CN102828074A

CN102828074A - 钢铝复合用铝基带材及其制备方法

Info

Publication number: CN102828074A
Application number: CN2012103123733A
Authority: CN
Inventors: 王京华; 罗建华; 魏继承; 徐涛; 韩冰; 卢杰; 田野; 王兆立
Original assignee: Northeast Light Alloy Co Ltd
Current assignee: Northeast Light Alloy Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2012-12-19

Abstract

钢铝复合用铝基带材及其制备方法，它涉及铝基带材及其制备方法，本发明是要解决电厂散热器使用的钢管和铝翅片无法焊接，钢铝复合制品一直依靠进口，而传统的4系Al-Si合金作为钢铝复合的钎料基材造成资源浪费的问题，提供了一种钢铝复合用铝基带材及其制备方法，本发明制备的钢铝复合用铝基带材由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn和Al组成，本发明的制备方法如下：配料经熔炼、铸造、热轧、冷轧和退火处理，得到钢铝复合用铝基带材，本发明的钢铝复合用铝基带材抗拉强度为70~100MPa、断后伸长率20%~25%，具有复合强度高，热传导效率高、易钎焊的优点，可用于发电厂空冷设备中。

Description

钢铝复合用铝基带材及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝基带材及其制备方法。

背景技术

近年来，国内外发电厂空冷技术得到飞速发展，成果显著。电站空冷系统的作用是使用空气而不是水冷凝汽系统作为火力发电厂蒸汽轮机的冷端，将蒸汽轮机低压缸内做功后的乏汽冷凝成为凝结水，从而完成一个做功循环而进入下一个做功循环。利用空气冷却的空冷方式代替利用水冷却的湿冷方式，可实现发电厂节水的目的，目前在发电厂得到应用的空气冷却系统有：直接空冷系统（ACC系统）；采用表面式凝汽器的间接空冷系统（Hamon系统）；采用混合式凝汽器的间接空冷系统（HL系统）。从工艺系统和能源节约方面来看HL系统复杂，设备多，占地中等，系统调节困难，Hamon系统复杂程度中等，设备比HL系统少，占地多，而ACC系统简单，设备少，占地少，系统调节灵活，另外从对发电量的影响来看由于ACC系统采用机械通风，受大风影响相比于HL系统和Hamon系统程度最小，从而导致直接空冷系统无论在单机容量还是在应用上都发展较快，间接空冷系统的发展较为缓慢。

ACC系统的散热器由钢制品或钢铝复合制品构成，而由于钢的热传导效率低于铝，所以钢铝复合材料在电厂散热器的制备上得到了广泛的应用，但是钢的熔点比铝高许多，所以钢铝进行焊接时，因铝过早熔化发生流淌且Al的表面氧化物非常致密稳定而难于去除，导致钢铝无法焊接，此外由于电厂大型散热器在高温高压环境下使用，又必须兼备高效热传导功能，所以发电厂大型换热器用钢铝复合材料对材质和综合性能提出了更高的要求，而一般铝合金材料无法满足，所以电厂大型散热器所用材料一直被德国企业垄断，我国作为发电行业的产能大国，空冷设备市场需求巨大，国内生产处于空白，一直依赖进口导致经济浪费严重，且传统的4系Al-Si合金，添加了多种除起到钎焊作用外的其它元素，造成了资源浪费，而不适用于钢铝复合的钎料上。

发明内容

本发明是为了解决电厂散热器使用的钢管和铝翅片无法焊接，钢铝复合制品一直依靠进口，而传统的4系Al-Si合金作为钢铝复合的钎料基材造成资源浪费的问题，提供了一种钢铝复合用铝基带材及其制备方法。

本发明的钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al组成；

其中Cu、Mn、Mg和Zn为杂质，其它杂质单一含量的允许范围为≤0.05%，全部杂质的允许范围为≤0.15%，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响。

本发明的钢铝复合用铝基带材的制备方法按以下步骤进行：一、按钢铝复合用铝基带材中元素的质量百分比为Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金和纯铝锭，然后加入到煤气反射炉中，在温度为700～740℃的条件下熔炼并搅拌，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液转入电阻反射炉中，经除气、扒渣后转入静置炉，在温度为700~730℃的条件下，静置15～30min；三、将经步骤二的铝合金熔液用陶瓷过滤器过滤后铸造，得到铝合金铸锭；四、将步骤三的铝合金铸锭加热到480～520℃后，利用热轧机进行开坯轧制，然后卷曲，得到钢铝复合用铝基带材半成品；五、将步骤四的钢铝复合用铝基带材半成品利用冷轧机冷轧，得到钢铝复合用铝基带材成品；六、将步骤五的钢铝复合用铝基带材成品用水清洗，然后利用拉伸弯曲矫直机进行矫直；七、将步骤六的钢铝复合用铝基带材成品在退火炉里进行退火，然后出炉空冷，得到钢铝复合用铝基带材；

其中步骤二中的除气、扒渣和步骤三中的铸造方法均为常规技术；

步骤一中的煤气反射炉和步骤二中的电阻反射炉均为市售设备；

步骤四中的冷轧机为市售的四辊冷轧机，其轧辊表面粗糙度Ra为0.16μm～0.32μm；

本发明的制备方法得到的钢铝复合用铝基带材中的Cu、Mn、Mg和Zn为杂质，其它杂质单一含量的允许范围为≤0.05%，全部杂质的允许范围为≤0.15%，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响。

本发明的有益效果：

本发明的钢铝复合用铝基带材是通过添加Si元素和少量的Fe元素，严格控制合金中各元素的百分比，使铝的亲钢性和焊接性增强，而制备了一种电厂散热器中钢管和铝翅片焊接时使用的钎料用铝基带材，本发明的钢铝复合用铝基带材，除了添加可提高Al的钎焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于传统4系Al-Si合金降低了成本，并填补了该领域的国内空白，解决了该材料依靠进口的局面，且本发明钢铝复合用铝基带材的抗拉强度为70~100MPa、断后伸长率为20%~25%，复合强度好，能满足钢铝复合的使用要求，与钢复合后得到的钢铝复合材料满足了发电厂大型散热器对钢铝复合材料高热传导、难钎焊的苛刻要求，广泛应用于发电厂空冷设备中。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al组成；

本实施方式的钢铝复合用铝基带材，除了添加可提高Al的钎焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于传统4系Al-Si合金降低了成本，填补了该领域的国内空白，解决了该材料依靠进口的局面，且本实施方式的钢铝复合用铝基带材的抗拉强度为70~100MPa、断后伸长率为20%~25%，复合强度好，能满足钢铝复合的使用要求，与钢复合后得到的钢铝复合材料满足了发电厂大型散热器对钢铝复合材料高热传导、难钎焊的苛刻要求，广泛应用于发电厂空冷设备中。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.78%～0.88%、Fe：0.32%～0.42%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al组成。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.82%、Fe：0.37%、Cu：0.008%、Mn：0.03%、Mg：0.03%、Zn：0.02%和余量的Al组成。

具体实施方式四：本实施方式的钢铝复合用铝基带材的制备方法按以下步骤进行：一、按钢铝复合用铝基带材中元素的质量百分比为Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金和纯铝锭，然后加入到煤气反射炉中，在温度为700～740℃的条件下熔炼并搅拌，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液转入电阻反射炉中，经除气、扒渣后转入静置炉，在温度为700~730℃的条件下，静置15～30min；三、将经步骤二的铝合金熔液用陶瓷过滤器过滤后铸造，得到铝合金铸锭；四、将步骤三的铝合金铸锭加热到480～520℃后，利用热轧机进行开坯轧制，然后卷曲，得到钢铝复合用铝基带材半成品；五、将步骤四的钢铝复合用铝基带材半成品利用冷轧机冷轧，得到钢铝复合用铝基带材成品；六、将步骤五的钢铝复合用铝基带材成品用水清洗，然后利用拉伸弯曲矫直机进行矫直；七、将步骤六的钢铝复合用铝基带材成品在退火炉里进行退火，然后出炉空冷，得到钢铝复合用铝基带材；

本实施方式的制备方法得到的钢铝复合用铝基带材中的Cu、Mn、Mg和Zn为杂质，其它杂质单一含量的允许范围为≤0.05%，全部杂质的允许范围为≤0.15%，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中煤气反射炉的温

度为710～730℃，其它步骤与参数与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是：步骤二中静置是在温度为710~720℃的条件下进行的，其它步骤与参数与具体实施方式四或五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是：步骤四中的所述的热轧方法，轧制过程中的温度控制在390～510℃，进行卷曲时铝合金铸锭的厚度为7.5～8.5mm，其它步骤与参数与具体实施方式四至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四至七之一不同的是：步骤四中的所述的热轧方法，轧制过程中的温度控制在400～500℃，进行卷曲时铝合金铸锭的厚度为8mm，其它步骤与参数与具体实施方式四至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四至八之一不同的是：步骤五中所述的冷轧方法是在每道次加工率为38%~42%的条件下进行的，且得到铝基带材成品厚度为0.3mm，其它步骤与参数与具体实施方式四至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式四至九之一不同的是：步骤六中清洗成品的水温为80~100℃，矫直在延伸率为1%～3%条件下进行，其它步骤与参数与具体实施方式四至九之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式四至十之一不同的是：步骤七中所述的退火过程是：先将铝基带材装入退火炉，加热8～9h，升温到380℃，然后后保温1h，其它步骤与参数与具体实施方式四至十之一相同。

用以下试验验证本发明的有益效果：

试验一、本试验的钢铝复合用铝基带材的制备方法按以下步骤进行：一、按质量百分比为Si：0.82%、Fe：0.37%、Cu：0.008%、Mn：0.03%、Mg：0.03%、Zn：0.02%和余量的Al分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金和纯铝锭，然后加入到煤气反射炉中，在温度为720℃的条件下熔炼并搅拌，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液转入电阻反射炉中，经除气、扒渣后转入静置炉，在温度为715℃的条件下，静置20min；三、将经步骤二的铝合金熔液用陶瓷过滤器过滤，将得到的液相物经铸造，得到铝合金铸锭；四、将步骤三的铝合金铸锭加热到500℃后，利用热轧机进行开坯轧制，轧制过程中的温度控制在450℃，当铝合金铸锭的厚度为8mm时进行卷曲，得到钢铝复合用铝基带材半成品；五、将步骤四的钢铝复合用铝基带材半成品利用冷轧机在每道次加工率为38%~42%的条件下进行冷轧，得到厚度为0.3mm钢铝复合用铝基带材成品；六、将步骤五的钢铝复合用铝基带材成品，用温度为100℃的水清洗，然后利用拉伸弯曲矫直机在延伸率为1%～3%的条件下进行矫直；七、将步骤六的钢铝复合用铝基带材成品放入退火炉里，加热9h，升温到380℃，保温1h，进行退火，然后出炉空冷，得到本试验的钢铝复合用铝基带材；

本试验的制备方法得到的钢铝复合用铝基带材中的Cu、Mn、Mg和Zn为杂质，其它杂质单一含量的允许范围为≤0.05%，全部杂质的允许范围为≤0.15%，此范围内的杂质对铝合金带材的性能没有影响；

本试验的钢铝复合用铝基带材，除了添加可提高Al的钎焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于传统4系Al-Si合金降低了成本，填补了该领域的国内空白，解决了该材料依靠进口的局面。

对试验一制得的钢铝复合用铝基带材进行抗拉强度测试：

现根据试验标准：GB/T 288，采用金属材料室温拉伸试验方法对试验一制得的钢铝复合用铝基带材进行抗拉强度测试，测得试验一制得的钢铝复合用铝基带材抗拉强度为88MPa、断后伸长率为24%；复合强度好，能满足钢铝复合的使用要求，与钢复合后得到的钢铝复合材料满足了发电厂大型散热器对钢铝复合材料高热传导、难钎焊的苛刻要求，广泛应用于发电厂空冷设备中。

Claims

1.钢铝复合用铝基带材，其特征在于钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al组成。

2.根据权利要求1所述的钢铝复合用铝基带材，其特征在于钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.78%～0.88%、Fe：0.32%～0.42%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al组成。

3.根据权利要求1或2所述的钢铝复合用铝基带材，其特征在于钢铝复合用铝基带材，按质量百分比由Si：0.82%、Fe：0.37%、Cu：0.008%、Mn：0.03%、Mg：0.03%、Zn：0.02%和余量的Al组成。

4.如权利要求1所述的钢铝复合用铝基带材，其特征在于其制备方法按以下步骤进行：一、按钢铝复合用铝基带材中元素的质量百分比为Si：0.75%～0.9%、Fe：0.30%～0.45%、Cu：＜0.01%、Mn：＜0.05%、Mg：＜0.05%、Zn：＜0.03%和余量的Al分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金和纯铝锭，然后加入到煤气反射炉中，在温度为700～740℃的条件下熔炼并搅拌，得到铝合金熔液；二、将步骤一的铝合金熔液转入电阻反射炉中，经除气、扒渣后转入静置炉，在温度为700~730℃的条件下，静置15～30min；三、将经步骤二的铝合金熔液用陶瓷过滤器过滤后铸造，得到铝合金铸锭；四、将步骤三的铝合金铸锭加热到480～520℃后，利用热轧机进行开坯轧制，然后卷曲，得到钢铝复合用铝基带材半成品；五、将步骤四的钢铝复合用铝基带材半成品利用冷轧机冷轧，得到钢铝复合用铝基带材成品；六、将步骤五的钢铝复合用铝基带材成品用水清洗，然后利用拉伸弯曲矫直机进行矫直；七、将步骤六的钢铝复合用铝基带材成品在退火炉里进行退火，然后出炉空冷，得到钢铝复合用铝基带材。

5.根据权利要求4所述的钢铝复合用铝基带材的制备方法，其特征在于步骤一中煤气反射炉的温度为710～730℃。

6.根据权利要求4或5所述的钢铝复合用铝基带材的制备方法，其特征在于步骤四中的所述的热轧方法，轧制过程中的温度控制在380～520℃，进行卷曲时铝合金铸锭的厚度为7～9mm。

7.根据权利要求6所述的钢铝复合用铝基带材的制备方法，其特征在于步骤五中所述的冷轧方法是在每道次加工率为38%~42%的条件下进行的，且得到铝基带材成品厚度为0.3mm。

8.根据权利要求6所述的钢铝复合用铝基带材的制备方法，其特征在于步骤六中，清洗成品的水温为80~100℃，矫直在延伸率为1%～3%条件下进行。

9.根据权利要求6所述的钢铝复合用铝基带材的制备方法，其特征在于步骤七中所述的退火过程是：先将铝基带材装入退火炉，加热8～9h，升温到380℃，然后后保温1h。