CN106378358B - 一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，属于金属加工技术领域。本发明具体包括如下步骤：（1）铸锭加热；（2）热粗轧；（3）热精轧；（4）卷曲。在热粗轧工序中采用斜轧技术进行铸锭宽度延展，增大铸锭投料重量，实现大卷径宽幅卷材轧制。在热精轧工序采用设计的五次方CVC曲线和CVC值解决常见的超宽料二肋浪板形问题。本发明对大卷径超宽幅铝合金薄带生产进行了轧制方法优化，实现超宽度卷材卷重可达30吨的宽幅热轧卷，并能消除精轧轧制过程的二肋浪缺陷，适合在超宽幅铝合金薄带轧制领域进行推广。

Description

一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法。
背景技术
在国内，目前钢行业最宽薄卷为2270mm，铝行业最宽薄卷为2800mm。航空航天、汽车、海陆运输等行业对铝合金板材整体成形有新的需求，如货运厢挂车3003薄板最宽需求为2750mm，罐车行业最宽已达2800mm。未来几年，随着整体成形技术发展，铝合金板带材宽度也随之增加，预计未来几年内国内外最宽铝合金卷材可达3000mm。对于板材制造商，采用宽大铸锭生产是目前发展趋势，这可大大减少制造过程废料，提高效率。但宽大铸锭在轧制过程中，受结晶器和轧制技术的限制，生产出大卷径高板形质量的宽幅卷十分困难。
周林峰在“大卷重、超宽度镍合金带、箔制备方法”（专利申请公布号CN102284836A）中介绍一种卷重500Kg以上，宽度达350mm的镍带生产方法，但在铝合金宽薄带行业生产过程卷重都可达25~30T，宽度达2800mm，该专利没有涉及这些重量和宽度范围的轧制方法，也没有涉及对板形的控制方法；许磊等在“矩形扁平材角轧宽度的预测方法”（CN102873105A）中介绍了一种矩形面铸锭拓宽的角轧方法，但没涉及宽大铸锭轧制过程拓宽量的变化，特别是铸锭侧端面形状不同的拓宽变化；国内外等诸多专利设计精轧及冷轧过程CVC辊形的选择，但仅局限于2000mm宽度以下的产品板形控制适用，对于2000mm以上的轧制产品板形选择方法没有涉及，如李洪波等在“一种具有四次凸度控制能力的变凸度工作辊辊形设计方法”（CN 101885002A）中介绍了一种精轧工作辊四次凸度的调节方法，但无超宽带上的实际运用。
目前对于超2.3米的薄带材板形研究很少，但在铝合金带材行业，采用宽幅带材整体成形制作交通用车厢侧板急需解决板形问题，现有对超2.3米铝合金薄带轧制板形控制研究很少，技术不成熟。国内大铸锭铸造过程难度很大，随着厚度与宽度增大，铸造过程表层与心部冷却的不均匀就会带来铸造失败问题。目前铝合金扁铸锭结晶器最厚800mm，最宽2650mm，这就局限了轧制带材的宽度。对于宽度大于2650mm的铝合金带材，大部分采用横轧+纵轧或全横轧轧制实现产品宽度，但投料铸锭小，投料铸锭均小于15吨，造成后续卷径小，无法实现铸锭投料达15吨以上的大卷径轧制，成品率低。且宽幅带材轧制过程中，精轧经常出现二肋浪板形（即M头板形），而现有的弯辊和喷淋技术无法有效解决该板形缺陷。精轧的板形缺陷在冷轧过程很难消除，且对后续板形控制影响很大，严重时直接造成整卷报废。同样冷轧过程对于超宽带材的轧制以往板形控制方法介绍很少，产生的中浪很难消除。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法。本发明所述的大卷径是指卷材的宽度范围为2300-3000mm，高平面度是指铝合金宽卷不会出现M头板形，即无二肋浪板形缺陷。
为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，包括如下步骤：
（1）铸锭加热：将铝合金铸锭送至加热炉加热至420~550℃，保温3~5h后出炉；
（2）热粗轧：采用纵轧或斜轧与纵轧结合的方式对出炉后的铝合金铸锭进行粗轧，得到铝合金卷材半成品；
（3）热精轧：对铝合金卷材半成品进行精轧，精轧工作辊采用辊形曲线为CVC五次多项式，二次凸度为-0.5~+0.2mm，四次凸度为-0.15~+0.05mm，得到铝合金卷材成品；
（4）卷曲：铝合金卷材成品进入卷取机卷成卷，得到铝合金宽薄卷。
上述技术方案中，所述铝合金宽薄卷为1xxx系、2xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系、8xxx铝合金。
上述技术方案中，所述铝合金宽薄卷的卷重为25~30吨，宽度为2300~3000mm，厚度为2.2~15mm。
上述技术方案中，所述步骤（1）中的铝合金铸锭规格为厚×宽×长=650~800mm×2300~2650mm×3900~8000mm。
上述技术方案中，所述步骤（1）中的铝合金铸锭的侧面为梯形面或矩形面，采用斜轧方式进行轧制，梯形面铸锭最大能拓宽150mm，矩形面铸锭最大能拓宽350mm。
上述技术方案中，所述步骤（2）中，轧制宽度为2300~2650mm的铝合金宽薄卷采用纵轧方式进行，轧制宽度为2650~3000mm的铝合金宽薄卷采用先斜轧后纵轧的方式进行。
上述技术方案中，所述斜轧方式的斜轧角度为0~90°。
上述技术方案中，所述步骤（2）中，斜轧道次在铸锭轧制开始时的1~10道次进行，最大斜轧压下量为40mm。
上述技术方案中，所述步骤（3）中，热精轧过程采用五次方多项式工作辊辊形：
R（x）=R0+A1*x+A2*x^2+ A3*x^3+ A4*x^4+ A5*x^5
其中，R（x）表示辊形曲线函数；x表示辊身长度位；
R0表示轧辊名义半径，A1~A5表示辊形系数；
二次凸度为-0.5~+0.2mm，四次凸度为-0.15~+0.05mm；
工作辊采用辊形CVC窜辊使用范围值为-10~-70mm。
有益效果：
（1）在热粗轧工序采用斜轧技术进行铸锭宽度延展，增大铸锭投料重量，实现大卷径宽幅卷材轧制，一次性提高综合成品率，减少制造过程废料。
（2）在精轧工序采用宽幅轧辊CVC曲线（设计较平滑的五次方CVC曲线代替较陡峭的六次方CVC曲线）和CVC值消除二肋浪板形缺陷。解决常见的超宽料二肋浪板形问题，为后续冷轧或横切开板提供较好的热轧卷坯。
本发明对大卷径超宽幅铝合金薄带生产进行了轧制方法优化，实现超宽度卷材所用铸锭投料达25~30吨，制成卷重可达25~30吨的宽幅热轧卷，并能消除精轧轧制过程的二肋浪缺陷，在超宽幅铝合金薄带轧制领域值得推广。
附图说明
图1为实施例1精轧6.0mm厚坯料沿宽度方向厚度分布M头板形。
图2为实施例2精轧6.0mm厚坯料沿宽度方向厚度分布正凸度板形。
图3为实施例1和2中精轧工作辊磨削曲线（曲线1-6次方，曲线2-5次方）。
图4为实施例1和2中二次凸度等效值与CVC窜移关系。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以3003合金为例，精轧工作辊分别采用六次方CVC曲线和五次方CVC曲线进行轧制。
实施例1（采用传统的六次方CVC曲线进行生产）：
一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，精轧工作辊采用六次方CVC曲线，具体包括如下步骤：
（1）铸锭加热：将规格为800mm×2650mm×5300mm，侧面为梯形面，重30.3吨的铝合金铸锭经推进式加热炉加热至510℃，保温3h后进行热粗轧。
（2）热粗轧：采用斜轧和纵轧的方式对出炉后的铝合金铸锭进行粗轧，前5道次进行斜轧，斜轧角度为20°，道次厚度依次分配为800mm-770mm-740mm-700mm-660mm-620mm，斜轧拓宽至2720mm，进行纵轧，经纵轧14道次轧至厚度为25mm，得到铝合金卷材半成品，转移至精轧。
（3）热精轧：对铝合金卷材半成品进行精轧，进行3道次轧至卷坯厚度为6.0mm，CVC值为-10mm，精轧工作辊采用辊形曲线为CVC六次多项式，二次凸度为-0.7~+0.5mm（如图4中的直线3所示，负凸度和正凸度调节范围比较大，不容易控制二肋浪板形缺陷），四次凸度为±0.01mm进行轧制，CVC六次方工作辊辊形见图3中曲线1所示，曲线1的辊形比曲线2陡峭，在辊身900mm（最高点）和2250mm位置（最低点）高度差为0.27mm，轧制宽料时，二肋浪缺陷不容易控制。精轧至6.0mm后冷却至室温，得到铝合金卷材成品，去除外圈30米取样，测得凸度值如图1所示，存在明显二肋浪缺陷。
（4）卷曲：铝合金卷材成品进入卷取机卷成卷，得到铝合金宽薄卷。
实施例2（采用本发明的技术方案五次方CVC曲线进行生产）：
一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，精轧工作辊采用五次方CVC曲线，具体包括如下步骤：
（1）铸锭加热：将规格为800mm×2650mm×5300mm，侧面为梯形面，重30.3吨的铝合金铸锭经推进式加热炉加热至510℃，保温3h后进行热粗轧。
（2）热粗轧：采用斜轧和纵轧的方式对出炉后的铝合金铸锭进行粗轧，前5道次进行斜轧，斜轧角度为20°，道次厚度依次分配为800mm-770mm-740mm-700mm-660mm-620mm，斜轧拓宽至2720mm，进行纵轧，经纵轧14道次轧至厚度为25mm，得到铝合金卷材半成品，转移至精轧。
（3）热精轧：对铝合金卷材半成品进行精轧，进行3道次轧至卷坯厚度为6.0mm，CVC值为-10mm，精轧工作辊采用辊形曲线为CVC五次多项式，二次凸度为-0.5~+0.2mm（如图4中的直线4所示，正凸度调节范围缩小，有利于结合弯辊调节边浪和中浪板形），四次凸度为-0.15~+0.05mm进行轧制，CVC五次方工作辊辊形见图3中曲线2所示，曲线2的辊形比曲线1平缓，在辊身900mm（最高点）和2250mm位置（最低点）高度差为0.18mm，轧制宽料时，二肋浪缺陷可消除。精轧至6.0mm后冷却至室温，得到铝合金卷材成品，去除外圈30米取样，测得凸度值如图2所示，不存在明显二肋浪（M头板形）缺陷，板形呈正凸形，凸度值为0.4%。
（4）卷曲：铝合金卷材成品进入卷取机卷成卷，得到铝合金宽薄卷。
从图1可以看出，精轧工作辊采用六次方CVC曲线生产出的铝合金卷材存在明显二肋浪缺陷，从图2可以看出，精轧工作辊采用本技术方案设计的五次方CVC曲线生产出的铝合金卷材不存在明显二肋浪缺陷，本发明可以消除精轧工序中出现的二肋浪板形缺陷，实现了高平面度铝合金卷材的生产。
实施例2中的铝合金卷材宽幅已经能达到2720mm，卷重达到30.3吨，本发明实现了大卷径铝合金卷材的生产。

Claims (7)

1.一种大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）铸锭加热：将铝合金铸锭送至加热炉加热至420~550℃，保温3~5h后出炉；
（2）热粗轧：采用纵轧或斜轧与纵轧结合的方式对出炉后的铝合金铸锭进行粗轧，得到铝合金卷材半成品；
（3）热精轧：对铝合金卷材半成品进行精轧，精轧工作辊采用辊形曲线为CVC五次多项式，二次凸度为-0.5~+0.2mm，四次凸度为-0.15~+0.05mm，得到铝合金卷材成品；所述CVC五次多项式工作辊辊形：
R（x）=R0+A1*x+A2*x^2+ A3*x^3+ A4*x^4+ A5*x^5
其中，R（x）表示辊形曲线函数；x表示辊身长度位置；
R0表示轧辊名义半径；A1~A5表示辊形系数；
工作辊采用辊形CVC窜辊使用范围值为-10~-70mm；
（4）卷曲：铝合金卷材成品进入卷取机卷成卷，得到卷重为25~30吨、宽度为2300~3000mm、厚度为2.2~15mm铝合金宽薄卷。
2.根据权利要求1所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：所述铝合金宽薄卷为1xxx系、2xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系、8xxx铝合金。
3.根据权利要求1所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：步骤（1）中的铝合金铸锭规格为厚×宽×长=650~800mm×2300~2650mm×3900~8000mm。
4.根据权利要求1所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：步骤（1）中的铝合金铸锭的侧面为梯形面或矩形面，采用斜轧方式进行轧制时，梯形面铸锭最大能拓宽150mm，矩形面铸锭最大能拓宽350mm。
5.根据权利要求1所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：步骤（2）中，轧制宽度为2300~2650mm的铝合金宽薄卷采用纵轧方式进行，轧制宽度为2650~3000mm的铝合金宽薄卷采用先斜轧后纵轧的方式进行。
6.根据权利要求5所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：所述斜轧方式的斜轧角度为0~90°。
7.根据权利要求1所述的大卷径、高平面度铝合金宽薄卷的生产方法，其特征在于：步骤（2）中，斜轧道次在铸锭轧制开始时的1~10道次进行，最大斜轧压下量为40mm。
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