CN107557624A - 一种铝合金集装箱用铝板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金集装箱用铝板及其生产方法。以质量百分含量表示，铝合金集装箱用铝板的成分组成为：Si 0.05‑0.15％，Fe 0.08‑0.20％，Cu 0.001‑0.05％，Mn 0.75‑0.80％，Mg 6.5‑6.8％，Cr 0.10‑0.15％，Zn 0.01‑0.10％，Be 0.003‑0.005％，Ti 0.04‑0.05％，余量为Al。其生产方法包括熔炼、铸造、铣面、均热、热粗轧、热精轧、稳定化和切片包装等步骤。利用本发明生产方法制备得到的铝板具有高抗拉强度、高疲劳强度、高延伸率、耐腐蚀性强、焊接性能好，能够完全满足铝合金集装箱用铝板的生产需要。
Description
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种铝合金集装箱用铝板及其生产方法。
背景技术
近年来，我国交通运输行业不断发展，目前我国是集装箱第一制造大国，集装箱材料有钢制集装箱、玻璃钢集装箱、木制集装箱和铝合金集装箱等等。其中，钢制集装箱具有强度大、结构牢、焊接性能好、水密性好、价格低廉等优点，其缺点是重量大、防腐性差；玻璃钢集装箱的优点是强度大、刚性好、内部容积大、隔热防腐，缺点是易老化，拧螺栓处强度低等。随着陆地、海上运输快速发展，铝合金集装箱因具有重量轻、外表美观、防腐蚀、弹性好、加工方便、维修费用低、使用年限长等优势而逐渐受到运输行业的青睐。制备同样大小的集装箱，与钢制材料相比，铝合金材料可减轻集装箱重量一半以上，因此，铝合金是集装箱实现轻量化最好的材料。
目前国内集装箱材料主要以铝型材做为骨架，用6系热处理铝板为箱体，缺点是加工繁琐、消耗能源大、材料强度低、防腐蚀性能差等，采用新材料代替6系铝合金面板将是工艺技术难点，通过研究发现，采用5系铝合金特殊加工方法可得到高强度、耐腐蚀性良好的材料，但是目前采用5系铝合金板材用于集装箱材料的屈指可数，主要工艺难点是5系高镁合金加工困难、铸锭、热轧易开裂，力学性能稳定性差、焊接不良、抗腐蚀工艺难掌握等质量问题。
集装箱用铝合金板指标中的抗拉强度、疲劳强度、延伸率、抗腐蚀性能、焊接性能等有着较高的要求。而5系铝合金属于变形铝合金，是不可热处理强化铝合金，不能通过热处理的方法强化，常出现疲劳强度低、抗拉强度不均、延伸率低等问题。目前生产工艺生产的集装箱用铝合金板还不能全部满足性能要求，因而如何提供一种集装箱用铝合金板的生产方法，以满足集装箱用铝合金板的使用要求，是目前本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铝合金集装箱用铝板及其生产方法。本发明的生产方法提高了铝合金集装箱用铝板的抗拉强度、疲劳强度、延伸率、耐腐蚀性能，能够完全满足集装箱用铝合金板的使用要求。
为实现发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，所述铝合金集装箱用铝板的成分组成为：Si 0.05％-0.15％，Fe 0.08％-0.20％，Cu 0.001％-0.05％，Mn 0.75％-0.80％，Mg 6.5％-6.8％，Cr 0.10％-0.15％，Zn 0.01％-0.10％，Be 0.003％-0.005％，Ti0.04％-0.05％，余量为Al。
上述铝合金集装箱用铝板的生产方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：按上述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在720-740℃熔炼4-6小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为695-705℃条件下铸造成铝合金铸锭；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理，每面的铣面量为20-25mm；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，加热升温至铝合金铸锭温度为420-440℃，保温8-12小时，出炉(铸造完成后的铝合金铸锭因内应力大、合金成分不均，需要对铸锭进行均热处理，目的是消除内应力，防止铝合金铸锭开裂，提升化学成分均匀性)；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行23-27道次轧制，轧制成厚度为20-25mm的毛坯料，终轧温度为410-420℃；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行2-4个道次的热精轧，轧制成厚度为10±0.05mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，将坯料加热升温至100-120℃，保温处理4-6h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板(本发明铝合金集装箱用铝板中Mg含量高，成品加工后易产生内部内应力，导致铝合金板材变形、翘曲，采用稳定化工艺处理能有效消除铝合金板材内应力，使铝合金板材平整)。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(2)中所述铸造水温为25-30℃、铸造水压为0.3-0.4kg/cm2、铸造速度为45-55mm/min、铸造水流量为150-230m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(2)中所述铝合金铸锭的规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(4)中所述加热升温过程的升温速率为45-50℃/h。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(5)热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为1.5-2m/s。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(5)热粗轧过程中乳液压力为0.4-0.5MPa，质量浓度为4.5-5.5％。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(6)中热粗轧后的毛坯料进行3个道次的热精轧。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(6)热精轧过程中乳液压力为0.4-0.5MPa，质量浓度为5.5-6.5％，压缩空气压力为0.3-0.4MPa。
根据上述的生产方法，优选地，步骤(7)中所述加热升温过程的升温速率为30-40℃/h。
本发明取得的积极有益效果：
(1)本发明严格控制铝合金板材中各元素的含量，通过熔炼、铸锭、铣面、均热(均匀化热处理)、热轧(热粗轧和热精轧)、稳定化及精整处理等工序相配合，制备得到了一种具有高抗拉强度、高疲劳强度、高延伸率、耐腐蚀性强、焊接性能好的铝合金集装箱用铝板，有效克服了目前5系高镁铝合金加工困难，铸锭、热轧易开裂，力学性能稳定性差，焊接不良，抗腐蚀性能差等缺陷。
(2)本发明铝合金集装箱用铝板的抗拉强度达到了410-480MPa，疲劳强度达到了220-290MPa，延伸率为14-20％，屈服强度为380-430MPa，90°折弯不开裂，剥落腐蚀试验级别达到PA级，能够完全满足铝合金集装箱用铝板较高强度、高延伸率、高耐腐蚀性、易焊接的使用要求，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明，但并不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.1％，Fe0.15％，Cu 0.02％，Mn 0.78％，Mg 6.5％，Cr 0.12％，Zn 0.05％，Be 0.004％，Ti 0.04％，余量为Al。
实施例2：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.08％，Fe0.08％，Cu 0.05％，Mn 0.8％，Mg 6.8％，Cr 0.15％，Zn 0.08％，Be 0.003％，Ti 0.05％，余量为Al。
实施例3：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.05％，Fe0.20％，Cu 0.04％，Mn 0.76％，Mg 6.6％，Cr 0.1％，Zn 0.03％，Be 0.005％，Ti 0.04％，余量为Al。
实施例4：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.15％，Fe0.1％，Cu 0.001％，Mn 0.75％，Mg 6.8％，Cr 0.14％，Zn 0.06％，Be 0.004％，Ti 0.05％，余量为Al。
实施例5：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.12％，Fe0.16％，Cu 0.03％，Mn 0.8％，Mg 6.5％，Cr 0.13％，Zn 0.1％，Be 0.005％，Ti 0.05％，余量为Al。
实施例6：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.1％，Fe0.12％，Cu 0.008％，Mn 0.75％，Mg 6.6％，Cr 0.1％，Zn 0.08％，Be 0.003％，Ti 0.04％，余量为Al。
实施例7：
一种铝合金集装箱用铝板，以质量百分含量表示，其成分组成为：Si 0.1％，Fe0.15％，Cu 0.03％，Mn 0.76％，Mg 6.6％，Cr 0.1％，Zn 0.04％，Be 0.005％，Ti 0.04％，余量为Al。
实施例8：
本发明实施例1铝合金集装箱用铝板的生产方法，其详细步骤如下：
(1)熔炼：按实施例1所述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在730℃熔炼5小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为700℃条件下铸造成规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)的铝合金铸锭；其中，所述铸造水温为25℃、铸造水压为0.4kg/cm2、铸造速度为50mm/min、铸造水流量为150m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理，每面的铣面量为20mm；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，以45℃/h的升温速率加热升温至铝合金铸锭温度为430℃，保温10小时，出炉；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行25道次轧制，轧制成厚度为20mm的毛坯料，终轧温度为420℃；其中，热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为1.5m/s；乳液压力为0.4MPa，质量浓度为5.0％；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行3个道次的热精轧，轧制成厚度为10mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；热精轧过程中乳液压力为0.5MPa，质量浓度为5.5％，压缩空气压力为0.4MPa；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，以30℃/h的升温速率将坯料加热升温至120℃，保温处理5h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板，最后进行铝合金集装箱用铝板性能检测(详见表1)。
实施例9：
本发明实施例2铝合金集装箱用铝板的生产方法，其详细步骤如下：
(1)熔炼：按实施例2所述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在730℃熔炼5小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为700℃条件下铸造成规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)的铝合金铸锭；其中，所述铸造水温为28℃、铸造水压为0.35kg/cm2、铸造速度为50mm/min、铸造水流量为200m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理，每面的铣面量为22mm；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，以46℃/h的升温速率加热升温至铝合金铸锭温度为430℃，保温10小时，出炉；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行25道次轧制，轧制成厚度为22mm的毛坯料，终轧温度为415℃；其中，热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为1.8m/s；乳液压力为0.45MPa，质量浓度为5.0％；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行3个道次的热精轧，轧制成厚度为10±0.05mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；热精轧过程中乳液压力为0.45MPa，质量浓度为6％，压缩空气压力为0.35MPa；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，以35℃/h的升温速率将坯料加热升温至110℃，保温处理5h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板，最后进行铝合金集装箱用铝板性能检测(详见表1)。
实施例10：
本发明实施例3铝合金集装箱用铝板的生产方法，其详细步骤如下：
(1)熔炼：按实施例3所述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在720℃熔炼6小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为695℃条件下铸造成规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)的铝合金铸锭；其中，所述铸造水温为25℃、铸造水压为0.3kg/cm2、铸造速度为45mm/min、铸造水流量为150m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理，每面的铣面量为20mm；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，以45℃/h的升温速率加热升温至铝合金铸锭温度为420℃，保温12小时，出炉；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行23道次轧制，轧制成厚度为25mm的毛坯料，终轧温度为410℃；其中，热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为1.5m/s；乳液压力为0.4MPa，质量浓度为4.5％；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行4个道次的热精轧，轧制成厚度为10±0.05mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；热精轧过程中乳液压力为0.4MPa，质量浓度为5.5％，压缩空气压力为0.3MPa；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，以40℃/h的升温速率将坯料加热升温至100℃，保温处理6h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板，最后进行铝合金集装箱用铝板性能检测(详见表1)。
实施例11：
本发明实施例4铝合金集装箱用铝板的生产方法，其详细步骤如下：
(1)熔炼：按实施例4所述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在740℃熔炼4小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为705℃条件下铸造成规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)的铝合金铸锭；其中，所述铸造水温为30℃、铸造水压为0.4kg/cm2、铸造速度为55mm/min、铸造水流量为230m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理，每面的铣面量为25mm；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，以50℃/h的升温速率加热升温至铝合金铸锭温度为440℃，保温8小时，出炉；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行27道次轧制，轧制成厚度为20mm的毛坯料，终轧温度为420℃；其中，热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为2m/s；乳液压力为0.5MPa，质量浓度为5.5％；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行2个道次的热精轧，轧制成厚度为10±0.05mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；热精轧过程中乳液压力为0.5MPa，质量浓度为6.5％，压缩空气压力为0.4MPa；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，以30℃/h的升温速率将坯料加热升温至120℃，保温处理4h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板，最后进行铝合金集装箱用铝板性能检测(详见表1)。
实施例12：
本发明实施例5铝合金集装箱用铝板的生产方法同实施例8。
实施例13：
本发明实施例6铝合金集装箱用铝板的生产方法同实施例8。
实施例14：
本发明实施例7铝合金集装箱用铝板的生产方法同实施例8。
表1本发明实施例1-7制备的铝合金集装箱用铝板的性能参数检测数据
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种铝合金集装箱用铝板，其特征在于，以质量百分含量表示，所述铝合金集装箱用铝板的成分组成为：Si 0.05％-0.15％，Fe 0.08％-0.20％，Cu 0.001％-0.05％，Mn0.75％-0.80％，Mg 6.5％-6.8％，Cr 0.10％-0.15％，Zn 0.01％-0.10％，Be 0.003％-0.005％，Ti 0.04％-0.05％，余量为Al。
2.一种铝合金集装箱用铝板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)熔炼：按权利要求1所述铝合金集装箱用铝板的成分组成进行配料，配料后放入熔炼炉，在720-740℃熔炼4-6小时，然后进行扒渣，精炼除气，得到成分均匀稳定的铝合金液；
(2)铸造：将铝合金液在温度为695-705℃条件下铸造成铝合金铸锭；
(3)铣面：将铝合金铸锭两端端头切去，进行铣面处理；
(4)均热：将铝合金铸锭放入加热炉中，加热升温至铝合金铸锭温度为420-440℃，保温8-12小时，出炉；
(5)热粗轧：将经过步骤(4)处理后的铝合金铸锭送入热轧机中，进行23-27道次轧制，轧制成厚度为20-25mm的毛坯料，终轧温度为410-420℃；
(6)热精轧及精整加工：将热粗轧后的毛坯料进行2-4个道次的热精轧，轧制成厚度为10±0.05mm的坯料，然后将坯料进行拉弯矫直和清洗；
(7)稳定化：将经过步骤(6)处理后的坯料放入退火炉中，将坯料加热升温至100-120℃，保温处理4-6h，然后进行切片、包装，即得铝合金集装箱用铝板。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述铸造水温为25-30℃、铸造水压为0.3-0.4kg/cm2、铸造速度为45-55mm/min、铸造水流量为150-230m3/h；铸造中检测氢含量≤0.14ml/100gAl。
4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述铝合金铸锭的规格为长(6398mm-6402mm)×宽(1798mm-1802mm)×厚(628mm-632mm)。
5.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(4)中所述加热升温过程的升温速率为45-50℃/h。
6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(5)热粗轧过程中每道次轧制的压下量为20-30mm，轧制速度为1.5-2m/s。
7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(5)热粗轧过程中乳液压力为0.4-0.5MPa，质量浓度为4.5-5.5％。
8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(6)中热粗轧后的毛坯料进行3个道次的热精轧。
9.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(6)热精轧过程中乳液压力为0.4-0.5MPa，质量浓度为5.5-6.5％，压缩空气压力为0.3-0.4MPa。
10.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤(7)中所述加热升温过程的升温速率为30-40℃/h。
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