CN102392156A - 铝合金材料及其装饰带材铸轧坯料的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3004铝合金材料及其装饰带材铸轧坯料的生产方法。铝合金材料的成分为Si≤0.25%、Fe0.20-0.60%、Cu0.10-0.15%、Mn1.0~1.20%、Mg0.85~1.25%、Ti≤0.05%,余量为Al。生产方法包括熔炼、精炼、在线除气、晶粒细化、过滤、铸轧等步骤,熔炼时将50%~60%的电解铝液、其余为铝合金废料,混合熔炼,先加除镁外的成分,经喷粉精炼、扒渣、加镁锭、倒炉,然后进入精炼,最后铸轧成带材坯料。本发明产品化学成分均匀稳定,能够满足后续轧制的力学性能要求,提高了后续冷轧的成品率。用铝合金废料作为原料,原料节省,采用电解铝液直接添加,降低熔化过程中的气耗,又能减少废料熔化过程中的烧损,用铸轧替代热轧,工艺简化,生产成本大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金材料,特别是涉及铝合金材料及其装饰带材铸轧坯料的生产方法。
背景技术
3004铝合金带材的力学性能优良,适合用在跨度较大和承受压力较大的场所,其在装饰带材方面的应用范围较广,用量也较大。但装饰带材用铸轧坯料主要为1系和8系合金,因为3004铝合金杂质元素含量高,导致其结晶温度区间为25℃,较普通1系、8011合金和3003合金的结晶温度区间高14℃,是其温度的2倍之多,致使铸轧区内的液穴增长、流动性较差,导致3004合金在铸轧过程中容易造成偏析,造成板面出现偏析带、横向波纹和色差,很难稳定生产出高表面质量要求的铸轧带材。受以上条件制约,目前冷轧用3004合金装饰带材坯料均由铸锭经热轧后提供,而采用热轧法提供的坯料工艺流程长,成本较高。
经检索,申请号为200510031180.0的发明专利申请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、熔化、搅拌与扒渣、覆盖、喷射精炼、扒渣与覆盖、静置保温、铸锭;b.挤压与热处理:均质化、冷却、铸锭加热、挤压、水雾淬火、断切、冷却、拉伸、矫直、时效处理,最后得到成品。经检测,该方法铝合金型材的延伸率和强度均有一定程度提高,但生产周期较长,能耗较高,得到的铝合金板材的质量也不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:针对现有技术中3004铝合金铸轧生产过程中的偏析、横向波纹和色差等问题,提供一种流程短、成品率高的3004铝合金装饰带材铸轧坯料的生产方法。
本发明的技术方案:
一种铝合金材料,以重量百分比表示,成分为Si≤0.25%、Fe 0.20-0.60%、Cu 0.10-0.15%、Mn 1.0~1.20%、Mg 0.85~1.25%、Ti≤0.05%,余量为Al,合计为100%。
一种铝合金装饰带材铸轧坯料的生产方法,包括以下步骤,
(1)熔炼:将重量比为50%~60%的电解铝液、40%~50%的铝合金废料,加入到火焰反射熔炼炉中升温熔化,温度达到755~770℃时取样,将铝合金中除镁外的其它成分调整到权利要求1要求的含量,然后进行喷粉精炼,喷粉精炼剂的用量为铝合金总量的0.2~0.4%,然后进行扒渣;扒渣结束后添加镁锭,继续熔化,熔体温度始终控制在755~770℃,调整镁元素的含量使之符合权利要求1的要求,然后进行倒炉;
(2)精炼:将铝合金熔体在保温炉中采用高纯氮气进行精炼,精炼时间为30~50分钟,然后在740~750℃进行保温;
(3)在线除气:向除气箱通入氮气进行除气,温度控制在725~735℃之间,除气后铝合金熔体中每100g铝中含氢量≤0.12ml;
(4)晶粒细化:向铝合金熔体中加入铝钛硼丝进行晶粒细化,使Ti 含量达到铝合金熔体重量的0.03~0.04%;
(5)过滤:将铝合金熔体经过滤箱,用30目和40目的陶瓷过滤片进行上下双级过滤;过滤箱前箱温度为720℃~725℃;
(6)铸轧:铝合金熔体通过横浇道流入铸轧机铸嘴内,铸轧成7.3~8.3mm厚的铝合金装饰带材坯料。
所述喷粉精炼剂的组成为,按重量百分比计,K 21~26%、Na 16~23%、Cl 34~45%、F 9~14%、Al≤5%、Si≤5%。
所述在线除气时的氮气压力为0.20~0.60MPa,氮气流量为3~8m3/h。
所述过滤时过滤箱前箱内的稳流器和供流口之间设有挡板,挡板上设有一排直径为10mm的稳流过滤孔。
所述铝钛硼丝细化剂中含钛4.5~5.5%(重量)、含硼0.9~1.1%(重量)。
所述铸轧机的铸轧区长50~52mm,上嘴辊间隙0.3~0.5mm,下嘴辊间隙0.1~0.4mm,铸轧辊表面粗糙度为1.0~1.6μm,铸轧速度为730~780mm/min。
本发明的积极有益效果:
(1)本发明生产出的铝合金装饰带材铸轧坯料,表面无擦划伤、单面无横向波纹,晶粒均匀、晶粒度达到国家一级标准,化学成分均匀稳定,能够满足后续轧制的力学性能要求,工艺裂边在6mm以内,中凸度为0.3~0.7%,裂边量远远小于同行业3004合金铸轧带材15mm的宽度,使后续冷轧过程中的切边量大大减少,由最初的切边量100mm左右降低到80mm左右,废料量减少了20%,提高了后续冷轧的成品率。
(2)本发明用铸轧替代热轧,省略了铝锭重熔、铸锭和铣面等工序,生产工艺简化,同时采用大量的电解铝液直接添加,可以充分利用电解铝液的较高温度来熔化废料,这样既能够降低熔化过程中的气耗,又能减少废料熔化过程中的烧损,生产成本大大降低。
(3)本发明在生产原料中添加了近半数的铝合金废料,有利于废料的回收利用,节省了原材料,节约资源,符合国家节能环保的号召。
(4)本发明在加料时采用两次配料工艺,先对除镁外的其它元素进行调配,扒渣结束后再添加镁锭,这样镁锭的吸收率较高,能达到99%以上,避免了挥发损失,远远高于同行业镁锭的吸收率95%左右的水平,降低了熔铸过程中的烧损,节约了成本。
(5)本发明的方法,设备投资少,生产周期短,资金周转快,易于投产,有利于推广应用。
具体实施方式
实施例1、铝合金材料及铝合金装饰带材铸轧坯料的生产方法
1、铝合金成分,以重量份表示,Si 0.07%,Fe 0.39%,Cu 0.12%,Mn 1.06%,Mg1.02%,Ti0.02%,Al余量。
2、生产方法,包括以下步骤,
(1)熔炼:将13622千克电解铝液、10285千克铝合金废料,加入到火焰反射熔炼炉中升温熔化,温度达到768℃时取样,将铝合金中除镁外的其它成分调整到上述含量标准,然后进行喷粉精炼,精炼剂用量为铝合金总量的0.2~0.4%,然后进行扒渣;扒渣结束后添加镁锭,继续熔化,熔体温度始终控制在755~770℃,调整镁元素的含量达到上述要求后,进行倒炉;
其中的电解铝液由电解铝厂提供,电解铝液的纯度在99.60%以上,铝合金废料为1系、3系和8系铝合金,由冷轧厂提供。精炼剂按重量百分比计,其组成为:K 21~26%、Na 16~23%、Cl 34~45%、F 9~14%、Al≤5%、Si≤5%。
(2)精炼:将铝合金熔体在保温炉中采用高纯氮气(氮气质量含量在99.99%以上)进行精炼,精炼时间为30~50分钟,然后在740~750℃进行保温;
保温炉采用液压自倾翻式保温炉,通过红外线测量铝液液面高度,保证供流稳定,减少横向波纹的发生;
(3)在线除气:向除气箱通入氮气进行除气,除气箱铝液温度控制在728~731℃,氮气压力0.20~0.60MPa,氮气流量3~8m3/h,转子转速为211~218转/分钟;除气后铝合金熔体中每100g铝中含氢量≤0.12ml;
(4)晶粒细化:向铝合金熔体中加入铝钛硼丝进行晶粒细化,使Ti 含量达铝合金熔体重量的0.03~0.04%;铝钛硼丝细化剂中含钛4.5~5.5%(重量)、含硼0.9~1.1%(重量);
(5)过滤:铝合金熔体经过滤箱,采用30目和40目的陶瓷过滤片进行上下双级过滤;过滤箱前箱温度为720℃~725℃,前箱液面液位为80~83mm;
过滤时在前箱内的稳流器和供流口之间设有挡板,挡板上设有一排直径为10mm的稳流过滤孔;这样既能保证铝液的供应,又能减少前箱液面的波动对铸嘴前沿的影响,减轻了横向波纹的程度;
(6)铸轧:铝合金熔体通过横浇道流入铸轧机铸嘴内,铸轧成7.3~8.3mm厚的铝合金装饰带材坯料;铸轧时,铸轧区长51mm,上嘴辊间隙0.4mm,下嘴辊间隙0.2mm,铸轧辊表面粗糙度1.2μm,铸轧速度748mm/min。
通过调整铸嘴内的挡块分布,保证铸嘴前沿出口铝液的均匀(横断面流量和温度一致),铸嘴较普通铸嘴的结构挡块间隙大1~8mm,后续随着铸轧板宽度的改变,改变铸嘴内挡块的数量及大小,以满足生产需要。前箱液面采用较低液位,以减少横向波纹。同时调整铸轧机的耳朵倒角为30度,控制铸轧工艺裂边在7mm以内;同时为消除立板及切卷时粘辊,在立板和切卷时采用乙炔对轧辊进行喷涂,增加润滑膜的厚度。
实施例2、和实施例1基本相同,不同之处在于:
1、铝合金成分,以重量份表示,Si 0.09%,Fe 0.38%,Cu 0.11%,Mn 1.01%,Mg1.01%,Ti0.03%,Al余量。
2、生产方法,包括以下步骤,
(1)熔炼:将12468千克电解铝液、10312千克铝合金废料,加入到火焰反射熔炼炉中升温熔化,温度达到761℃时取样,先将铝合金中除镁外的其它成分调整到上述含量,然后进行喷粉精炼,精炼剂用量为铝合金总量的0.3%,然后进行扒渣;扒渣结束后添加镁锭,继续熔化,熔体温度始终控制在760~770℃,测定镁元素的含量达到上述要求,然后进行倒炉;
(2)精炼:将铝合金熔体在保温炉中采用高纯氮气(氮气质量含量在99.99%以上)进行精炼,精炼时间为40分钟,然后在743~748℃保温;
(3)在线除气:向除气箱通入氮气进行除气,除气箱铝液温度控制在728~734℃,氮气压力0.20~0.60MPa,氮气流量3~8m3/h,转子转速为208~214转/分钟;除气后铝合金熔体中每100g铝中含氢量≤0.12ml;
(4)晶粒细化:向铝合金熔体中加入铝钛硼丝进行晶粒细化,使Ti 含量达铝合金熔体重量的0.03~0.04%;铝钛硼丝细化剂中含钛4.5~5.5%(重量)、含硼0.9~1.1%(重量);
(5)过滤:铝合金熔体经过滤箱,采用30目和40目的陶瓷过滤片进行上下双级过滤;过滤箱前箱温度为721℃~724℃,前箱液面液位为82~85mm;
过滤时在前箱内的稳流器和供流口之间设有挡板,挡板上设有一排直径为10mm的稳流过滤孔;
(6)铸轧:铝合金熔体通过横浇道流入铸轧机铸嘴内,通过铸轧机铸轧成7.3~8.3mm厚的铝合金装饰带材坯料;
铸轧时,铸轧区长52mm,上嘴辊间隙0.5mm,下嘴辊间隙0.3mm,铸轧辊表面粗糙度为1.4μm,铸轧速度为762mm/min。
实施例3、和实施例1基本相同,不同之处在于:
铝合金成分,以重量份表示,Si 0.15%,Fe 0.30%,Cu 0.14%,Mn 1.15%,Mg1.10%,Ti0.03%,Al余量。
实施例4、和实施例1基本相同,不同之处在于:
铝合金成分,以重量份表示,Si 0.25%,Fe 0.20%,Cu0.10%,Mn 1.10%,Mg1.0%, Al余量。
Claims (7)
1.一种铝合金材料,其特征是:以重量百分比表示,成分为Si≤0.25%、Fe 0.20-0.60%、Cu 0.10-0.15%、Mn 1.0~1.20%、Mg 0.85~1.25%、Ti≤0.05%,余量为Al,合计为100%。
2.一种铝合金装饰带材铸轧坯料的生产方法,其特征是:该方法包括以下步骤,
(1)熔炼:将重量比为50%~60%的电解铝液、40%~50%的铝合金废料,加入到火焰反射熔炼炉中升温熔化,温度达到755~770℃时取样,将铝合金中除镁外的其它成分调整到权利要求1要求的含量,然后进行喷粉精炼,喷粉精炼剂的用量为铝合金总量的0.2~0.4%,然后进行扒渣;扒渣结束后添加镁锭,继续熔化,熔体温度始终控制在755~770℃,调整镁元素的含量使之符合权利要求1的要求,然后进行倒炉;
(2)精炼:将铝合金熔体在保温炉中采用高纯氮气进行精炼,精炼时间为30~50分钟,然后在740~750℃进行保温;
(3)在线除气:向除气箱通入氮气进行除气,温度控制在725~735℃之间,除气后铝合金熔体中每100g铝中含氢量≤0.12ml;
(4)晶粒细化:向铝合金熔体中加入铝钛硼丝进行晶粒细化,使Ti 含量达到铝合金熔体重量的0.03~0.04%;
(5)过滤:将铝合金熔体经过滤箱,用30目和40目的陶瓷过滤片进行上下双级过滤;过滤箱前箱温度为720℃~725℃;
(6)铸轧:铝合金熔体通过横浇道流入铸轧机铸嘴内,铸轧成7.3~8.3mm厚的铝合金装饰带材坯料。
3.根据权利要求2所述的生产方法,其特征是:所述喷粉精炼剂的组成为,按重量百分比计,K 21~26%、Na 16~23%、Cl 34~45%、F 9~14%、Al≤5%、Si≤5%。
4.根据权利要求2所述的生产方法,其特征是:所述在线除气时的氮气压力为0.20~0.60MPa,氮气流量为3~8m3/h。
5.根据权利要求2所述的生产方法,其特征是:所述过滤时过滤箱前箱内的稳流器和供流口之间设有挡板,挡板上设有一排直径为10mm的稳流过滤孔。
6.根据权利要求2-5任一项所述的生产方法,其特征是:所述铝钛硼丝细化剂中含钛4.5~5.5%(重量)、含硼0.9~1.1%(重量)。
7.根据权利要求2-5任一项所述的生产方法,其特征是:所述铸轧机的铸轧区长50~52mm,上嘴辊间隙0.3~0.5mm,下嘴辊间隙0.1~0.4mm,铸轧辊表面粗糙度为1.0~1.6μm,铸轧速度为730~780mm/min。
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