CN109457199B - 一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金加工技术领域，涉及一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其加工工艺包括：配料→熔炼→转炉→炉内精炼→静置→在线处理→铸造→均匀化处理→锯切铣面→加热→热轧→冷轧→高温短时退火→箱式退火→精整→横切→成品，通过在箱式退火前增加一短时高温退火的方式，可在保持板材性能稳定的前提下，有效的提高7系铝合金薄板带材生产质量和成品率，获得高性能和高表面质量的铝合金板薄板带材。
Description
技术领域
本发明属于铝合金加工技术领域，涉及一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺。
背景技术
退火态铝合金具有较低的强度、较高的延伸率，非常便于加工。7xxx系铝合卷材退火态薄板的生产工艺为：熔铸→均热→加热→热轧→冷轧→箱式退火→精整→横切。采用该生产工艺的生产的薄板，可满足常规性能的要求，但会存在表面粘伤、表面油斑等问题。
7xxx系铝合金冷轧态硬而脆，冷轧后往往存在较大的内应力，经箱式退火生产，内应力在箱式退火升温即保温过程中获得释放。但卷材层与层之间间隙小且卷材内应力释放不均匀，极易造成卷材表面层与层之间的粘伤。铝合金卷材表面层与层粘伤不利于客户成品件的表面处理，会引起客诉甚至造成废品。
铝合金卷材为了预防油斑的产生，经箱式退火时，会增加除油段退火工艺，除油段工艺通常为100～280℃，当除油温度选择200℃以下时，除油效果差，无法有效预防油斑。当除油温度高于200℃时，由于金属回复和再结晶的作用导致变形储存能降低，在后续高温退火过程中造成再结晶储能不足，出现晶粒组织不均匀、性能偏低的情况。故在实际生产过程中，难以保证板材在不含油斑的情况下，确保板材的组织性能稳定性。
因此针对7xxx系铝合金薄板带的上述问题，提出一种一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的7系铝合金薄板带经箱式退火时粘伤、退火油斑及产品性能的综合平衡问题，提供一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照各7系铝合金化学成分及重量百分比进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于700～720℃条件下熔炼，保温38～42min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为：熔铸后的铝合金铸锭以20～40℃/h的升温速率升温加热至450～475℃，保温18～36h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中以30～60℃/h的升温速度加热至400～440℃，保温2～18h后出炉热轧为卷材，卷材厚度为3.5～12mm；
D、将热轧后的卷材按60～90％的冷轧加工率轧至成冷轧卷；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为430～480℃，保温时间为5～180s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为350～410℃，保温时间为1～4h，箱式退火后的铝合金卷材以不大于30℃/h的冷却速度冷却到260℃以下后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，即可成为成品卷材。
进一步，步骤A中铝合金材料成分为AA7020、AA7021、AA7039、AA7075、AA7175或者AA7475任一成分的7系铝合金。
进一步，步骤D中冷轧加工率＝(热轧卷厚度-冷轧卷厚度)/热轧卷厚度*100％。
进一步，步骤D中热轧后的卷材冷轧至0.85～2mm。
进一步，步骤E中的冷却方式为自然冷却。
进一步，步骤F中箱式退火后的铝合金卷材以25～30℃/h的冷却速度冷却到240～260℃后出炉自然冷却。
进一步，步骤G将成品卷材精整处理后进行横切，以退火态铝合金薄板的形式发货。
本发明的有益效果在于：
本发明所公开的退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其加工工艺包括：配料→熔炼→转炉→炉内精炼→静置→在线处理→铸造→均匀化处理→锯切铣面→加热→热轧→冷轧→高温短时退火→箱式退火→精整→横切→成品，该加工工艺冷轧后的铝合金冷轧卷内应力在箱式退火升温即保温过程中获得释放，通过在箱式退火前增加一短时高温退火的方式，可在保持板材性能稳定的前提下，有效的提高7系铝合金薄板带材生产质量和成品率，获得高性能和高表面质量的铝合金板薄板带材。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于700℃条件下熔炼，保温42min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温4h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C铸锭轧制成的卷材冷轧至2mm厚度(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为430℃，保温时间为5s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为410℃，保温时间为4h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
实施例2
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于720℃条件下熔炼，保温38min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温2h后出炉热轧为3.5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至0.85mm厚度卷材(冷轧加工率76％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为480℃，保温时间为10s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为410℃，保温时间为4h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
实施例3
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于720℃条件下熔炼，保温38min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温2h后出炉热轧为3.5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至0.85mm厚度卷材(冷轧加工率76％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为480℃，保温时间为180s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为410℃，保温时间为4h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
实施例4
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于700℃条件下熔炼，保温42min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以40℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以40℃/h的升温速度加热至430℃，保温6h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至2mm厚度卷材(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为480℃，保温时间为30s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为410℃，保温时间为4h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
实施例5
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于700℃条件下熔炼，保温42min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以50℃/h的升温速度加热至430℃，保温16h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至2mm厚度卷材(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为480℃，保温时间为10s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为350℃℃，保温时间为3h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
实施例6
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于720℃条件下熔炼，保温38min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温2h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至2mm厚度卷材(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为450℃，保温时间为30s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线自然冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为350℃，保温时间为1h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
对比例1
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于720℃条件下熔炼，保温38min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以40℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温2h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至2mm厚度卷材(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在箱式退火炉中进行箱式退火，箱式退火工艺为240℃×12h+410℃×4h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
对比例2
一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.％Zn、2.55wt.％Mg、1.7wt.％Cu、0.22wt.％Cr，0.15wt.％Si、0.20wt.％Fe、0.1wt.％Mn、0.03wt％Ti的元素配比(AA7075)进行配料，将配置好的物料放入熔炼炉中于720℃条件下熔炼，保温38min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭规格为500×1680×5000mm；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为，熔铸后的铝合金铸锭以30℃/h的升温速率升温加热至470℃，保温24h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金置于加热炉中以30℃/h的升温速度加热至430℃，保温2h后出炉热轧为5mm厚度卷材；
D、采用冷轧机将步骤C中的卷材冷轧至2mm厚度卷材(冷轧加工率60％)；
E、将冷轧卷在箱式退火炉中进行箱式退火，箱式退火工艺为170×12h+350℃×1h，箱式退火后的铝合金卷材以26℃/h的冷却速度冷却到250℃后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，将成品卷材精整处理，即可成为成品卷材，测试其力学性能并观察表面质量。
表1为实施例和比较例中生产的7075-O铝合金薄板的工艺参数，表2给出了实施例和比较例中7075-O铝合金成品板材的力学性能和表面质量。各实施例中室温拉伸试验采用GB/T228测试方法，取样方向为板材横向，采用Rm、Rp0.2、A％表征合金的室温力学性能。采用目测的方式表征板材的表面情况。
表1
表2
从表1中可以看出，在实施例1～3中同时施加了高温短时退火和箱式退火工艺控制，而对比例1～2中未施加高温退火工艺。
从表2中可以看出，实施例1～6中抗拉强度(Rm)在211～215MPa之间，屈服强度RP0.2在86～89MPa之间，而延伸率(A％)除实例5达到20％外，其他均在16～18.5％之间。对比例1，合金强度区别不大，但延伸率降低至50％，对比例2的力学性能均较高。但就表面质量，对比例1出现粘伤、对比例2出现油斑缺陷，相应的实施例1～6中均均达实现了较优的表面质量。
由此可见，采用本发明的方法，可以在保持退火态性能不变的情况下，有效避免7系铝合金宽带材的表面质量，显著的提高生产成品率，获得高性能和高表面质量的铝合金板薄板带材。
当然，以上仅是本发明的具体应用返利，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变化或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一种退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、按照5.8wt.%Zn、2.55wt.%Mg、1.7wt.%Cu、0.22wt.%Cr，0.15wt.%Si、0.20wt.%Fe、0.1wt.%Mn、0.03wt%Ti的元素配比配制铝合金原料，将配置好的物料放入熔炼炉中于700～720℃条件下熔炼，保温38～42min，经炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭置于均热炉均匀化热处理后，在锯切机上切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层，其均匀化热处理工艺为：熔铸后的铝合金铸锭以20~40℃/h的升温速率升温加热至450~475℃，保温18~36h后出炉冷却至室温；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中以30~60℃/h的升温速度加热至400~440℃，保温2~18h后出炉热轧为卷材，卷材厚度为3.5~12mm；
D、将热轧后的卷材按60~90%的冷轧加工率轧至成冷轧卷，其中冷轧加工率=（热轧卷厚度-冷轧卷厚度）/热轧卷厚度*100%；
E、将冷轧卷在连续退火线上进行清洗、高温短时退火，退火温度为430~480℃，保温时间为5~180s，短时退火后的铝合金卷材从连续退火线上离线冷却；
F、高温短时退火后的铝合金卷材在箱式退火炉中进行箱式退火，退火温度为350~410℃，保温时间为1~4h，箱式退火后的铝合金卷材以不大于30℃/h的冷却速度冷却到260℃以下后出炉自然冷却；
G、将箱式退火处理后的铝合金卷材进行精整处理，即可成为成品卷材。
2.如权利要求1所述的退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其特征在于，步骤D中热轧后的卷材冷轧至0.85~2mm。
3.如权利要求1所述的退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其特征在于，步骤E中的冷却方式为自然冷却。
4.如权利要求1所述的退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其特征在于，步骤F中箱式退火后的铝合金卷材以25~30℃/h的冷却速度冷却到240~260℃后出炉自然冷却。
5.如权利要求1所述的退火态7系铝合金薄板带的加工工艺，其特征在于，步骤G将成品卷材精整处理后进行横切，以退火态铝合金薄板的形式发货。
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Denomination of invention: Processing technology of annealed 7-series aluminum alloy sheet and strip Effective date of registration: 20210730 Granted publication date: 20200929 Pledgee: Bank of Harbin Co.,Ltd. Shenyang Branch Pledgor: TIANJIN ZHONGWANG ALUMINIUM INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000659 |