CN106811628B - 一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法 - Google Patents

一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铝合金材料的制造领域，具体是一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法，具体步骤为：按照合金的组成成份进行配比原料；原料熔融后加入添加剂调节成分；原料经过熔炼后导入静置炉；将处理好的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；生产出的铸轧板坯，经过一定轧制后，经内圈及外圈焊接，在4.0‑9.0mm厚度退火；成品厚度的铝卷，进行二次热处理，再进行分切加工，分切至目标宽度。本发明方法区别于传统的热轧法生产，采用铸轧法生产，实现了成本的节约，周期的缩短。

Description

一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法
技术领域
本发明涉及铝合金材料的制造技术，具体是一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法。
背景技术
动力电池外壳一般采用3003铝合金。这种材料具有易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性。3003铝合金的铝动力电池壳体(除壳盖外)可一次拉伸成形，相对于不锈钢壳，可以省去盒底焊接工艺。3003主要是铝锰合金，主要合金元素为锰。铝和锰的沸点温度相差不大，在进行焊接时就不会出现因为金属元素烧损而导致焊缝质量下降等问题。现有的生产工艺全部采用热轧法生产，该种方法生产周期长，成材率低且生产工艺流程长，生产成本高。
运用铸轧技术生产3003合金动力电池壳坯料，并能成功通过冷轧轧制成成品的先例并未有。其难度在于铸轧法生产的3003合金坯料，组织均匀性差，存在大量的第二相化合物，且锰含量较高，生产时易出现锰偏析，导致后续的热处理后，材料晶粒组织粗大，使后续的电池壳整体拉伸成型难以进行，而动力电池外壳用铝带一般厚度在0.8mm以上，且生产出的壳体较大，对铝带的均匀性及拉伸性有较高的要求。
发明内容
本发明所要解决技术问题是克服上述缺陷，提供一种能够通过铸轧方法生产3003合金材料的动力电池壳用铝带坯料并且制造成本及能耗低、产品性能稳定且易于整体拉伸成型的铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法。
为了实现上述发明目的，本发明的铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法是：
一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照铝合金的组成成份进行配比原料，其中铁元素含量控制在0.50%-0.70%；硅元素含量控制在0.10%-0.30%；铜元素含量控制在0.10%-0.20%；锰元素含量控制在1.10%-1.40%；控制铁/硅元素含量比为＞2.0，其余为铝；原料经过熔炼后导入静置炉；
2）将经步骤1）处理的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；变质处理时在流槽内持续逆向加入铝-钛合金线；
3）生产出的铸轧板坯，经过一定轧制后，经内圈及外圈焊接，在4.0-9.0mm厚度退火，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度；
4) 成品厚度的铝卷，进行二次热处理，再进行分切加工，分切至目标宽度。
更具体的步骤为：
1）按照牌号为3003合金的组成成份进行配比原料，其中将铁元素含量控制在0.50%-0.70%；硅元素含量控制在0.10%-0.30%；铜元素含量控制在0.10%-0.20%；锰元素含量控制在1.10%-1.40%；控制铁/硅元素含量比为＞2.0；生产时全部采用重熔用铝锭，不添加任何形式废料；原料熔融后加入添加剂调节成分；原料经过熔炼后导入静置炉；过程中熔炼温度达到710-740℃导炉；熔炼与铝液在静置炉保温时，采用氩气进行净化处理。
2）将处理好的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在线除气使用氩气；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；变质处理时在流槽内持续逆向加入铝-钛合金线，所述铝-钛合金线中钛的重量含量为4.5%-5.5%，优选为5%，其余为铝；控制两次变质中铝-钛合金的总量，使铸轧前铝液内钛的重量含量在0.015-0.035%；铸轧时其铸轧区为35-50mm；铸轧温度控制在695-705℃；铸轧速度控制在700-800mm/min；铸轧板厚度7.0-9.0mm，以保证轧至成品厚度时的变形量＞70%为准。
3）生产出的铸轧板坯，经过一定轧制后，经内圈及外圈焊接，在4.0-9.0mm厚度退火，退火工艺为：炉气温度550℃-600℃升温，金属温度到达500℃-580℃时，转炉气500℃-580℃保温3-5小时。退火后冷却至金属温度50℃以下时，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度。
4) 成品厚度的铝卷，进行二次热处理，退火工艺为：炉气温度500℃-600℃升温，金属温度到达450℃-550℃时，转炉气450℃-550℃保温1-3小时。退火后冷却至金属温度50℃以下时，再进行分切加工，分切至目标宽度。
本发明方法区别于传统的热轧法生产，采用铸轧法生产，实现了成本的节约，周期的缩短。通过对合金成分的适当配比、特殊的变质处理、铸轧参数的适当设计以及后续特殊的热处理方式，减少了铸轧法生产3003合金存在组织及晶粒不均、易于偏析形成第二相；以及热处理后晶粒粗大的问题；保证了带材的正常生产，实现后续壳体的整体的拉伸成型。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的铸轧法生产3003-O态动力电池外壳用铝带的方法是：
实施例1：
1、熔炼按重量百分比铁0.60%；硅0.25%；铁/硅比2.4；铜0.18%；锰1.25%；其余为杂质元素（除已列出的元素，其他元素均为杂质元素，杂质元素有国标范围，一般为单个杂质元素含量≤0.05%，杂志元素含量总量≤0.15%）及铝（铝为余量）的3003合金进行配比原料，全部使用重熔用铝锭，不添加任何形式的废料。
2、将原料进行熔化，进行正常的熔炼处理，包括搅拌，除渣，精炼等操作达到720℃导炉。熔炼时使用氩气进行精炼。
3、导入静置炉中的铝液使用氩气精炼，铝液温度达到720℃后进行后序铸轧。
4、将处理好的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在线除气使用氩气；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；变质处理时在流槽内持续逆向加入铝-钛合金线，所述铝-钛合金线中钛的重量含量为5%，其余为铝；控制两次变质中铝-钛合金的总量，使铸轧前铝液内钛的重量含量在0.020%；铸轧时其铸轧区为42mm；铸轧温度控制在700℃；铸轧速度控制在750mm/min；铸轧板厚度8.0mm，以保证轧至成品厚度时的变形量＞80%。
5、生产出的铸轧板坯，经内圈及外圈焊接，转至冷轧，轧至4.2mm时，进行退火，退火工艺为：炉气温度580℃升温，金属温度到达560℃时，转炉气560℃保温3小时。退火后冷却至金属温度48℃以下时，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度1.20mm。
6、成品厚度的铝卷，进行二次热处理，退火工艺为：炉气温度550℃升温，金属温度到达500℃时，转炉气500℃保温1小时。退火后冷却至金属温度45℃以下时，再进行分切加工，分切至目标宽度172mm。
7、进过上述工序生产的3003-O态电池外壳用铝带，通过电子万能试验机检测抗拉强度118Mpa，延伸率38%。
实施例2：
1、熔炼按重量百分比铁0.65%；硅0.23%；铁/硅比2.8；铜0.16%；锰1.20%；其余为杂质元素（除已列出的元素，其他元素均为杂质元素，杂质元素有国标范围，一般为单个杂质元素含量≤0.05%，杂志元素含量总量≤0.15%）及铝（铝为余量）的3003合金进行配比原料，全部使用重熔用铝锭，不添加任何形式的废料。
2、将原料进行熔化，进行正常的熔炼处理，包括搅拌，除渣，精炼等操作达到735℃导炉。熔炼时使用氩气进行精炼。
3、导入静置炉中的铝液使用氩气精炼，铝液温度达到730℃后进行后序铸轧。
4、将处理好的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在线除气使用氩气；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；变质处理时在流槽内持续逆向加入铝-钛合金线，所述铝-钛合金线中钛的重量含量为5.1%，其余为铝；控制两次变质中铝-钛合金的总量，使铸轧前铝液内钛的重量含量在0.025%；铸轧时其铸轧区为40mm；铸轧温度控制在698℃；铸轧速度控制在720mm/min；铸轧板厚度8.2mm，以保证轧至成品厚度时的变形量＞87%。
5、生产出的铸轧板坯，经内圈及外圈焊接，转至冷轧，轧至4.5mm时，进行退火，退火工艺为：炉气温度580℃升温，金属温度到达550℃时，转炉气550℃保温3小时。退火后冷却至金属温度45℃以下时，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度1.00mm。
6、成品厚度的铝卷，进行二次热处理，退火工艺为：炉气温度550℃升温，金属温度到达490℃时，转炉气490℃保温2小时。退火后冷却至金属温度46℃以下时，再进行分切加工，分切至目标宽度172mm。
7、进过上述工序生产的3003-O态电池外壳用铝带，通过电子万能试验机检测抗拉强度122Mpa，延伸率40%。
将上述实施例制造的坯料采用特殊的热处理方式生产的产品，产品表面平整光洁无划伤、黑丝，晶粒细小均匀且性能稳定，成品率超过85%，拉伸加深加工与热轧法生产的3003-O态电池壳用铝带无明显差异，能够满足拉伸成型要求。相对热轧方法生产的动力电池外壳用铝带，可以大大的提高成品率以降低成本以及缩短生产流程。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照铝合金的组成成份进行配比原料，其中铁元素含量控制在0.50%-0.70%；硅元素含量控制在0.10%-0.30%；铜元素含量控制在0.10%-0.20%；锰元素含量控制在1.10%-1.40%；控制铁/硅元素含量比为＞2.0，其余为铝；原料经过熔炼后导入静置炉；
2）将经步骤1）处理的铝液经在线除气及过滤后进行铸轧；在除气箱与静置炉之间的流槽，以及过滤箱与铸轧机之间的流槽内进行两次变质处理；变质处理时在流槽内持续逆向加入铝-钛合金线；所述铝-钛合金线中钛的重量含量为4.5%-5.5%，其余为铝；控制两次变质中铝-钛合金的总量，使铸轧前铝液内钛的重量含量在0.015-0.035%；
3）生产出的铸轧板坯，经过一定轧制后，经内圈及外圈焊接，退火，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度；
4) 成品厚度的铝卷，进行二次热处理，再进行分切加工，分切至目标宽度；
步骤2）中铸轧时其铸轧区为35-50mm；铸轧温度控制在695-705℃；铸轧速度控制在700-800mm/min；铸轧板厚度7.0-9.0mm，以保证轧至成品厚度时的变形量＞70%为准；
步骤3）中生产出的铸轧板坯，经过一定轧制后，经内圈及外圈焊接，在4.0-9.0mm厚度退火，退火工艺为：炉气温度550℃-600℃升温，金属温度到达500℃-580℃时，转炉气500℃-580℃保温3-5小时；退火后冷却至金属温度50℃以下时，再进行冷轧压延加工，轧制成品厚度；
步骤4）中成品厚度的铝卷，进行二次热处理，退火工艺为：炉气温度500℃-600℃升温，金属温度到达450℃-550℃时，转炉气450℃-550℃保温1-3小时；
退火后冷却至金属温度50℃以下时，再进行分切加工，分切至目标宽度。
2.根据权利要求1所述的铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法，其特征是：步骤2）在线除气使用氩气。
3.根据权利要求1所述的铸轧法生产动力电池外壳用铝带的方法，其特征是：步骤1）中生产时全部采用重熔用铝锭，不添加任何形式废料；原料熔融后加入添加剂调节成分；熔炼过程中熔炼温度达到710-740℃导炉；熔炼后铝液在静置炉保温时，采用氩气进行净化处理；所述的添加剂为铁、硅、铜、锰。
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