空调铝箔及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝箔及其制备方法,更具体地说,本发明涉及一种空调铝箔及其制造方法。 
背景技术
随着空调机日益广泛地应用在工业、商业、军事、民用各个领域,制冷机生产企业在技术和市场上的竞争也日益深化,进一步实现空调机轻量化、小型化,同时有效降低生产成本,成为企业竞争的重要方面和有效手段。为此,空调器生产厂家通常采用减薄空调箔厚度的方法实现一举多得的竞争效果。 
但是,减薄厚度会导致散热翅片的抗倒片能力下降,这就需要提高强度来弥补,然而,强度和伸长率通常总是一对矛盾:提高强度,伸长率就会下降,而伸长率越低,翅片冲制过程中的破片率就会越高。所以如何实现翅片空调箔的综合性能更好即强度、伸长率、杯突值都均衡优良,而且还要保持上述力学性能的各向同性良好,就成为各个企业面临的一道技术难题;另一方面,减薄翅片空调箔的厚度,通常会需要增加轧制道次,因此也会急剧增加空调箔厂家的生产难度和生产成本。 
发明内容
针对传统技术的上述问题,本发明提供一种超薄空调铝箔及其制造方法,其具有如下优点:能够以很少的轧制道次、很低成本,生产出强度、伸长率、杯突值都均衡优良、且相关力学性能的各向同性良好即综合性能优良的翅片空调箔。 
为此,本发明的技术解决方案之一是一种超薄空调铝箔,包括以下重量比率的组份:Al:99.10%-99.50%,Fe:0.26~0.38%,Si:0.11~0.13%,Mn:0.15~0.25%,V:0.008~0.017%,Ti:0.023~0.043%,Cu:0.0005~0.005%,Mg:0.0005~0.001%,不可避免的杂质:余量。 
本发明空调铝箔,采用特有的组份配方及独到的掺杂、和控制非必要杂质技术,使得铝材在力学强度、偏析均匀性、塑性、退火稳定性等诸多方面都得到全面改善,形成了微观更为均匀的晶粒构造,而且其能更好适应熔炼、精炼、铸轧、精轧各个步骤工艺参数的调整和变化,并为在低道次、低能耗、很低成本条件下,轧制生产出强度、伸长率、杯突值都均衡优良、且相关力学性能的各向同性良好即综合性能优良的翅片空调箔,奠定了坚实的基础。 
实测数据证明,本发明空调铝箔在高速冲翅中不开裂、无倒箔,翻边高度可达1.5mm,机械性能很好满足了市场要求,同时本发明铝箔可通过减少道次以及增加宽度的方式进行制备,大大增加生产效率,减少生产成本,技术经济效果显著。 
为了进一步提高组份配方及掺杂控杂技术的工艺效果、及微观结构的稳定性,本发明还包括如下改进: 
所述各组份的重量比率为:Al:99.20%-99.40%,Fe:0.28~0.36%,Mn;0.17~0.23%,V:0.010~0.015%,Ti:0.025~0.04%,不可避免的杂质:余量;且控制Fe∶Si=2.6-3.6∶1。 
本发明组份配方及掺杂控杂技术基于如下技术理念: 
Fe在一定范围内可以细化再结晶晶粒,形成的FeAl3强化相有利于铝箔机械性能的提高,同时可以降低Mn的偏析程度。 
Si能提高塑性,同时,Fe和Si比例控制在2.6-3.6∶1范围时,Si与Fe在一起能有效减少铸轧过程中第二相尺寸和晶粒尺寸,减少铝合金中脆性杂质相,改善铸轧组织,提高合金综合性能,并使得在冲压过程,基材中倾向于导致45°制耳的Fe与倾向于导致90°或0°制耳的Si联合作用、从而提高制耳方向的均匀性,从而提高空调箔的各向同性性能。 
加入Mn可生成均匀弥散的MnAl6析出物,提高铝箔的极限深冲减薄率,防止翅片成形时产生边缘裂纹,但Mn元素容易晶内偏析,造成组织不均匀, 所以对Mn元素加入量进行了控制; 
控制V含量,可改善成品的退火再结晶温度区间,确保退火性能的稳定性,缩小成品退火性能的波动幅度。 
为了进一步协调掺杂与工艺步骤的配合性、降低关键掺杂的微观不利影响、提高其工艺效果及微观有益性,本发明还包括如下改进: 
所述空调铝箔经过熔炼、精炼、连续铸轧、冷轧、箔轧步骤制得,40-60%的所述Ti组份是加入在所述熔炼步骤的铝液中,而其余60-40%的所述Ti组份是经由Al-5Ti-1B合金丝加入在所述连续铸轧步骤中除气前的铝液中。 
Ti含量及其加入方式是本发明的一个关键点,Ti的强度很高,与钢铁相等,起到强化作用,另外Ti的重要作用是细化晶粒,然而,经验提示:起晶粒细化作用TiB2形核质点随着保温延长会聚集长大,甚至沉淀,当TiB2粒子尺寸大于10um就不能成为铝结晶的核心,失去晶粒细化的作用,造成铸轧过程中晶粒细化不够,故本发明在熔炼炉加铝钛中间合金,炉中控制Ti含量0.013-0.020%,随后在连续铸轧步骤中除气箱入口加入AlTiB丝(AlTiB丝中Ti含量为5%,B含量1%),并且保证Ti增量0.012%-0.020%,增加铝化物(TiAl3)和硼化物(TiB2),达到细化晶粒,保证晶粒度1级,从而提高空调箔的塑性。 
为了进一步增加铝箔的力学性能的综合平衡,提高空调铝箔的各向同性,本发明还包括如下改进: 
所述空调铝箔,其抗拉强度≥133Mpa,其纵横向抗拉强度差别率≤2.5%;其伸长率≥16%,其纵横向伸长率差别率≤7%。 
相应地,本发明的另一技术解决方案是一种如上所述超薄空调铝箔的制造方法,包括熔炼、精炼、连续铸轧、冷轧、箔轧步骤,而40-60%的所述Ti组份是加入在所述熔炼步骤的铝液中,而其余60-40%的所述Ti组份是加入在所述连续铸轧步骤中除气前的铝液中。 
本发明空调铝箔的制造方法独到地在Ti组份的加入上,采取分步骤加入, 避免因为时间长保持熔炼温度而致形核质点TiAl3发生沉淀,从而能够明显提高铸轧过程中晶粒细化程度,充分发挥和优化本发明组份配方和掺杂控杂形成的良好微观结构的优点;实现了以低道次、低能耗、很低成本,轧制生产出强度、伸长率、杯突值都均衡优良、且相关力学性能的各向同性良好即综合性能优良的翅片空调箔。 
为了更充分发挥和优化本发明箔材配方的微观结构上的优点,进一步提高本发明方法的节能性、工艺简捷性,本发明制造方法还包括如下改进: 
所述连续铸轧步骤中,控制温度在690~700℃,铸轧速度在1100~1200mm/min,将铝熔铸轧成厚6.2±0.2mm、宽1300~1720mm的成卷铸轧板。(本文加工中所有板厚单位均为mm,误差在±3-5%)。 
所述冷轧步骤包括5个道次,第一道次对所述成卷铸轧板的压下率52.5-55.5%,在第3道次后对所述成卷铸轧板进行两侧切边2x20mm-2x30mm,再经后2道次冷轧,制得0.23±0.005mm的成卷冷轧板。 
所述箔轧步骤对所述成卷冷轧板进行2道次轧制,制得厚度为0.080~0.085mm的成卷铝箔。 
冷轧5道次中的板厚递减及过程为:6.2-2.85-1.45-0.82-切边-0.42-0.23得成卷冷轧板,再箔轧2道次,其中的板厚递减过程为:0.23-0.13-0.080~0.085mm。 
本发明方法在冷箔轧各道次使用大压下量轧制,特别是冷轧第一道次压下量达到52.5-55.5%,大压下量轧制使铸轧板晶粒破碎更剧烈、更均匀,可以提高成品退火时产生粗大晶粒的温度,抑制成品大晶粒的产生,提高翅片铝箔的深冲性能。同时,减少轧制道次,从而提高轧制效率,减少生产周期。 
在所述箔轧步骤之后,所述制造方法还包括对所述成卷铝箔进行分切、成品退火步骤;成品退火步骤控制炉温在265~272℃范围,退火时间25-30小时。 
所述退火步骤包括把经分切的所述成卷铝箔直接输入退火炉。 
本发明方法采用低温+长时间保温退火,直接控制炉气温度,可以减小铝箔各向异性,有利于提高翅片铝箔的深冲性能并减少冲刺过程中的裂纹倾向。然后,根据装炉量大小,料卷上架,卷上无需打热电偶,操作简便且避免了废料的产生。 
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。 
具体实施方式
实施例1: 
按如下重量配比成分组成:Al:99.40%,Fe:0.28%,Si:0.08%,Mn:0.17%,Cu:0.0005%,Mg:0.0005%,Ti:0.025%,V:0.010%,其他为不可避免的杂质。其制备过程如下:(1)将所述重量份的原料放入熔炼炉里,在700~760℃和735~750℃的温度下,分别进行熔炼和精炼。(2)在690~700℃的温度下,在除气箱入口补充添加Al-5Ti-1B合金丝,用铸轧机以1100~1200mm/min速度将熔铝连续铸轧成厚度6.2mm、宽度1300mm的成卷铸轧板。(3)各道次大压下量轧制,冷轧5道次中的板厚递减及过程为:6.2-2.85-1.45-0.82-两侧切边后宽度1260mm-0.42-0.23得成卷冷轧板,再箔轧2道次,其中的板厚递减过程为:0.23-0.13-0.080~0.085,共7个道次轧制得到成卷铝箔。(4)1260mm宽度成品大卷直接进行272℃×30小时的退火。(5)所得铝箔性能:纵向/横向抗拉强度:133/136MPa,纵向/横向伸长率20/19%,杯突:6.5mm。 
实施例2: 
按如下重量配比成分组成:Al:99.20%,Fe:0.36%,Si:0.13%,Mn:0.23%,Cu:0.005%,Mg:0.005%,Ti:0.04%,V:0.015%,其他为不可避免的杂质。其制备方式如下:(1)将所述重量份的原料放入熔炼炉里,在700~760℃和735~750℃的温度下,分别进行熔炼和精炼。(2)在690~700℃的温度下,在除气箱入口补充添加Al-5Ti-1B合金丝,用铸轧机以1100~1200mm/min速度将熔 铝连续铸轧成厚度6.2mm、宽度1720mm的成卷铸轧板。(3)各道次大压下量轧制,冷轧5道次中的板厚递减及过程为:6.2-2.85-1.45-0.82-两侧切边后宽度1675mm-0.42-0.23得成卷冷轧板,再箔轧2道次,其中的板厚递减过程为:0.23-0.13-0.080~0.085,共7个道次轧制得到成卷铝箔。(4)将得到铝箔通过厚箔剪对切成2组825mm宽度的大卷。(5)将对切厚度825mm宽度大卷进行270℃×27小时退火。(6)所得铝箔性能:纵向/横向抗拉强度:137/139MPa,纵向/横向伸长率18/17%,杯突:6.3mm。 
实施例3: 
按如下重量配比成分组成:Al:99.35%,Fe:0.32%,Si:0.11%,Mn:0.20%,Cu:0.004%,Mg:0.001%,,Ti:0.03%,V:0.013%,其他为不可避免的杂质。其制备方式如下:(1)将所述重量份的原料放入熔炼炉里,在700~760℃和735~750℃的温度下,分别进行熔炼和精炼成铝液体。(2)在690~700℃的温度下,在除气箱入口补充添加Al-5Ti-1B合金丝,用铸轧机以1100~1200mm/min速度将熔铝连续铸轧成厚度6.2mm,宽度1575mm的成卷铸轧板。(3)各道次大压下量轧制,冷轧5道次中的板厚递减及过程为:6.2-2.85-1.45-0.82-两侧切边后宽度1535mm-0.42-0.23得成卷冷轧板,再箔轧2道次,其中的板厚递减过程为:0.23-0.13-0.080~0.085,共7个道次轧制得到成卷铝箔。(4)将得到铝箔通过厚箔剪对切成768mm和738mm宽度的大卷,(5)将大卷进行265℃×25小时退火。(6)所得铝箔性能:纵向/横向抗拉强度:141/143MPa,纵向/横向伸长率17/16%,杯突:6.2mm。 

Claims (9)

1.一种超薄空调铝箔,包括以下重量比率的组份:Al:99.10%-99.50%,Fe:0.26~0.38%,Si:0.11~0.13%,Mn:0.15~0.25%,V:0.008~0.017%,Ti:0.023~0.043%,Cu:0.0005~0.005%,Mg:0.0005~0.001%,不可避免的杂质:余量;所述空调铝箔经过熔炼、精炼、连续铸轧、冷轧、箔轧步骤制得,40-60%的所述Ti组份是加入在所述熔炼步骤的铝液中,而其余60-40%的所述Ti组份是经由Al-5Ti-1B合金丝加入在所述连续铸轧步骤中除气前的铝液中。 
2.如权利要求1所述超薄空调铝箔,其特征在于:所述各组份的重量比率为:Al:99.20%-99.40%,Fe:0.28~0.36%,Mn:0.17~0.23%,V:0.010~0.015%,Ti:0.025~0.04%,不可避免的杂质:余量;且控制Fe∶Si=2.6-3.6∶1。 
3.如权利要求1或2所述超薄空调铝箔,其特征在于:所述空调铝箔,其抗拉强度≥ 133MPa,其纵横向抗拉强度差别率≤2.5%;其伸长率≥16%,其纵横向伸长率差别率≤7%。 
4.一种如权利要求1-3之一所述超薄空调铝箔的制造方法,包括熔炼、精炼、连续铸轧、冷轧、箔轧步骤,其特征在于:40-60%的所述Ti组份是加入在所述熔炼步骤的铝液中,而其余60-40%的所述Ti组份是加入在所述连续铸轧步骤中除气前的铝液中。 
5.如权利要求4所述超薄空调铝箔的制造方法,其特征在于:所述连续铸轧步骤中,控制温度在690~700℃,铸轧速度在1100~1200mm/min,将铝熔铸轧成厚6.2±0.2mm、宽1300~1720mm的成卷铸轧板。 
6.如权利要求5所述超薄空调铝箔的制造方法,其特征在于:所述冷轧步骤包括5道次,第一道次对所述成卷铸轧板的压下率52.5~55.5%,在第3道次后对所述成卷铸轧板进行两侧切边2x20mm-2x30mm,再经后2道次冷轧,制得0.23±0.005mm的成卷冷轧板。 
7.如权利要求6所述超薄空调铝箔的制造方法,其特征在于:所述箔轧步骤对所述成卷冷轧板进行2道次轧制,制得厚度为0.080~0.085mm的成卷铝箔。 
8.如权利要求7所述超薄空调铝箔的制造方法,其特征在于:冷轧5道次中的板厚递减及过程为:6.2-2.85-1.45-0.82-切边-0.42-0.23mm,即得成卷冷轧板,箔轧2道次板厚递减过程为:0.23-0.13-0.080~0.085mm。 
9.如权利要求7或8所述超薄空调铝箔的制造方法,其特征在于:在所述箔轧步骤之后,所述制造方法还包括对所述成卷铝箔进行成品退火步骤;成品退火步骤控制炉温在265~272℃范围,退火时间25-30小时。 
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