CN110496871A - 一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法，与3003合金成分相比，Si由0.2～0.3上升到0.6～1.0，Fe由0.4～0.5下降到0.3～0.5，Cu由0.08～0.12扩展到0.05～0.15，Mn由1.0～1.5上升到1.2～1.5，Zn由0.01上升到1.3～1.6，Ti由0.01～0.04扩展到0.02～0.03，Cr不变，去Mg加Zr，通过连铸连轧工序制备出2.5～4.5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→冷轧‑中间退火‑箔轧‑成品分切‑检查包装制备出增Zn加Zr汽车空调用铝箔，保证了汽车空调用铝箔的强度和焊接性能，提升高温烘烤后抗下垂性能，避免材料焊接时出现塌陷、变形等缺陷。

Description

一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法

技术领域

本发明属于铝箔加工技术领域，尤其是一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法。

背景技术

汽车空调用铝箔是一种广泛用于汽车水箱散热器、冷凝器等领域的铝箔，具有耐腐蚀、重量轻、强度高、美观等特点。

随着汽车轻量化的要求，市场上的汽车散热器用铝箔通常采用热轧3003牌号铝合金制造，成品厚度一般在0.06～0.08mm之间，热轧3003铝合金具有高耐腐蚀性，同时表面质量好，各项异性均匀，但成品抗拉强度一般在190～210Mpa之间，较低的抗拉强度在经过高温焊接后容易存在抗下垂差、塌陷、变形等缺陷，如果为了提高翅片的抗下垂性能则必须增加铝箔的厚度，造成材料浪费，汽车重量增加。

传统热轧3003合金制备汽车空调用铝箔的工艺流程简述如下：

一、熔炼铸造：

常规3003合金熔铸采用直冷铸锭工艺，熔炼时采用含量99.7％以上的铝锭、固体废料及10～30％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熔体质量，熔体的化学成分应符合国标GB/T3190-2012中对3003合金成分之要求并参见下表。

上表中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745±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厚热轧铝卷并转入冷轧工序。

三、冷轧：

经多道次冷轧将6～8mm厚热轧铝卷冷轧到0.3～0.6mm厚转切边工序，每道次加工率控制在25～45％之间。轧制时要求注意清擦导路中的各根导辊，防止铝带表面有印痕、粘伤等缺陷。

四、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。

五、中间退火：

中间退火工艺是在420℃～530℃的条件下保温20～30小时。

六、箔轧：

经过1～2个道次轧制到成品，成品道次轧制时必须更换工作辊，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；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粉笔写在铝卷的表面。

八、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600℃/10min烘烤后抗拉强度达到130～150Mpa，抗下垂≤30mm，合格后按照空调铝箔卧式包装要求包装。

上述热轧3003合金制备出的汽车空调用铝箔成品性能较差，其烘烤后抗拉强度为110～130Mpa，抗下垂值为28～40mm，同时存在生产工序多，生产周期长，成本高等问题。

如何在上述制备方法基础上提高成品汽车空调用铝箔的烘烤抗拉强度、缩短生产工序、减少生产周期、降低成本是其重要研究课题，但截止目前还未见到相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法，该制备方法先对3003合金的成分进行了微量改进，通过连铸连轧制备生出2.5～4.5mm厚的铝卷，再通过冷轧、中间退火、箔轧等工序合理的技术参数设置，大大缩短了工艺流程、减少生产周期、降低了生产成本，同时提高烘烤后抗拉强度，制备出的增Zn加Zr汽车空调用铝箔其烘烤后抗拉强度能够达到130～150Mpa而其抗下垂值能够达到10～25mm。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法，该制备方法先对3003合金的成分进行了微量改进，通过连铸连轧制备生出2.5～4.5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→冷轧-中间退火-箔轧-成品分切-检查包装制备出增Zn加Zr汽车空调用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装按常规3003合金的工艺进行，其特征是：

⑴熔炼铝熔体：

将80～90重量份的电解铝液和10～20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745±5℃范围内，熔炼后铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求：

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，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2.5～4.5mm厚铝卷：

连铸造时通过由耐高温的无机非金属材料加工成型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，铝液中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度保持在690±5℃范围，连铸速度控制在7～10m/min，连铸的铸坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量，确保铸坯温度控制在520～580℃范围；

连铸后的铸坯直接进入哈兹列特连铸连轧机，连轧的第一道次轧制加工率控制在50～60％且轧制入口温度控制在420～500℃而出口温度控制在360～420℃，连轧的第二道次轧制加工率控制在25～35％且轧制入口温度控制在330～390℃而出口温度控制在290～360℃，连轧的第三道次加工率控制在20～33％且入口温度控制在250～320℃而出口温度控制在220～250℃，经第三道次加工制备出2.5～4.5厚铝卷，连轧时采用乳化液进行润滑和冷却；

⑶冷轧→纵剪切边→冷轧：

连铸连轧制备出2.5～4.5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.12～0.19mm厚冷轧卷，冷轧的各道次分配方案如下：

2.5～4.5mm→1.5～2.5mm→0.9～1.3mm→0.52～0.75mm→0.34～0.5mm→纵剪切边→0.23～0.34mm→0.16～0.23mm→0.12～0.19→中间退火；

其中：

1)2.5～4.5mm→1.5～2.5mm的冷轧道次加工率控制在35～45％之间，其余各冷轧道次加工率控制在25～35％；上述各冷轧道次的轧制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、粘伤等缺陷；

2)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；

⑷中间退火：

中间退火时将0.12～0.19mm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420℃时保温4～6h，最后将炉温降到170℃时出炉；

上述中间退火的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查0.12～0.19mm厚冷轧卷的端面状况并检查封头是否采用高温胶带、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；

⑸箔轧：

将经中间退火0.12～0.19mm厚的冷轧卷进行箔轧并制备出0.06～0.08mm铝箔成品，各道次箔轧的分配方案如下：

0.12～0.19mm→0.06～0.08mm；

上述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，校准轧机AGC系统，控制铝箔成品板型。轧制油必须干净，其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；

经成品分切后的0.06～0.08mm厚铝箔卷才成为汽车空调用铝箔，要求该汽车用铝箔在600℃/10min烘烤后的抗拉强度达到130～150Mpa而其抗下垂值达到10～25mm，汽车用铝箔板型平整度良好。

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80～90％重量份的电解铝液和10～20％重量份且铝含量≥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，从而实现铝熔体直接通过连铸连轧来缩短工艺流程。

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2.5～4.5mm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2.5～4.5mm厚铝卷冷轧至0.12～0.19mm厚时进行中间退火，中间退火后冷轧卷再轧制成品，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、本发明在3003合金基础中增Zn加Zr元素后，既保证了汽车空调用铝箔的强度和焊接性能，又提升了高温烘烤后抗下垂性能，避免材料焊接时出现塌陷、变形等缺陷。

具体实施方式

本发明是一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法，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2.5～4.5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→冷轧-中间退火-箔轧-成品分切-检查包装制备出增Zn加Zr汽车空调用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装按背景技术中3003合金的常规工艺执行即可。

2、本发明与3003合金成分相比，Si由0.2～0.3上升到0.6～1.0，Fe由0.4～0.5下降到0.3～0.5，Cu由0.08～0.12扩展到0.05～0.15，Mn由1.0～1.5上升到1.2～1.5，Zn由0.01上升到1.3～1.6，Ti由0.01～0.04扩展到0.02～0.03，Cr不变，去Mg加Zr。

加大Zn的含量和增加Zr元素而去除Mg，有利于铝熔体在后续加工中保证铝箔高温烘烤后的抗拉强度和抗下垂性能。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、常规汽车空调用3003合金铝箔是将6～8mm厚的热轧料轧制到0.1～0.2mm厚之间，然后中间退火，最后轧制到成品厚度转分切切。而本发明是将连铸连轧2.5～4.5mm厚铝卷冷轧轧制至0.12～0.19mm厚铝卷时进行中间退火，中间退火后转铝箔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2.5～4.5mm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展示：

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Zr	Ti	Al
									0.65	0.45	0.1	1.4	0.01	1.55	0.15	0.025	余量

上表中的Al是含有80～90重量份的电解铝液和10～20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，其它未述内容参见所述技术方案即可。

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)

1.一种增Zn加Zr汽车空调用铝箔的制备方法，该制备方法先对3003合金的成分进行了微量改进，通过连铸连轧制备生出2.5～4.5mm厚的铝卷，再经过冷轧→纵剪切边→冷轧-中间退火-箔轧-成品分切-检查包装制备出增Zn加Zr汽车空调用铝箔，其中纵剪切边、成品分切及检查包装按常规3003合金的工艺进行，其特征是：

⑴熔炼铝熔体：

将80～90重量份的电解铝液和10～20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745±5℃范围内，熔炼后铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求：

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，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2.5～4.5mm厚铝卷：

连铸造时通过由耐高温的无机非金属材料加工成型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，铝液中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度保持在690±5℃范围，连铸速度控制在7～10m/min，连铸的铸坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量，确保铸坯温度控制在520～580℃范围；

连铸后的铸坯直接进入哈兹列特连铸连轧机，连轧的第一道次轧制加工率控制在50～60％且轧制入口温度控制在420～500℃而出口温度控制在360～420℃，连轧的第二道次轧制加工率控制在25～35％且轧制入口温度控制在330～390℃而出口温度控制在290～360℃，连轧的第三道次加工率控制在20～33％且入口温度控制在250～320℃而出口温度控制在220～250℃，经第三道次加工制备出2.5～4.5厚铝卷，连轧时采用乳化液进行润滑和冷却；

⑶冷轧→纵剪切边→冷轧：

连铸连轧制备出2.5～4.5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.12～0.19mm厚冷轧卷，冷轧的各道次分配方案如下：

2.5～4.5mm→1.5～2.5mm→0.9～1.3mm→0.52～0.75mm→0.34～0.5mm→纵剪切边→0.23～0.34mm→0.16～0.23mm→0.12～0.19→中间退火；

其中：

1)2.5～4.5mm→1.5～2.5mm的冷轧道次加工率控制在35～45％之间，其余各冷轧道次加工率控制在25～35％；上述各冷轧道次的轧制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、粘伤等缺陷；

2)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；

⑷中间退火：

中间退火时将0.12～0.19mm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420℃时保温4～6h，最后将炉温降到170℃时出炉；

上述中间退火的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查0.12～0.19mm厚冷轧卷的端面状况并检查封头是否采用高温胶带、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；

⑸箔轧：

将经中间退火0.12～0.19mm厚的冷轧卷进行箔轧并制备出0.06～0.08mm铝箔成品，各道次箔轧的分配方案如下：

0.12～0.19mm→0.06～0.08mm；

上述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，校准轧机AGC系统，控制铝箔成品板型，轧制油必须干净，其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；

经成品分切后的0.06～0.08mm厚铝箔卷才成为汽车空调用铝箔，要求该汽车用铝箔在600℃/10min烘烤后的抗拉强度达到130～150Mpa而其抗下垂值达到10～25mm，汽车用铝箔板型平整度良好。