CN108486436B

CN108486436B - 一种高性能铝合金带材及其制备方法

Info

Publication number: CN108486436B
Application number: CN201810602819.3A
Authority: CN
Inventors: 刘旺; 黄瑞银; 冉继龙; 郑智滨; 杨本勇
Original assignee: China Aluminum Southeast Material Institute (fujian) Technology Co Ltd; Chinalco Ruimin Co Ltd
Current assignee: China Aluminum Southeast Material Institute (fujian) Technology Co Ltd; Chinalco Ruimin Co Ltd
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: CN108486436A

Abstract

本发明公开了一种高性能铝合金带材及其制作方法，其所含成分按重量百分数计为：Si 0.01~0.10%，Fe 0.01~0.30%，Cu≤0.05%，Mn 0.10~0.30%，Mg 2.50~3.50%，Ti≤0.01%，Cr≤0.05%，V≤0.008%，B≤0.008%，余量为Al及不可避免的杂质；其是将铝锭等原料在熔炼、保温静置的过程中进行多道次精炼除气和多级过滤，经半连续铸造、锯切、铣面后进行均匀化热处理；然后出炉热轧，再将热轧卷材经过清洗矫直制得。本发明铝合金带材具有良好的焊接和变形性能，延伸率、导电率高，同时还具有一定的强度。

Description

一种高性能铝合金带材及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种高性能铝合金带材及其制作方法。

背景技术

气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）是一种采用SF₆或SF₆-N₂气体绝缘，外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备，其具有传输容量大、损耗小、电容电流小、占地少、可靠性高等优点，国内近年来开始得到逐步应用。该电线路设计是将铝板带进行卷筒后焊接成外壳，再在焊合后的密封管路内通入SF₆或SF₆-N₂气体作为绝缘介质。因此所用管道需要承压，这就要求制作该管道的铝板带需要有良好的强度及焊接性。同时，密封管道壳体因受输电线交变电流产生磁场的影响会形成涡流热，为减少涡流热需要壳体材料导电率≥37%IACS。目前市面上铝合金板带材难以既满足延伸率、焊接指标又满足导电率指标，且具有一定的强度。因此，开发该类铝板带材具有较高的附加值。

发明内容

为克服现有铝合金带材难以全面满足延伸率、焊接性能、导电率要求并同时具有足够强度的问题，本发明提供了一种既具有较好的强度和焊接、变形性能，又具有较高导电率的可供电力行业使用的高性能铝合金带材。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高性能铝合金带材，其所含成分按重量百分数计为：Si 0.01~0.10%，Fe 0.01~0.30%，Cu ≤0.05%，Mn 0.10~0.30%，Mg 2.50~3.50%，Ti ≤0.01%，Cr ≤0.05%，V ≤0.008%，B≤0.008%，余量为Al及不可避免的杂质。

所述高性能铝合金带材的制备方法包含以下步骤：

（1）按成分配比取铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂，将其在熔炼、保温静置过程中进行多道次精炼除气和多级过滤，以提高熔体纯净度，再进行半连续铸造；

（2）所得铸锭经锯切、铣面后，于480~580℃保温2~15h进行均匀化热处理；

（3）出炉热轧，热轧厚度为2.0~10.0mm，热轧终轧温度为300~350℃；

（4）将热轧卷材清洗后，对带材进行变形率为0.1~1.0%的拉伸矫直，即得到高性能铝合金带材。

所述铝锭是为获得杂质元素含量少的熔体，根据不同的导电率要求，在加料时挑选纯度为99.70%~99.99%的铝锭。

所述铝中间合金锭是根据原始的微量元素成分，在合金元素配料时在熔体中按每吨铝加入0.5~5kg AlB₃中间合金锭，并通过炉底电磁搅拌配合渣耙机械搅拌促使其均匀扩散。

所述镁锭是为减少熔体在熔炼过程中的自氧化造渣，影响熔体纯净度，添加的80~200kg/块的大型镁锭，在加入熔体后使用耐火材料压板将其沉入熔体中熔化，避免与空气接触氧化造渣，余量采用8kg/块的小镁锭精配至准确成分。

所述多道次精炼除气是在熔炼炉固体入炉料熔化后，配入合金成分前，采用氩气及MgCl₂与KCl的混合颗粒物（其中MgCl₂所占重量比例为40%~60%）进行喷吹精炼；在熔炼炉内的熔体转移至保温炉过程中，利用保温炉底透气砖喷吹氩气精炼，并在保温炉受液口处插管喷吹氩气加强精炼；再在铸造过程中通过铝液流槽流经双转子旋转喷吹氩气在除气炉中进行精炼。

所述多级过滤是在保温炉铝水出口晶粒细化铝钛硼丝加入点后100~500mm距离处采用插入式玻璃丝布闸板进行一道次过滤；再流入30~80目孔径的泡沫陶瓷过滤板进行二次过滤，或流经颗粒尺寸5~15mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行二次过滤；随后再流经颗粒尺寸2~10mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行第三次过滤，以确保熔体内杂质被较完全的去除。

本发明的有益效果是：本发明在对硅、铁、铜、锰、镁、铬、钛、钒、硼等合金元素进行优化调整的同时，通过优化熔铸工艺，提升熔体纯净度，减少影响导电率的固体夹渣物，并配合均匀化热处理、热轧工艺的合理分配，使成品强度及延伸率较高、表面均匀光洁、板形平整、耐腐蚀性和可焊性能良好，同时导电率满足电力行业需求。本发明产出的高性能铝合金带材的强度与延伸率、导电率匹配性良好，相同强度指标下导电率较同类产品高出3%IACS以上。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

一种高性能铝合金带材，其所含成分按重量百分数计为：Si 0.05%，Fe 0.13%，Cu0.01%，Mn 0.11%，Mg 2.8%，Ti 0.01%，Cr 0.03%，V 0.005%，B 0.002%，余量为Al及不可避免的杂质。

其制备方法包含以下步骤：

1）按成分配比取铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂，在铝锭入炉料熔化后，采用氩气及重量比2:3的MgCl₂与KCl的混合颗粒物进行喷吹精炼，然后加入铝中间合金锭、镁锭和锰剂，在735℃下熔炼、除渣后，所得熔体转移至保温炉过程中，利用保温炉底透气砖喷吹氩气精炼，并在保温炉受液口处插管喷吹氩气加强精炼，持续至转炉完成；

2）铝液静置处理40min后，在保温炉铝水出口晶粒细化铝钛硼丝加入点后100mm距离处采用插入式玻璃丝布闸板进行一道次过滤，再流入50目的泡沫陶瓷过滤板进行二次过滤，随后经过双转子除气炉喷吹氩气精炼，并经500mm厚、颗粒尺寸2~10mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行第三次过滤后，通过低液位半连续铸造成铸锭；

3）所得铸锭锯除头尾部，铣除表面壳层后，经过加热炉500℃保温3h处理；

4）铸锭经过热轧成3.0mm厚度的热轧坯料，终轧温度为320℃；

5）将热轧卷材清洗后，在矫直机上经0.4%变形率的拉伸矫直变形后，即得到高性能铝合金带材。

经测试，该板材的抗拉强度为205MPa，屈服强度为90MPa，延伸率23%，导电率37.1%IACS。

实施例2

一种高性能铝合金带材，其所含成分按重量百分数计为：Si 0.03%，Fe 0.05%，Cu0.05%，Mn 0.10%，Mg 2.52%，Ti 0.01%，Cr 0.01%，V 0.004%，B 0.002%，余量为Al及不可避免的杂质。

其制备方法包含以下步骤：

1）按成分配比取铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂，在铝锭入炉料熔化后，采用氩气及重量比2:3的MgCl₂与KCl的混合颗粒物进行喷吹精炼，然后加入铝中间合金锭、镁锭和锰剂，在725℃下熔炼、除渣后，所得熔体转移至保温炉过程中，利用保温炉底透气砖喷吹氩气精炼，并在保温炉受液口处插管喷吹氩气加强精炼，持续至转炉完成；

2）铝液静置处理40min后，在保温炉铝水出口晶粒细化铝钛硼丝加入点后500mm距离处采用插入式玻璃丝布闸板进行一道次过滤，再流入30目+50目的双级泡沫陶瓷过滤板进行二次过滤，随后经过双转子除气炉喷吹氩气精炼，并经500mm厚、颗粒尺寸2~10mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行第三次过滤后，通过低液位半连续铸造成铸锭；

3）所得铸锭锯除头尾部，铣除表面壳层后，经过加热炉480℃保温6h处理；

4）铸锭经过热轧成8.0mm厚度的热轧坯料，终轧温度为300℃；

5）将热轧卷材清洗后，在矫直机上经0.8%变形率的拉伸矫直变形后，即得到高性能铝合金带材。

经测试，该板材的抗拉强度为194MPa，屈服强度为86MPa，延伸率24%，导电率46.4%IACS。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1. 一种高性能铝合金带材，其特征在于：所含成分按重量百分数计为：Si 0.01~0.10%，Fe 0.01~0.30%，Cu ≤0.05%，Mn 0.10~0.30%，Mg 2.50~3.50%，Ti ≤0.01%，Cr ≤0.05%，V 0.004~0.005%，B 0.002%，余量为Al及不可避免的杂质；

所述高性能铝合金带材的制作方法包含以下步骤：

（4）将热轧卷材清洗后，对带材进行变形率为0.1~1.0%的拉伸矫直，即得到具有高可焊性、高延伸率及高导电率的高性能铝合金带材；

所述多道次精炼除气是在入炉熔炼后，采用氩气及MgCl₂与KCl的混合颗粒物进行喷吹精炼；然后在熔炼炉内的熔体转移至保温炉的过程中，利用保温炉底透气砖喷吹氩气精炼，并在保温炉受液口处插管喷吹氩气加强精炼；再在铸造过程中经双转子旋转喷吹氩气进行精炼；

所述MgCl₂与KCl的混合颗粒物中MgCl₂所占重量比例为40%~60%。

2.根据权利要求1所述的高性能铝合金带材，其特征在于：所述铝锭的纯度为99.70%~99.99%。

3. 根据权利要求1所述的高性能铝合金带材，其特征在于：所述铝中间合金锭是在熔体中按每吨铝加入0.5~5kg AlB₃中间合金锭制成。

4.根据权利要求1所述的高性能铝合金带材，其特征在于：所述多级过滤是在保温炉铝水出口晶粒细化铝钛硼丝加入点后100~500mm距离处采用插入式玻璃丝布闸板进行一道次过滤；再流入30~80目孔径的泡沫陶瓷过滤板进行二次过滤，或流经颗粒尺寸5~15mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行二次过滤；随后再流经颗粒尺寸2~10mm的氧化铝砂砾深床过滤器进行第三次过滤。