CN111304497A - 一种电站空冷用复合铝带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电站空冷用复合铝带，所述复合铝带是由芯层及其单面复合层形成的“复合”结构，其为电站空冷直冷系统管翅式换热器的重要组成部分。所述复合层、芯层利用铸轧+冷轧生产方式进行制备，经过冷轧复合将两层金属紧密结合在一起。本发明还公开了这种电站空冷用复合铝带的制造方法，其工艺流程包括熔炼，铸轧，粗轧，均匀化退火，冷轧复合，粗轧切边，精轧，成品退火，分切检验包装等步骤。本发明与传统热轧方法生产材料相比，钎焊前后强度、焊点质量、剃片打爆压力、焊后直立程度等指标相当，但工艺流程短、能耗低、生产效率高、板带材料宽度方向复合率均匀、成材率高，投入资金少、风险低，可以避免金属间脆性化合物的形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸轧+冷轧复合法生产的电站空冷用复合铝带及其制造方法，属于铝箔压延制造技术领域。
背景技术
制造电站空冷用复合铝带的传统方法采用熔炼-铸造-锯切-铣面-加热-热轧-复合配对-热轧复合及后续加工方法生产，该方法具有设备投资大、生产流程长、能耗高、成品率低、复合率不均匀等缺点。
发明内容
针对现有的电站空冷用复合铝带传统热轧制作方法的不足，本发明的目的是提供一种可替代性的通过铸轧+冷轧复合方法生产的电站空冷用复合铝带及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种电站空冷用复合铝带，该复合铝带包括芯层和包覆在芯层一侧表面的复合层，所述芯层、复合层采用铸轧+冷轧方案制备，并经冷轧复合工艺复合在一起；其中所述芯层化学成分及其重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu0.05～0.25%，Mn 1.0～1.2%，Zn≤0.1%，Ti≤0.03%，余量为Al；所述复合层化学成分及其重量百分比选自以下两组中的一组：①Si 6.8～8.2%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al；②Si 9.0～11%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al。
进一步的，所述复合铝带的复合率为10～18%。
另一方面，本发明提供了上述电站空冷用复合铝带的制造方法，该方法包括如下步骤：
（1）熔炼、铸轧：按照芯层、复合层化学成分配比配制芯层合金原料和复合层合金原料，分别对芯层合金原料和复合层合金原料进行熔炼、铸轧得到一定厚度的芯层坯料和复合层坯料；
（2）芯层制备：对步骤（1）制备得到的芯层坯料进行粗轧，经过1～3个道次轧制成坯料的厚度为3.0～5.0mm，然后进行均匀化退火处理；
复合层制备：对步骤（1）制备得到的复合层坯料进行坯料退火，然后粗轧，经过5～8个道次轧制成坯料的厚度为0.4～0.8mm，然后切边处理后，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火；
（3）冷轧复合：对步骤（2）得到的芯层、复合层经过特殊装备进行冷轧复合得到复合坯料，道次加工率控制在50～65%；
（4）粗轧、切边：对步骤（3）制备得到的复合坯料进行粗轧，经过2～4个道次轧制成坯料的厚度为0.4～0.8mm，然后进行半成品的纵剪切边处理；
（5）精轧：对步骤（4）制备得到的坯料进行精轧，经过2～4个道次轧制成成品道次的厚度为0.2～0.3mm；
（6）成品退火：对步骤（5）制备得到的坯料进行成品退火；
（7）分切、检查、包装。
进一步的，步骤（1）中复合层合金硅元素采用硅粉形式通过喷粉方法进行添加，且硅粉颗粒度≤30目。
进一步的，步骤（2）中制备芯层的均匀化退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到520~560℃，保温时间240~480min。
进一步的，步骤（2）中制备复合层的坯料退火工艺为：0.5℃/min~3.0℃/min升温到480~520℃，保温时间120~360min；成品退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到300~400℃，保温时间120~240min。
进一步的，步骤（2）中芯层、复合层制备过程中，芯层、复合层厚度根据具体订单复合率要求进行计算和生产。
进一步的，步骤（2）中芯层、复合层宽度满足以下条件：芯层宽度+[-40 mm～+80mm]=复合层宽度。
进一步的，所述方法还包括以下步骤：在步骤（3）中冷轧复合前，对芯层上表面、复合层下表面或者芯层下表面、复合层上表面采用连续砂带、钢丝刷、尼龙砂带进行打磨，打磨后铝粉通过负压抽吸装置进行抽吸干净。
进一步的，步骤（5）中精轧后的成品表面含油低微量控制在≤10mg/m2。
进一步的，步骤（6）中成品退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到200~280℃，保温时间180~480min。
进一步的，为了保证铝材表面净化，在步骤（6）成品退火前设置吹洗，吹洗时吹洗风机开启量为100%，后面退火时吹洗风机可以开启35%~50%，若产品带油量多，仍将吹洗风机开启100%，打开负压开关。
进一步的，步骤（6）成品退火后，出炉风机强冷至≤60℃，要求取样检测力学性能，抗拉强度135～195MPa，延伸率≥6.0%。
进一步的，步骤（7）分切、检查、包装过程中，分切后端面串层≤1mm，塔形≤4mm，偏芯≤3 mm，塌芯≤5mm，摆动≤5mm，侧弯值必须控制在2m长度内≤1.5mm或1m长度内≤1mm。
与传统热轧方法相比较，本发明的有益效果是：本发明采用复合层、芯层利用铸轧+冷轧生产方式进行制备，经过冷轧复合将两层金属紧密结合在一起，生产的电站空冷用复合铝带利用了成本更低的铸轧坯料，通过对成品进行退火处理，可以实现热轧复合的最终力学性能，且复合率均匀性远优于热轧复合方式，保证了后续轧波过程顺畅、不开裂，焊前强度高，钎焊后支撑强度高、焊点质量好、散热效率高，满足了铸轧+冷轧复合法生产的电站空冷用复合铝带技术要求，工艺流程短、生产效率高、能耗低，带材料宽度方向复合率均匀、成材率高，投入资金少、风险低，可以避免金属间脆性化合物的形成，且成品质量与轧制性能可完全与热轧复合生产的产品相媲美。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
1. 按重量百分比Si 0.20%，Fe 0.50%，Cu 0.15%，Mn 1.1%，Ti 0.03%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金 “3003”；
按重量百分比Si 9.5%，Fe 0.20%，Ti 0.02%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4045”；
2. 芯层制备：将3003铸轧卷经粗轧按7.0—5.4—4.0轧制至4.0mm厚度进行中间退火：2h升温至240℃保温3h，继续升温至520℃保温3h冷却出炉，芯层宽度1280mm；
3. 复合层制备：按照复合率15±2%设计，对4045铸轧卷进行坯料退火：18h升温至500℃，保温3h冷却出炉，然后经粗轧按6.8—5.2—3.6—2.5—1.6（冷却12h）—0.95—0.7轧制至0.5mm厚度进行中间退火，然后切边至1260mm，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火：2h升温至240℃保温3h，继续升温至360℃保温3h冷却出炉；
4. 冷轧复合：步骤2、3得到的芯层、复合层经过冷轧复合按4.0+0.7—1.8复合至2.3mm厚度复合坯料，坯料宽度1280mm，道次加工率61.7%；
5. 步骤4得到的复合坯料经粗轧按1.8—1.0—0.75道次轧制至0.75mm厚度，然后切边至1230mm半成品；
6. 步骤5得到的半成品经精轧按0.75—0.5—0.35—0.25道次轧制至成品道次0.25±0.009mm厚度；
7. 对成品道次0.25mm料卷进行成品退火，2h升温至200℃保温3h，继续升温至235℃保温5h冷却出炉；
8. 将完成成品退火料进行分切至成品宽度190±0.05mm。
对实施例1生产的成品翅片材料进行性能检测，抗拉强度165MPa、延伸率11.6%，与传统热轧料生产复合铝带性能相当，在多家电站空冷热交换器客户产品批量使用无异常，未出现焊后倒伏、焊点不饱满、剃片打爆强度不够等异常现象，大大缩短了流程从而降低了成本。
实施例2
1. 按重量百分比Si 0.10%，Fe 0.60%，Cu 0.05%，Mn 1.2%，Zn 0.05%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金 “3003”；
按重量百分比Si 9.0%，Fe 0.25%，Cu 0.1%，Mn 0.1%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4045”；
其他步骤与实施例1中所述相同。
实施例3
1. 按重量百分比Si 0.30%，Fe 0.30%，Cu 0.25%，Mn 1.0%，Zn 0.1%，Ti 0.01%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金“3003”；
按重量百分比Si 11%，Fe 0.05%，Cu 0.05%，Mn 0.04%，Ti 0.05%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4045”；
其他步骤与实施例1中所述相同。
对实施例2、实施例3生产的成品翅片材料分别进行性能检测，其抗拉强度、延伸率与传统热轧料生产复合铝带性能相当，在多家电站空冷热交换器客户产品批量使用无异常，未出现焊后倒伏、焊点不饱满、剃片打爆强度不够等异常现象。
实施例4
1. 按重量百分比Si 0.20%，Fe 0.50%，Cu 0.15%，Mn 1.1%，Ti 0.03%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金 “3003”；
按重量百分比Si 7.9%，Fe 0.20%，Ti 0.02%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4343”；
2. 芯层制备：将3003铸轧卷经粗轧按7.0—5.4—4.0轧制至4.0mm厚度进行中间退火：2h升温至240℃保温3h，继续升温至520℃保温3h冷却出炉，芯层宽度1280mm；
3. 复合层制备：按照复合率15±2%设计，对4343铸轧卷进行坯料退火：18h升温至500℃保温3h冷却出炉，然后经粗轧按6.8—5.2—3.6—2.5—1.6（冷却12h）—0.95—0.7轧制至0.5mm厚度进行中间退火，然后切边至1330mm，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火：2h升温至240℃保温3h，继续升温至360℃保温3h冷却出炉；
4. 冷轧复合：步骤2、3得到的芯层、复合层经过冷轧复合按4.0+0.7—1.8复合至2.3mm厚度复合坯料，坯料宽度1280mm，道次加工率61.7%；
5. 步骤4得到的复合坯料经粗轧按1.8—1.0—0.75道次轧制至0.75mm厚度，然后切边至1230mm半成品；
6. 步骤5得到的半成品经精轧按0.75—0.5—0.35—0.23道次轧制至成品道次0.23±0.009mm厚度；
7. 成品道次0.23mm料卷进行成品退火，2h升温至200℃保温3h，继续升温至240℃保温3h冷却出炉；
8. 完成成品退火料进行分切至成品宽度200±0.05mm。
对实施例4生产的成品翅片材料进行性能检测，抗拉强度158MPa、延伸率14.2%，与传统热轧料生产复合铝带性能相当，在多家电站空冷热交换器客户产品批量使用无异常，未出现焊后倒伏、焊点不饱满、剃片打爆强度不够等异常现象，大大缩短了流程从而降低了成本。
实施例5
1. 按重量百分比Si 0.10%，Fe 0.60%，Cu 0.05%，Mn 1.2%，Zn 0.1%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金 “3003”；
按重量百分比Si 6.8%，Fe 0.25%，Cu 0.05%，Mn 0.05%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4343”；
其他步骤同实施例4。
实施例6
1. 按重量百分比Si 0.30%，Fe 0.30%，Cu 0.25%，Mn 1.0%，Zn 0.05%，Ti 0.01%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行芯层坯料熔炼铸轧得到7.0mm铸轧卷，即合金“3003”；
按重量百分比Si 8.2%，Fe 0.05%，Cu 0.10%，Mn 0.10%，Ti 0.05%，余量为Al的配比作为基础成分，配制合金原料进行复合层坯料熔炼铸轧得到6.8mm铸轧卷，即合金“4343”；
其他步骤同实施例4。
对实施例5、实施例6生产的成品翅片材料分别进行性能检测，其抗拉强度、延伸率与传统热轧料生产复合铝带性能相当，在多家电站空冷热交换器客户产品批量使用无异常，未出现焊后倒伏、焊点不饱满、剃片打爆强度不够等异常现象。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电站空冷用复合铝带，其特征在于：包括芯层和包覆在芯层一侧表面的复合层，所述芯层、复合层采用铸轧+冷轧方案制备，并经冷轧复合工艺复合在一起；其中所述芯层化学成分及其重量百分比为：Si 0.10～0.30%，Fe 0.30～0.60%，Cu 0.05～0.25%，Mn 1.0～1.2%，Zn≤0.1%，Ti≤0.03%，余量为Al；所述复合层化学成分及其重量百分比选自以下两组中的一组：①Si 6.8～8.2%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al；②Si 9.0～11%，Fe 0.05～0.25%，Cu ≤0.10%，Mn ≤0.10%，Ti≤0.05%，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种电站空冷用复合铝带，其特征在于：所述复合铝带的复合率为10～18%。
3.一种权利要求1或2所述电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照芯层、复合层化学成分配比配制芯层合金原料和复合层合金原料，分别对芯层合金原料和复合层合金原料进行熔炼、铸轧得到芯层坯料和复合层坯料；
（2）芯层制备：对步骤（1）制备得到的芯层坯料进行粗轧，经过1～3个道次轧制成坯料的厚度为3.0～5.0mm，然后进行均匀化退火处理；
复合层制备：对步骤（1）制备得到的复合层坯料进行坯料退火，然后粗轧，经过5～8个道次轧制成坯料的厚度为0.4～0.8mm，然后切边处理后，通过拉弯矫直机进行表面清洗和板型矫直，最后进行成品退火；
（3）对步骤（2）得到的芯层、复合层进行冷轧复合得到复合坯料，道次加工率控制在50～65%；
（4）对步骤（3）制备得到的复合坯料进行粗轧，经过2～4个道次轧制成坯料的厚度为0.4～0.8mm，然后进行半成品的纵剪切边处理；
（5）对步骤（4）制备得到的坯料进行精轧，经过2～4个道次轧制成成品道次的厚度为0.2～0.3mm；
（6）对步骤（5）制备得到的坯料进行成品退火；
（7）分切、检查、包装。
4.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，步骤（2）中制备芯层的均匀化退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到520~560℃，保温时间240~480min。
5.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，步骤（2）中制备复合层的成品退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到300~400℃，保温时间120~240min。
6.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，步骤（2）中芯层、复合层宽度满足以下条件：芯层宽度+[-40 mm～+80 mm]=复合层宽度。
7.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在步骤（3）中冷轧复合前，对芯层上表面、复合层下表面或者芯层下表面、复合层上表面采用连续砂带、钢丝刷、尼龙砂带进行打磨，打磨后铝粉通过负压抽吸装置进行抽吸干净。
8.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，步骤（5）中精轧后的成品表面含油低微量控制在≤10mg/m2。
9.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，步骤（6）中成品退火工艺为：先以0.8℃/min~2.0℃/min升温到240~280℃，保温时间180~300min；然后以0.5℃/min~3.0℃/min升温到200~280℃，保温时间180~480min。
10.根据权利要求3所述的电站空冷用复合铝带的制造方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在步骤（6）成品退火前，对对步骤（5）制备得到的坯料进行吹洗，吹洗时吹洗风机开启量为100%。
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