CN103014452B - 5182铝合金拉环料基材及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5182铝合金拉环料基材及其生产方法，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、6辊冷轧1道次，五机架连轧5道次，拉矫、涂层、剪切。其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.10～0.15%、Fe0.23～0.30%、Cu0.02～0.07%、Mn0.33～0.40%、Mg4.45～4.80%、Cr0.02～0.07%、Zn≤0.02%、Ti0.008～0.02%、V≤0.02%，其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15％，其余为Al；熔炼温度为740～760℃，精炼温度725～740℃，铸造温度670～685℃；所述冷轧工艺为：经过6辊冷轧1道次把3.0～4.5mm的热轧坯料轧制厚度为1.9～2.9mm，再经过1次五机架冷连轧直接至成品厚度0.28～0.46mm，总加工率89%～91%。本发明所述的生产方法既保证了5182铝合金拉环料基材的力学性能稳定合格，且缩短生产流程，提高了生产效率。

Description

5182铝合金拉环料基材及其生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体是涉及一种5182铝合金拉环料基材及其生产方法。

背景技术

5182合金是一种镁含量高的合金，其特点为强度高、加工性能优异，目前市场使用厚度规格为0.28mm～0.46mm。目前国内易拉盖行业不断发展，拉环料基材的需求量增大，对提货周期也提出要求。在目前拉环料基材大批量生产中周期达到35～40天，主要因为拉环料基材生产工艺路线较长。

目前，5182铝合金拉环料基材的生产流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧1道次→冷轧2道次→冷轧3道次→冷轧4道次→冷轧5道次→冷轧6道次→退火→拉弯矫→涂层→成品剪切。均匀化退火温度445~475，均匀化保温时间一般控制在13h～36h。铝合金在冷轧分五道次轧制，在轧制过程中道次停留时间过长造成温度下降，因此增加了退火工艺，增加了能耗成本。此外，分多道次冷轧上下卷耗用时间长，工作效率低。并且，在铝板带加工中，传统单机架冷轧机大多数使用全油作为冷却润滑液，时常因断带引起着火事故。

现有生产5182铝合金拉环料基材的另一种工艺流程为：熔铸→锯切→铣面→均匀化退火→热轧→冷轧→中间切边→冷轧→拉弯矫→涂层→成品剪切；因为在传统6辊冷轧轧制过程中容易出现边部减薄现象，为防止因边部减薄出现断带现象，所以需要增加中间切边工序。增加了作业时间，并因切边废料降低了成品率。

发明内容

基于此，本发明提供了一种5182铝合金拉环料基材的生产方法。

一种5182铝合金拉环料基材的生产方法，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，

其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.10~0.15%、Fe0.23～0.30%、Cu0.02~0.07%、Mn0.33~0.40%、Mg4.45～4.80%、Cr0.02～0.07%、Zn≤0.02%、Ti0.008～0.02%、V≤0.02%，其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15%，其余为Al；熔炼温度为740～760℃，精炼温度725~740℃，铸造温度670~685℃；

所述冷轧工艺为：经过6辊冷轧1道次把3.0~4.5mm的热轧坯料轧制厚度为1.9~2.9mm，再经过1次五机架冷连轧直接至成品厚度0.28~0.46mm，总加工率89%～91%，五机架为5道次轧制，第一机架至第五机架压下率分配为：30~35%→28~33%→28~33%→25~30%→25~30%。

在其中一些实施例中，在所述冷轧步骤中，为保证冷轧卷材表面质量及良好板形，对轧辊辊型与表面粗糙度作出以下要求：五机架第1~5机架的支撑辊的表面粗糙度为1.2±0.05μm，第1~3机架的工作辊的表面粗糙度为0.65±0.03，第4~5机架的工作辊的表面粗糙度为0.35±0.03。

在所述冷轧步骤中，采用油水混合液进行润滑，油水混合液工作原理类似热轧普遍使用的乳化液系统，在轧制过程中，油水混合液在轧制变形区分离，油相主要吸附在金属表面上形成油膜，起润滑作用；水相主要发生蒸发带走轧辊热量，起冷却作用。五机架冷连轧采用有一定粘度、酸值、皂化值的基础油（矿物油为主）和添加剂（有机酸、醇、酯和聚合物等）作为油相，去离子水作为水相的油水混合液进行冷却和润滑，油相和水相采用机械混合方式，通过机械剪切力使油相变成小液滴均匀分布在水相中，按照500～1500L/min的流量喷射在S1~S5机架中，从而起润滑冷却效果。为了确保轧制的稳定和最佳的润滑效果，油水混合液中油相占混合液的体积比率为3%～15%。

在其中一些实施例中，在所述加热步骤中，铸锭加热温度490~510℃，保温时间3~6小时。

在其中一些实施例中，在所述热轧步骤中，使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制27~29道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为3.0~4.5mm，终轧温度340~360℃。

在其中一些实施例中，基材冷轧轧制速度≥1000m/min，终轧温度90-130℃。

国家标准GB/T3190-2008规定5182铝合金拉环料基材熔铸后铝水的化学成分（质量百分数）范围是Si≤0.2%、Fe≤0.35%，Cu≤0.15%，Mn0.2~0.5%、Mg4.0~5.0%、Cr≤0.1%、Zn≤0.25、其它杂质单个≤0.03%、合计≤0.15%。该合金的化学成分范围很宽，需要根据拉环料的性能要求及加工特性，对铝合金所含有的化学成分及其含量进行优化调整。

Si、Fe、Cu皆为有害元素，Si会降低合金的塑性和耐腐蚀性能；Fe与合金中的Mn和Cr形成难溶解的金属间化合物，使得在轧制时容易开裂，同时也会影响合金的耐蚀性；Cu会使得合金的耐蚀性能变差。而5182铝合金一般用于制造饮料盖或拉环，客户对生产拉环料的铝合金的力学性能有严格要求。本发明为得到更优的性能，严格控制了Si、Fe、Cu的含量，相比国标要求更高。且严格控制Mg含量，将保证拉环料基材力学性能稳定，符合高抗拉强度及屈服强度要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用五机架冷轧缩短生产作业时间，提高效率。

（2）避免了单机架生产时多次切头切尾，减少材料浪费，提高成品率。

（3）减少上机次数，在与单机架相比同等条件下生产时减少了表面质量缺陷的几率。

（4）五机架冷连轧采用独特的水基系统（油水混合液）进行冷却和润滑，可以防止发生类似全油式轧制断带造成的着火事故；可避免局部润滑不良造成的板带表面色差问题。

具体实施方式

以下结合具体实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例所述5182铝合金拉环料基材的合金状态：5182/H48；成品厚度：0.305mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷轧→拉弯矫→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.1108%、Fe0.262%、Cu0.0455%、Mn0.3823%、Mg4.7012%、Cr0.0388%、Zn0.0163%、Ti0.0094%、V0.0164%、Ni0.0034%、Pb0.0022%、Cd0.0002%、Na0.0002%，其余为Al；熔炼温度为749℃，精炼温度734℃，铸造温度680℃。

(2)加热：铸锭加热温度495℃，保温时间4小时。

(3)热轧：使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制27道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为3.0mm，终轧温度342℃。

(4)冷轧：经过1道次六辊冷连轧把3.0mm的热轧坯料轧至厚度为1.9mm(36.7%)，再经五机架冷连轧轧制成品厚度0.305mm，道次分配：19mm→125mm（342%）→085mm（32%）→060mm（294%）→0.43mm(28.3%)→0.305mm（29.1%），冷轧轧制速度1050m/min，终轧温度：125℃。总加工率为89.8%。

其中，五机架冷连轧采用独特的水基系统（油水混合液，原料由法国道达尔厂家提供）进行冷却和润滑。为了确保轧制的稳定和最佳的润滑效果，各机架水基系统中油相占混合液的比率如下：第一机架5%，第二机架5%，第三机架5%，第四机架5%，第五机架10%。

为保证冷轧卷材表面质量及良好板形，对轧辊辊型与表面粗糙度作出如表1所示的要求。

表1轧辊辊型及表面粗糙度要求

(5)拉弯矫：经冷轧轧制后铝卷材板形存在波浪与翘曲等缺陷，涂层工序生产时对板形有要求，有边浪、中浪等板形缺陷会影响涂覆质量（涂覆不均匀、漏涂）。使用拉弯矫直机对板形进行修复，控制波长、波高与纵向翘曲。

(6)涂层：涂层前铝卷材的合金状态为5182C/H19，经脱脂剂、出光剂清洗卷材表面，三价铬钝化，在表面形成钝化膜增加带材与涂料的附着力，按客户要求涂覆环氧树脂型涂料，经过固化后成膜（卷材峰值温度240~249℃），涂蜡。经涂层后铝带材的合金状态为5182C/H48。

采用实施例1生产得到的5182铝合金拉环料基材的成品性能如表2所示。

表2实施例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	417	369	5.8

205℃×20min烘烤	384	328	7.8
				H48	382	325	7.9

对比实施例1

本实施例所述5182铝合金拉环料基材的合金状态：5182/H48；成品厚度：0.305mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷轧→中间切边→冷轧→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.1044%、Fe0.253%、Cu0.0418%、Mn0.357%、Mg4.714%、Cr0.0358%、Zn0.0155%、Ti0.012%、V0.0171%、Ni0.002%、Pb0.002%、Cd0.0002%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为752℃，精炼温度735℃，铸造温度681℃。

(2)加热：铸锭加热温度495℃，保温时间4小时。

(3)热轧：同实施例1。

(4)冷轧：经过6辊6道次冷轧把3.0mm的热轧坯料直接至成品厚度0.305mm，冷轧道次分配：3.0mm→2.0mm（33.3%）→1.4mm（30.0%）→1.0mm（28.6%）→中间切边（1640mm→1610mm）→0.75mm（25%）→0.5mm（33.3%）→0.305mm(39%），冷轧轧制速度940m/min，终轧温度：96℃。总加工率为89.8%。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用此实施例生产得到的5182铝合金拉环料基材的成品性能如表4所示。

表3对比实验例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	415	364	5.9

205℃×20min烘烤	380	326	7.8
				H48	380	325	7.8

实施例1与对比实施例性能基本一致，根据行标YS/T726-2010要求，5182H48状态的抗拉强度≥340Mpa，屈服强度≥295Mpa，延伸率≥4％，现客户一般要求抗拉强度≥360Mpa，屈服强度≥310Mpa，延伸率≥5％，经5机架冷轧生产厚度为0.305mm的5182拉环料能满足行标要求，并满足客户要求。

与对比实施例比较，实施例1的区别在于冷轧工序。实施例1及对比试验例1从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率大约一致，热轧工序后卷材重量为16850kg，厚度为3.0mm，宽度为1640mm。表4为实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比数据。

表4实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比

从表4可知，仅从冷轧工序对比，经一道次6辊轧制后再经五机架冷连轧的时耗仅为6辊6道次轧制的19.9%，成品率提高4.13%，在拉环料规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

实施例2

本实施例所述5182铝合金拉环料基材的合金状态：5182/H48；成品厚度：0.46mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷轧→拉弯矫→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.106%、Fe0.257%、Cu0.0452%、Mn0.3705%、Mg4.762%、Cr0.0316%、Zn0.0182%、Ti0.0095%、V0.0164%、Ni0.003%、Pb0.0022%、Cd0.0002%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为754℃，精炼温度738℃，铸造温度683℃。

(2)加热：铸锭加热温度500℃，保温时间4小时。

(3)热轧：使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制27道次，再在五机架连轧机轧制，卷材出口厚度为4.5mm，终轧温度345℃。

(4)冷轧：经过1道次六辊冷连轧把4.5mm的热轧坯料轧至厚度为2.9mm(35.5%)，再经五机架冷连轧轧制成品厚度0.46mm，道次分配：2.9mm→1.9mm（34.5%）→1.3mm（31.6%）→0.9mm（30.8%）→0.65mm(27.8%)→0.46mm（29.2%），冷轧轧制速度1120m/min，终轧温度：122℃。总加工率为89.8%。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用实施例1生产得到的5182铝合金拉环料基材的成品性能如表5所示。

表5实施例2生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	420	372	5.7
205℃×20min烘烤	386	329	7.6
				H48	385	327	7.6

对比实施例2

本实施例所述5182铝合金拉环料基材的合金状态：5182/H48；成品厚度：0.46mm；其生产流程包括：生产流程：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷轧→中间切边→冷轧→涂层→成品剪切，具体工艺参数如下：

(1)熔铸

熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.108%、Fe0.261%、Cu0.0409%、Mn0.356%、Mg4.73%、Cr0.0408%、Zn0.0126%、Ti0.0125%、V0.0172%、Ni0.0015%、Pb0.0005%、Cd0.0001%、Na0.0001%，其余为Al；熔炼温度为745℃，精炼温度732℃，铸造温度682℃。

(2)加热：铸锭加热温度502℃，保温时间4小时。

(3)热轧：同实施例2。

(4)冷轧：经过6辊6道次冷轧把4.5mm的热轧坯料直接至成品厚度0.46mm，冷轧道次分配：4.5mm→3.0mm（33.3%）→2.1mm（30%）→1.5mm（28.6%）→中间切边（宽度1210mm→1170mm）→中间拉矫→1.1mm（26.7%）→0.75mm(31.8%)→0.46mm(38.7%)，冷轧轧制速度980m/min，终轧温度：103℃。总加工率为89.8%。

(5)拉弯矫：同实施例1。

(6)涂层：同实施例1。

采用此实施例生产得到的5182铝合金拉环料基材的成品性能如表6所示。

表6对比试验例1生产得到的基材的力学性能

	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/%
				H19	416	369	5.9
205℃×20min烘烤	384	327	7.8
				H48	383	326	8.0

实施例2与对比实施例2的性能基本一致，经5机架冷轧生产厚度为0.46mm的5182拉环料能满足行标要求，并满足客户要求。

与对比试验例2比较，实施例2的最大区别在于冷轧工序。实施例2及对比试验例2从熔铸到热轧工序结束其时耗、能耗及成品率大约一致，热轧工序后卷材重量为13630kg，厚度为4.5mm，宽度为1210mm。表7为实施例2与对比试验例2冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比数据。

表7实施例1与对比试验例1冷轧工序的时耗与冷轧后成品率对比

从表7可知，仅从冷轧工序对比，经一道次6辊轧制后再经五机架冷连轧的时耗仅为6辊6道次轧制的16.4%，成品率提高了4.34%，在拉环料规模生产中能极大地提高生产效率与成品率。

从实施例1、实施例2可以看出用五机架生产5182铝合金0.3mm/0.46mm厚度的拉环料与用6辊生产的在力学性能及其表面质量在同一水平，均达到行业标准，并符合客户使用要求。且用五机架生产在耗时及成品率上有较大提高，对企业生产带来经济效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种5182铝合金拉环料基材的生产方法，其特征在于，其生产流程包括熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷轧，

其中，熔铸后铝水的化学成分的质量百分数为：Si0.10～0.15％、Fe0.23～0.30％、Cu0.02～0.07％、Mn0.33～0.40％、Mg4.45～4.80％、Cr0.02～0.07％、Zn≤0.02％、Ti0.008～0.02％、V≤0.02％，其它杂质单个≤0.03％、合计≤0.15％，其余为Al；熔炼温度为740～760℃，精炼温度725～740℃，铸造温度670～685℃；

在所述热连轧步骤中，使用1+5热轧机，先在粗轧机轧制27～29道次，再在5机架连轧机轧制，出口厚度为3.0～4.5mm，终轧温度340～360℃；

所述冷轧工艺为：经过6辊冷轧1道次把3.0～4.5mm的热轧坯料轧制厚度为1.9～2.9mm，再经过1次五机架冷连轧直接至成品厚度0.28～0.46mm，总加工率89％～91％，所述五机架的第一机架至第五机架压下率分配为：30～35％→28～33％→28～33％→25～30％→25～30％。

2.根据权利要求1所述的5182铝合金拉环料基材的生产方法，其特征在于，在所述冷轧步骤中，五机架第1～5机架的支撑辊的表面粗糙度为1.2±0.05μm，第1～3机架的工作辊的表面粗糙度为0.65±0.03μm，第4～5机架的工作辊的表面粗糙度为0.35±0.03μm。

3.根据权利要求1所述的5182铝合金拉环料基材的生产方法，其特征在于，在所述加热步骤中，铸锭加热温度490～510℃，保温时间3～6小时。

4.根据权利要求1所述的5182铝合金拉环料基材的生产方法，其特征在于，基材冷轧轧制速度≥1000m/min，终轧温度90～130℃。

5.权利要求1-4任一项所述的生产方法生产得到的5182铝合金拉环料基材。