CN110468310A - 一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法，该方法在8021合金基础上进行了微量改变并制备出铝熔体，其中Si由0.1～0.2上升到0.3～0.5，Fe由1.3～1.6下降到1.1～1.3，Cu由0.05下降到0.02，Ti由0.01～0.02上升到0.02～0.035，Al是含有70～80重量份的电解铝液和20～30重量份且纯度≥99.7％的铝锭，通过哈兹列特连铸连轧机制备出3～5mm厚铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出家用铝箔，省去大板锭铸造、锭坯锯头铣面再重新加热、大加工量的粗轧开坯等环节，节能降耗并减少二氧化碳排放，节约生产成本，增加经济效益。

Description

一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法
技术领域
本发明属于铝箔加工技术领域，尤其是一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法。
背景技术
家用铝箔是一种广泛用于航空食品、快餐、饮料包装，日用品保鲜等领域的铝箔，具有环保、美观、防潮、保鲜、耐磨蚀、无毒无味等特点。
市场上常见的家用铝箔通常采用8011合金牌号的变形铝合金制造。8011合金制备家用箔质量较轻、强度适中，一般厚度为0.01～0.03mm。8011合金虽然具有较好的塑性变形能力，但强度一般在80～100MPa之间，延伸率≥1.5％，较低的延伸率造成铝箔在冲压成餐盒及容器之后容易存在变形、孔洞等缺陷，而如果要保持餐盒良好的延伸率，则必需提高退火温度或者增加材料厚度，这样不仅降低抗拉强度，而且增加生产成本，造成材料浪费。
8021合金以其优异的性能成为生产家用铝箔的首选，8021合金制备家用铝箔的常规工艺流程简述如下：
一、熔炼铸造：
常规8021合金熔铸采用直冷铸锭工艺，熔炼时采用纯度99.7％以上的铝锭及10～30重量份的电解铝液为原料放入熔炼炉内进行熔炼，通过合金成分配置、铝熔体处理等工序以保证其熔体质量，熔体的化学成分应符合国标GB/T3190-2012中对8021合金化学成分之要求并参见下表：
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
0.1～0.2 1.3～1.6 0.05 0.02 0.01 0.01 0.02 0.01～0.02 余量
上表中各元素含量均为重量百分比％，含量有上下限的为合金元素，表中未标注的其它杂质含量≤0.03。
熔炼炉温控制在750±5℃范围内，氢含量控制在0.14ml/100g·Al以下，铸造时采用旋转吹气法进行在线除气，过滤采用30PPi+50PPi双级过滤，变质剂采用Al-5Ti-B，铝熔体通过铸模形成400～600mm厚的铸锭。
二、热轧：
先将上述熔铸加工的铸锭锯头铣面再重新加热，在480～520℃条件下保温20～25小时，再将加热后的铸锭通过大加工量的粗轧机开坯多道次轧制至6～8mm厚并以卷材形式转入冷轧工序。
三、冷轧：
经多道次冷轧将6～8mm厚热轧卷冷轧到1.0～2.0mm厚度之间，然后高温中间退火，冷却后继续冷轧到切边厚度再转入纵剪切边工序。
四、中间退火：
中间退火工艺是在460～530℃条件下保温20～30小时。
五、纵剪切边：
纵剪切边时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，塔形小于5mm。
六、箔轧：
经过数个道次轧制到精轧道次，铝箔表面不允许有残留油污；表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期性印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷。
七、成品分切：
分切时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。分切的铝卷放在地板必须垫上一块大纸板，不允许直接落地。分切时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，分切错层必须小于0.5mm。分切后的小卷端面必须干净、整洁；分切好的小卷批号和规格必须用记号笔写在铝卷的表面。
八、成品退火；
成品退火时用耐高温铝箔胶带封口确保不能松层后方可上料架装炉退火。0.01～0.03mm厚度，在200～240℃条件下负压保温20～30小时。退火出炉后料不能下料架。退火后的料必须完全冷透转下工序。
九、检查和包装；
成品检查时主要检查铝箔厚度、宽度不得超过公差范围，端面不得有毛刺、翻边，撞伤，错层不得超过0.5mm。套筒规格、材质必须符合客户要求，套筒两边伸出铝箔端面各为5mm。要求做到抗拉强度达到80～110Mpa，延伸率≥2％，合格后按照家用铝箔的包装要求包装。
8021合金制备家用铝萡的抗拉强度可以达到100Mpa以上，同时延伸率可以到达≥4％，但存在生产工序多、生产周期长、成本高等问题。
如何在上述制备方法基础上缩短生产工序、减少生产周期、降低成本是家用铝箔的重要研究课题，但截止目前还未见到相关报道。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法，该制备方法先对8021合金的成分进行了微量改变，通过连铸连轧制备生出3～5mm厚的铝卷，再通过冷轧和中间退火、箔轧以及成品退火等工序合理的技术参数设置，大大缩短了工序流程、减少生产周期、降低生产成本，制备出的高强度家用铝箔且抗拉强度≥100Mpa而延伸率≥4％，同时表面质量和真空率满足使用要求。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法，该制备方法在8021合金基础上进行了微量改变并制备出铝熔体，通过连铸连轧工序制备出3～5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出高强度家用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装按8021合金常规工艺进行，其特征是：
⑴制备铝熔体：
将70～80重量份的电解铝液和20～30重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，熔炼炉温控制在750±5℃范围内，熔炼时铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求：
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
0.3～0.5 1.1～1.3 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.02～0.035 余量
上表中的Al先按重量份进行配比而检测时按重量百分比进行化学成分检测，含量有上下限的为合金元素，表中未标注的其它杂质含量≤0.03，采用YBZ和YJL技术且熔炼过程要求除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体质量；
⑵通过连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷：
连铸时通过由耐高温的无机非金属材料加工而成的铸嘴将铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，而两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度控制在685±10℃而其铸造速度控制在7～10m/min，铸造的板坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量以确保铸坯温度控制在520～580℃；
连铸的板坯直接进入哈兹列特连铸连轧机并采用乳化液进行润滑和冷却，第一道次轧制加工率控制在50～70％且轧制入口温度控制在450～500℃而其出口温度控制在360～420℃，第二道次轧制加工率控制在30～50％且轧制入口温度控制在340～380℃而其出口温度控制在260～320℃，第三道次加工率控制在30～45％且入口温度控制在240～300℃而其出口温度控制在160～200℃，经第三道次加工制备出3～5mm厚铝卷；
(3)冷轧：
连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.25～0.55mm冷轧卷，各道次冷轧的分配方案如下：
3.0～5.0mm→1.8～3.0mm→中间退火→0.9～1.5mm→0.55～0.9mm→0.25～0.55mm→切边；
其中：
3.0～5.0mm→1.8～3.0mm的道次加工率控制在35～45％之间，1.8～3mm→0.9～1.5mm的道次加工率控制在40～50％之间，其余各冷轧道次加工率控制在40～45％；
中间退火时将1.8～3mm厚的冷轧卷先放入退火炉内，之后用2h将炉温升到240℃时保温4h，然后用4h将炉温升到530℃时保温10～20h，随后将炉温降到460℃时保温5h，最后将炉温降到170℃时出炉；
上述中间退火后的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查1.8～3mm厚冷轧卷的端面状况并检查封头是否采用钢带、是否牢固、各冷轧卷之间是否有碰卷现象，最后检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝末并是否清除干净才可进炉退火；
上述各冷轧道次的过程均要求采用轧制油进行润滑和冷却，注意清擦导路中的各根导辊以防止铝板表面有印痕、粘伤缺陷。各道次轧制时对铝带表面进行检查，不允许有擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及色差等任何影响使用的表面缺陷。
(4)箔轧：
将0.25～0.55mm厚的冷轧卷进行薄栅并制备出0.01～0.03mm铝箔，各道次箔轧的分配方案如下：
0.25～0.55mm→0.12～0.25mm→0.05～0.12mm→0.02～0.06mm→0.01～0.03mm→分切→退火；
其中：
0.25～0.55mm→0.13～0.3mm的加工率控制在40～45％之间，其余各道次加工率控制在45～55％之间；
上述各道次箔轧时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊，轧制油必须干净，尤其在0.02～0.06mm→0.01～0.03mm道次轧制时必须更换工作辊并清擦导路中的每一个辊子且支撑棍表面不行必须更换支撑辊，表面必须吹扫干净且不允许有残留油污，且表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期性印痕、亮条或是亮带、隐条、白条及任何影响使用的表面缺陷；
⑸成品退火：
将0.01～0.03mm厚铝箔卷放入退火炉内进行成品退火，先用4h将炉温升到220℃时保温20h，然后将炉温降到170℃时出炉并自然冷却至室温；
成品退火时应检查0.01～0.03mm厚铝箔卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各铝箔卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝箔并是否清除干净才可进炉退火；
经成品退火后的0.01～0.03mm厚铝箔卷才成为家用铝箔，要求该家用铝箔的抗拉强度≥100Mpa，延伸率≥4％，表面质量和真空率满足使用要求。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1、本发明熔炼时采用70～80重量份的电解铝液和20～30重量份且铝纯度≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼，同时通过高温电解铝液的胎包精炼技术以及改进熔炼炉内的精炼工艺，比如增加静置时间、短时间多次精炼等工艺保证了铝熔体质量，从而实现采用电解铝液直接生产连铸连轧卷短流程工艺。
2、连铸连轧采用哈兹列特连铸连轧机，直接将铝熔体通过哈兹列特连铸连轧机制备出3～5mm厚铝卷，与传统的直冷铸锭热轧工艺相比省去了传统热轧合金大板锭铸造、锭坯锯头铣面再重新加热、大加工量的粗轧机开坯轧制等多道环节，节能降耗并减少二氧化碳排放，节约的生产成本具有明显的经济效益和社会效益。
3、本发明是将连铸连轧3～5mm厚铝卷冷轧一道次至1.8～3.0mm厚冷轧卷时进行中间退火，中间退火后冷轧卷再进行其余各道次轧制，该方法比传统生产工艺省去1～2道次加工，降低了生产成本。
具体实施方式
本发明是一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法，有关制备方法参见所述技术方案，不另赘述。
但需要说明如下：
1、本发明通过连铸连轧工序制备出3～5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出家用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装背景技术中8021合金的常规工艺进行即可。
2、本发明与8021合金成分相比，Mn、Mg、Cr和Zn的检测含量不变，Si由0.1～0.2上升到0.3～0.5，Fe由1.3～1.6下降到1.1～1.3，Cu由0.05下降到0.02，Ti由0.01～0.02上升到0.02～0.035。
Si和Ti的微量上升以及Fe和Cu的微量下降有利于铝熔体在后续加工中保证家用铝箔的抗拉强度和延伸率，同时保证家用铝箔的光亮度及抗氧化性能，与常规工艺相比省去了铝锭的铸造和二次重熔过程，经测算：可以减少铝液铸成铝锭过程中0.4～0.5％的铝损和铝锭二次重熔过程中2～4％的铝的烧损，节约了能源，提高了生产效率和成品率。
其次，上述铝合金牌号中各元素之间的微量增减不但完善了自身构成，也必然会引起后续各工序加工参数的微量变动，比如冷轧速度、中间退火温度、箔轧速度、成品退火温度等，这些加工参数的微量变动是因为铝合金的组分改变而改变，而不是经过有限次的实验而得到的。
3、常规家用用8021合金铝箔是将6～8mm厚的热轧料轧制到2.0～3.0mm厚之间，然后中间退火，最后轧制到基材厚度时切边转箔轧轧制。而本发明是将连铸连轧3～5mm厚铝卷冷轧一道次至1.8～3.0mm厚冷轧卷时进行中间退火，中间退火后冷轧卷再进行其余各道次轧制，该方法比传统生产工艺省去1～2道次加工，降低了生产成本。
4、本发明的连铸连轧采用哈兹列特连铸连轧机，哈兹列特连铸连轧机是一种既能实施连铸又能实施三连冷轧的机组，直接将铝熔体通过哈兹列特连铸连轧机制备3～5mm厚铝卷，与传统的直冷铸锭热轧工艺相比省去了传统热轧合金大板锭铸造、锭坯锯头铣面再重新加热、大加工量的粗轧机开坯轧制等多道环节，节能降耗并减少二氧化碳排放，节约的生产成本具有明显的经济效益和社会效益。
5、本发明中的连铸连轧、冷轧、箔轧和成品退火工序中的各参数设置是针对改进的铝熔体成分而专门设计的，由于铝熔体成分发生了微量改变加之采用哈兹列特连铸连轧机，因此各冷轧道次以及加工率也要随之发生改变，不能将各工序以及工序中各参数设置孤立分开来评价，各工序中的各参数设置是针对本发明的铝熔体成分而构成的一个整体配置，各工序中的各参数设置是缺一不可，单独评价某一参数设置缺乏科学性和完整性，这一点尤为重要。
下表是铝熔体成分的一种具体展示：
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al
0.35 1.15 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 余量
上表中的Al是含有70～80重量份的电解铝液和20～30重量份且纯度≥99.7％的铝锭，注意电解铝液和铝锭是按重量份进行配比的，但铝熔体的成分是按重量百分比进行检测的，一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，其它未述内容参见所述技术方案即可。
纵剪切边的参考工艺如下：
纵剪切边时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，塔形小于5mm。
成品分切的参考工艺如下：
厚箔剪分切时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm。分切的铝卷入框悬空，不允许直接落地。分切时注意查看铝箔表面有无油污，表面带有油污的不得发往退火工序。
分切时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，分切错层必须小于0.5mm。分切后的小卷端面必须干净、整洁；分切好的小卷批号和规格必须用粉笔写在铝卷的表面；分切好的卷子必须用三条高温铝箔胶带封口牢固，防止退火松散。
检查包装的参考工艺如下：
成品检查时主要检查铝箔厚度、宽度不得超过公差范围，端面不得有毛刺、翻边，撞伤，错层不得超过0.5mm。套筒规格、材质必须符合客户要求，套筒两边伸出铝箔端面各为5mm。检查合格后按照家用用铝箔的包装要求包装。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的技术方案或是实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是：本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种微量改变8021合金生产家用铝箔的制备方法，该制备方法在8021合金基础上进行了微量改变并制备出铝熔体，通过连铸连轧工序制备出3～5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出高强度家用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装按8021合金常规工艺进行，其特征是：
⑴制备铝熔体：
将70～80重量份的电解铝液和20～30重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，熔炼炉温控制在750±5℃范围内，熔炼时铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求：
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0.3～0.5 1.1～1.3 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02 0.02～0.035 余量
上表中的Al先按重量份进行配比而检测时按重量百分比进行化学成分检测，含量有上下限的为合金元素，表中未标注的其它杂质含量≤0.03，采用YBZ和YJL技术且熔炼过程要求除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体质量；
⑵通过连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷：
连铸时通过由耐高温的无机非金属材料加工而成的铸嘴将铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，而两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度控制在685±10℃而其铸造速度控制在7～10m/min，铸造的板坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量以确保铸坯温度控制在520～580℃；
连铸的板坯直接进入哈兹列特连铸连轧机并采用乳化液进行润滑和冷却，第一道次轧制加工率控制在50～70％且轧制入口温度控制在450～500℃而其出口温度控制在360～420℃，第二道次轧制加工率控制在30～50％且轧制入口温度控制在340～380℃而其出口温度控制在260～320℃，第三道次加工率控制在30～45％且入口温度控制在240～300℃而其出口温度控制在2160～200℃，经第三道次加工制备出3～5mm厚铝卷；
(3)冷轧：
连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.25～0.55mm冷轧卷，各道次冷轧的分配方案如下：
3.0～5.0mm→1.8～3.0mm→中间退火→0.9～1.5mm→0.55～0.9mm→0.25～0.55mm→切边；
其中：
3.0～5.0mm→1.8～3.0mm的道次加工率控制在35～45％之间，1.8～3mm→0.9～1.5mm的道次加工率控制在40～50％之间，其余各冷轧道次加工率控制在40～45％；
中间退火时将1.8～3mm厚的冷轧卷先放入退火炉内，之后用2h将炉温升到240℃时保温4h，然后用4h将炉温升到530℃时保温10～20h，随后将炉温降到460℃时保温5h，最后将炉温降到170℃时出炉；
上述中间退火后的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查1.8～3mm厚冷轧卷的端面状况并检查封头是否采用钢带、是否牢固、各冷轧卷之间是否有碰卷现象，最后检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝末并是否清除干净才可进炉退火；
上述各冷轧道次的过程均要求采用轧制油进行润滑和冷却，注意清擦导路中的各根导辊以防止铝板表面有印痕、粘伤缺陷，各道次轧制时对铝带表面进行检查，不允许有擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及色差等任何影响使用的表面缺陷；
(4)箔轧：
将0.25～0.55mm厚的冷轧卷进行薄栅并制备出0.01～0.03mm铝箔，各道次箔轧的分配方案如下：
0.25～0.55mm→0.12～0.25mm→0.05～0.12mm→0.02～0.06mm→0.01～0.03mm→分切→退火；
其中：
0.25～0.55mm→0.13～0.3mm的加工率控制在40～45％之间，其余各道次加工率控制在45～55％之间；
上述各道次箔轧时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊，轧制油必须干净，尤其在0.02～0.06mm→0.01～0.03mm道次轧制时必须更换工作辊并清擦导路中的每一个辊子且支撑棍表面不行必须更换支撑辊，表面必须吹扫干净且不允许有残留油污，且表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期性印痕、亮条或是亮带、隐条、白条及任何影响使用的表面缺陷；
⑸成品退火：
将0.01～0.03mm厚铝箔卷放入退火炉内进行成品退火，先用4h将炉温升到220℃时保温20h，然后将炉温降到170℃时出炉并自然冷却至室温；
成品退火时应检查0.01～0.03mm厚铝箔卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各铝箔卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝箔并是否清除干净才可进炉退火；
经成品退火后的0.01～0.03mm厚铝箔卷才成为家用铝箔，要求该家用铝箔的抗拉强度≥100Mpa，延伸率≥4％，表面质量和真空率满足使用要求。
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