CN109468554B - 冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法 - Google Patents

冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，涉及铝合金热处理技术领域，它包括以下步骤：A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯惰性气体，所述惰性气体浓度达90~98%；B、退火开始升温，料温升至200℃～240℃时，保温6h～15h，控制退火前的卷取张应力在25MPa以上；C、保温结束后，充高纯氩气至炉内所述惰性气体浓度达到98%~100%；D、升温至完全退火目标温度，保温，随炉冷却至200℃以下出炉。本发明与现有技术相比，可以解决现有铝卷在完全退火过程中边部出现白斑缺陷的问题。

Description

冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法
技术领域
本发明涉及铝合金热处理技术领域，尤其是一种用于消除铝卷在完全退火过程中边部退火白斑的方法。
背景技术
在铝合金生产过程中，由于完全退火可以消除加工硬化，使材料恢复原始状态，获得O态，因而常常要进行完全退火，并完全退火后再进行相应的冷变形，以获得相应的状态和性能。例如，生产0.25mm厚、H14状态的1235合金铝箔坯料，常常需要在0.5mm～0.6mm厚度进行完全退火，再经过50%～58%的冷变形量，才能获得H14状态。再如，生产1mm厚、H32状态的5052合金薄板，就需要在1.11mm～1.25mm厚度范围内进行完全退火，再经过10%～20%的冷变形量，以及后期的稳定化退火，才能获得标准H32状态。
然而，在实际生产过程中，我们常常发现，铝卷经过完全退火后，会在卷材两边部约100mm～300mm内出现退火白斑缺陷，如图1所示，x为边部的退火白边，h为铝板宽度。退火白斑的产生原因是：一方面，铝合金带材在冷轧机轧制过程中，常常要保持0～0.8%的中凸度；卷材在卷取过程中，尽管存在卷取张力，层与层之间似乎已经卷得很密实了，但由于中凸度的存在，不可避免地存在缝隙，如图2、图3所示，箭头为空气流；另一方面，铝合金完全退火所需达到的金属温度一般在300℃以上，对于铸轧3XXX铝合金，其完全退火所需的金属温度甚至在480℃以上；众所周知，铝是一种非常活泼的元素，铝在常温下即可生成一薄层致密的氧化膜，随着温度的升高，铝和氧的反应速度加快，生成更多更厚的一层氧化膜；于是当料卷在退火炉退火过程中，在卷材边部有缝隙的区域，空气容易进入，空气中的氧与高温下的铝反应，生成一层较厚的氧化膜，该氧化膜除了厚度较厚外，也比较疏松，因为它是在高温下形成的；而在卷材心部没有缝隙的区域，空气难以进入，没有氧与铝反应，此处的氧化膜很薄，而且很致密。于是，在铝卷边部为厚的疏松的氧化膜，而在心部为薄的致密的氧化膜，两种不同厚度、不同致密度的氧化膜，对于光的反射不一致，因此形成颜色差异，产生边部退火白斑。当铝合金含有镁元素时（例如，5XXX铝合金），由于镁的活泼性比铝更大，更容易与氧、氮发生反应，此时，更容易发生退火白斑，而且，镁含量越高，退火白斑越明显。由此可见，边部退火白斑其实是一种氧化斑。
为了解决这个问题，在铝加工领域，人们常采用高纯氮气保护退火，但经实际验证，仍然会存在退火白斑，这是因为，尽管氮气活性不如氧气，但氮和铝仍然会发生化学反应，生成氮化铝，而氮化铝和氧化铝相似，都是一层陶瓷层，因此仍然产生退火白斑。此外，还有尝试降低出炉温度等措施，但经实际验证，效果仍不明显。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，以解决现有铝卷在完全退火过程中边部出现白斑缺陷的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：本冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法包括以下步骤：A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯惰性气体，所述惰性气体浓度达90%～98%；B、退火开始升温，料温升至200℃～240℃时，保温6h～15h，控制退火前的卷取张应力在25MPa以上；C、保温结束后，充高纯所述惰性气体至炉内所述惰性气体浓度达到98%～100%；D、升温至完全退火目标温度，保温，随炉冷却至200℃以下出炉。
上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述惰性气体为氩气。
进一步的：步骤B中，控制退火前的卷取张应力在25MPa～50MPa之间。
进一步的：步骤B中，控制退火前的卷取张应力在35MPa。
进一步的：步骤C中，保温结束后，充高纯惰性气体至炉内所述惰性气体浓度达到99.5%。
进一步的：步骤D中，随炉冷却至150℃～200℃出炉。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法采取了在退后前的四个步骤及退火后的处理，使铝卷缝隙最小，其中步骤A，采用高纯惰性气体，最佳的是氩气，以保护退火，惰性气体与铝不发生化学反应，不会生成氩和铝的化合物；
2、其中步骤B、C，在升温之前，充惰性气体至90%~98%，但此时，由于层间间隙的存在，卷内还有很多空气未散逸出来，仍残留在卷内；本料卷温度的限定及视铝卷大小不同的保温时间的限定，使铝卷充分均匀受热，一方面，由于空气热胀冷缩而产生体积膨胀，另一方面，铝卷热胀冷缩而使层间间隙减少，此时铝卷内空气被充分排出卷外，然后进行第二次充高纯惰性气体，使炉内惰性气体浓度达到98%~100%，最优的是99.5%，此浓度表明炉内空气已基本排出到炉外，炉内剩余的一丁点空气所产生的氧化作用基本可忽略不计。另外，铝卷温度及保温时间，还可以将铝卷退火前清洗过程中所夹带的微量的水分充分挥发，在随后的二次充氩气过程中通过负压，将水蒸气与空气一起抽出炉外；当炉内存在水蒸气时，会极大地加剧氧化的发生；
3、其中步骤D，在常规的操作中，退火完毕后都是直接将铝卷吊出退火炉，风机冷却的。此时退火白斑由两部分组成：炉内高温氧化和炉外高温氧化。本发明中，铝卷退火完毕后，须随炉冷却到200℃以下再出炉，最优的是冷却到150℃～200℃出炉，就是为了减少炉外高温氧化；
通过以上组合措施，可以极大地减轻退火白斑至极其轻微的程度，近乎消除。采用本发明所述方法进行完全退火的铝卷，退火后不会产生退火白斑，提高了表面质量的一致性，减少了客户投诉，避免了通过超宽切边将退火白斑切除所导致的成品率降低。
附图说明
图1是铝板边部退火白斑缺陷示意图；
图2是铝卷横截面示意图；
图3是图2的A-A剖视图。
具体实施方式
下面对本发明实施例作进一步详述：
实施例一：
本冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法处理铝卷1，合金1235，厚度4.0mm，宽度1350mm，卷径2000mm，包括以下步骤：
A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯氩气，氩气浓度达90%；
B、退火开始升温，料温升至200℃时，保温6h，控制退火前的卷取张应力在25MPa；
C、保温结束后，继续充高纯氩气至炉内氩气浓度达到98.0%；
D、并继续升温至料温500℃，保温5h，随炉冷却至料温150℃后出炉。经开卷检查，未见退火白斑。
实施例二：
本冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法处理铝卷2，合金5052，厚度1.17mm，宽度2600mm，卷径2500mm，包括以下步骤：
A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯氩气，氩气浓度达98%；
B、退火开始升温，料温升至240℃时，保温15h，控制退火前的卷取张应力在50MPa；
C、保温结束后，继续充高纯氩气至炉内氩气浓度达到100%；
D、并继续升温至料温320℃，保温8h，随炉冷却至料温200℃后出炉。经开卷检查，未见退火白斑。
实施例三：
本冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法处理铝卷2，合金5052，厚度1.17mm，宽度2600mm，卷径2500mm，包括以下步骤：
A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯氖气，氖气浓度达91%；
B、退火开始升温，料温升至220℃时，保温8h，控制退火前的卷取张应力在35MPa；
C、保温结束后，继续充高纯氖气至炉内氖气浓度达到99.5%；
D、并继续升温至料温400℃，保温7h，随炉冷却至料温190℃后出炉。经开卷检查，未见退火白斑。
在其他实施例中，惰性气体还可以是其他任意一种惰性气体；步骤A、C中的惰性气体浓度分别可以是90%～98%之间的任意数值及98.0%～100%之间的任意数值；步骤B的卷取张应力还可以是25MPa～50MPa间的任意数值；步骤D的料温降温度可以是150℃~200℃的任意温度时出炉。

Claims (6)

1.一种冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于包括以下步骤：
A、完全退火时，将铝卷推进退火炉后，向退火炉充高纯惰性气体，所述惰性气体浓度达90%～98%；
B、退火开始升温，料温升至200℃～240℃时，保温6h～15h，控制退火前的卷取张应力在25MPa以上；
C、保温结束后，充高纯所述惰性气体至炉内所述惰性气体浓度达到98%～100%；
D、升温至完全退火目标温度，保温，随炉冷却至200℃以下出炉。
2.根据权利要求1所述的冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气。
3.根据权利要求1所述的冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于：步骤B中，控制退火前的卷取张应力在25MPa～50MPa之间。
4.根据权利要求3所述的冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于：步骤B中，控制退火前的卷取张应力在35MPa。
5.根据权利要求1所述的冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于：步骤C中，保温结束后，充高纯惰性气体至炉内所述惰性气体浓度达到99.5%。
6.根据权利要求1所述的冷轧铝卷边部退火白斑的消除方法，其特征在于：步骤D中，随炉冷却至150℃～200℃出炉。
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