CN111570516A - 高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法 - Google Patents
高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，该方法中所用坯料为经热轧均匀化热处理、表面粗糙度为0.2~0.3μm且表面均匀无色泽不均的铝材，通过控制以下工艺参数完成镜面抛光轧制的过程：（1）所用工作辊表面粗糙度Ra为0.0065~0.014μm、支撑辊表面粗糙度Ra为0.22~0.38μm；（2）冷轧机的轧制线高度控制在38.2~44.3mm，以使轧制的铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为11‑18度，（3）轧制时每道次轧制速度≤100m/min。该方法从工作辊和支撑辊表面粗糙度相互影响进行研究，调整轧机轧制线高度控制铝材在辊缝中工作状态，对3003铝合金镜面箔材的冷轧轧制方法进行优化改进，最终获得表面反射率在83%以上的3003铝合金镜面箔材，满足客户要求。
Description
技术领域
本发明属于铝及铝合金有色金属新材料领域，具体涉及一种高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法。
背景技术
镜面箔材是指通过轧制压延等加工手法，使得厚度≤0.2mm的铝材表面呈现出镜面效果，具有较高的反射率，广泛应用于反光照明行业、液晶电视行业、各类内外装饰如新能源装饰等行业。
3003铝合金镜面箔材产品应用于新能源公交车内部装饰，产品质量要求苛刻，同时要求表面反射率≥83%，而普通铝合金镜面表面反射率要求≥70%即可。
冷轧抛光轧制3003铝合金镜面箔材方式如下：冷轧开坯轧制→精整切边→冷轧轧制→精整清洗切边矫直→冷轧抛光镜面轧制。其中，冷轧抛光镜面轧制（又称镜面抛光轧制）是保证3003铝合金镜面箔材表面高反射率的重要工序。但是目前铝及铝合金镜面冷轧加工中所用的冷轧抛光镜面轧制方法并不能满足3003铝合金镜面箔材对表面高反射率的要求。因此，需要对冷轧镜面箔材的冷轧抛光镜面轧制方法进行优化改进，以提升3003铝合金镜面箔材表面反射率达到83%及以上。
发明内容
本发明的目的是提供一种高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，该方法从工作辊和支撑辊表面粗糙度相互影响进行研究，调整轧机轧制线高度控制铝材在辊缝中工作状态，以及对工艺油喷射压力以及道次弯辊力控制等方面进行研究，对3003铝合金镜面箔材的冷轧轧制方法进行优化改进，最终获得表面反射率在83%以上的3003铝合金镜面箔材，满足客户要求。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，该方法中所用坯料为经热轧均匀化热处理、表面粗糙度为0.2~0.3μm且表面均匀无色泽不均的铝材，通过控制以下工艺参数完成镜面抛光轧制的过程：（1）所用工作辊表面粗糙度Ra为0.0065~0.014μm、支撑辊表面粗糙度Ra为0.22~0.38μm；（2）冷轧机的轧制线高度控制在38.2~44.3mm，以使轧制的铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为11-18度，（3）轧制时每道次轧制速度≤100m/min。
所述工作辊表面粗糙度Ra为0.009μm。
所述支撑辊表面粗糙度Ra0.25μm。
所述冷轧机轧制线高度控制为41.2mm，以使铝材所形成的下抛物线状包角的角度为17度。
镜面抛光轧制时的前两个道次的轧制速度为为75m/min，后面余下道次轧制速度为85m/min。
镜面抛光轧制时，冷轧机工艺油喷射压力为2.0~4.0Mpa。
镜面抛光轧制时，冷轧机工艺油喷射压力为3.1Mpa。
镜面抛光轧制时，各轧制道次的轧制弯辊力为-1.0~+1.5t。
镜面抛光轧制时，前两个轧制道次轧制弯辊力为-0.8t；第三道次轧制弯辊力为0，最后剩余轧制道次轧制弯辊力为0.6t。
需要说明的是：上述轧制弯辊力数值前的符号“-”和“+”的意思是力的方向，也可分别表示工作辊的反弯和正弯，为了便于描述，在以下记载中，当轧制弯辊力使得工作辊正弯时，轧制弯辊力的数值将省略“+”，如轧制弯辊力为1.0t，而不是写作+1.0t。
本发明具有以下优点：本发明提供的一种高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，是采用国产四辊不可逆冷精轧机实现了3003铝合金镜面箔材抛光轧制，该加工方法生产效率高，环境污染少，不良率较低，产品表面反射率可达70%以上，最高可达83%，满足了国内外市场的要求。
本发明所用方法的原理分析如下：
1、轧辊间粗糙度控制。轧制压延铝及铝合金镜面箔材所需工作辊粗糙度较低，必须达到一定粗糙度，轧制时方可使轧辊表面粗糙度“复制”至铝材表面；而与工作辊直接接触的除铝材表面外还有支撑辊，对支撑辊辊面粗糙度的匹配性也要要求苛刻，因为支撑辊辊面粗糙度过大，则会造成工作辊和支撑辊辊面接触摩擦力大，轧辊相互旋转时，因辊面间接触摩擦力大，而擦伤工作辊和支撑辊，导致铝材无法呈现镜面效果。本发明提供的工作辊和支撑辊的粗糙度，在满足轧辊相互作用时，不会产生擦划伤等缺陷，可大大提升铝材表面的反射率。
2、优化上下表面润滑状态。按照轧机正常轧制线高度值生产普通材料时，铝材经过轧辊辊缝（即上工作辊正下方，下工作辊正上方）时，带材与上、下工作辊辊面切线方向呈平行关系。当工艺油润滑工作时，铝材上下表面的润滑状况一致，轧制出铝材上下表面反射率一致；而铝及铝合金镜面箔材与普通材料表面反射率等要求不同，镜面箔材对铝材上表面的反射率有严格要求，为了确保铝材上表面反射率，需要对铝材上表面润滑状况进行优化，使之处于极限“临界润滑”状态。本发明提供的轧制线高度值，以及控制铝材在辊缝内包角角度等数据，可进一步的提升铝材表面反射率。
3、工艺油喷射压力控制。工艺油在铝材轧制压延过程中的主要作用是冷却和润滑，工艺油喷射压力过大导致冷却条件过快，润滑条件充足，使得铝材表面形成过润滑状态，无法完全将工作辊表面粗糙度传递至铝材表面，致使铝材表面反射率下降。而工艺油喷射压力过小时，将会出现润滑不良，板形异常等情况，无法进行下一步的轧制压延。本发明提供的工艺油喷射压力数值，可很好的满足镜面冷轧轧制的各项要求，尤其表面高反射率的要求。
4、轧制道次弯辊力给定。弯辊力调整是控制板型和表面质量的重要手段，每道次的弯辊力需要根据来料铝材的质量状况进行给定，弯辊力给定过大，将导致铝材带材中部受力偏大，两边部受力偏小，影响铝材板形的同时还影响铝材板面的润滑状况，导致板面色泽不均现象出现。相反弯辊力给定过小，将出现铝材带材中部受力偏小，两边部受力偏大，同样导致板形不良和板面色泽不均情况。本发明提供的道次间弯辊力给定，可有效的避免表面色泽不均影响反射率情况的出现，较好的提升了铝材表面反射率。
5、优化道次轧制速度。根据抛光轧制来料表面粗糙度状况，对轧制速度做出相应调整。前两个道次由于抛光次数少，来料表面粗糙度尚未降低，轧制时铝材表面因粗糙度偏大会带入过多的工艺油进入辊缝参与润滑，因此抛光轧制的前两个道次轧制速度应控制在较低的速度，否则高速会带入更多的工艺油进入辊缝，造成过润滑现象，不能生产表面反射率高的铝材；第三道次之后铝材表面粗糙度已有大幅度降低，表面因粗糙度低，带入辊缝内工艺油偏少，通过适当增加轧制速度，使辊缝内工艺油达到临界润滑状态，可生产出满足市场要求的高反射率铝材。因此，本发明给出了不同道次间的轧制速度，不仅可提高轧制效率，还可提升镜面铝材表面反射率。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
冷轧抛光轧制3003铝合金镜面箔材方式如下：冷轧开坯轧制→精整切边→冷轧轧制→精整清洗切边矫直→冷轧抛光镜面轧制。
本发明所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法采用四辊不可逆冷精轧机对铝材坯料进行，镜面抛光轧制所需工作辊表面粗糙度Ra为0.0065~0.014μm，支撑辊表面粗糙度Ra为0.22~0.38μm，将冷精轧机轧制线高度值控制在38.2~44.3mm，以使得铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为11~18度，轧制时，控制每道次的轧制速度≤100m/min。
以下实施例中，以3003铝合金箔材为例，采用四辊不可逆冷精轧机，对以冷轧机精整清洗矫直后的铝材为坯料进行镜面抛光轧制，即上述加工方式所述的冷轧抛光镜面轧制，生产出反射率≥83%的镜面箔材。镜面抛光轧制所用坯料必须经过热轧均匀化热处理，铝材表面粗糙度控制在0.2-0.3μm且表面均匀无色泽不均的现象。
实施例1：将0.4mm厚度、表面粗糙度度0.25μm的3003铝合金冷轧带材进行镜面抛光轧制，其方法及工艺参数如下：
（1）轧辊表面粗糙度控制，使用工作辊辊面粗糙度为0.0065μm、支撑辊辊面粗糙度为0.22μm的轧辊对上述铝材进行镜面抛光轧制；
（2）将轧机轧制线高度值调整为38.2mm，使得铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为11.8度；
（3）调整工艺油喷射压力为2.2Mpa；
（4）镜面抛光轧制各道次给定工作辊的弯辊力分别为：第一道次和第二道次均为-0.86t，第三道次为0.18t，第四道次为0.99t，第五道次为1.42t；
（5）镜面抛光轧制第一道次和第二道次的轧制速度均为70m/min，第三道次、第四道次和第五道次的轧制速度均为81m/min。
经上述冷轧轧制加工方法后，所得3003铝合金镜面箔材的厚度为0.2mm，经检验测量3003铝合金镜面箔材的反射率为84.1%，能够满足新能源公交车内部装饰的要求。
实施例2：将0.4mm厚度、表面粗糙度度0.25μm的3003铝合金冷轧带材进行镜面抛光轧制，其方法及工艺参数如下：
（1）轧辊表面粗糙度控制，使用工作辊辊面粗糙度为0.0014μm、支撑辊辊面粗糙度为0.38μm的轧辊对上述铝材进行镜面抛光轧制；
（2）将轧机轧制线高度值调整为44.3mm，使得铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为18度；
（3）调整工艺油喷射压力为3.95Mpa；
（4）镜面抛光轧制各道次给定工作辊的弯辊力分别为：第一道次和第二道次均为-0.83t，第三道次为0.102t，第四道次为0.6t，第五道次为0.97t；
（5）镜面抛光轧制第一道次和第二道次的轧制速度均为72m/min，第三道次、第四道次和第五道次的轧制速度均为84m/min。
经上述冷轧轧制加工方法后，所得3003铝合金镜面箔材的厚度为0.2mm，经检验测量3003铝合金镜面箔材的反射率为83.2%，能够满足新能源公交车内部装饰的要求。
对比例1：本对比例采用本领域常规方法及参数进行，将0.4mm厚度、表面粗糙度度0.25μm的3003铝合金冷轧带材进行镜面抛光轧制，其方法及工艺参数如下：
（1）轧辊表面粗糙度控制，使用工作辊辊面粗糙度为0.0016μm、支撑辊辊面粗糙度为0.42μm的轧辊对上述铝材进行镜面抛光轧制；
（2）将轧机轧制线高度值调整为34.5mm，使得铝材在轧辊辊缝中形成上抛物线状包角，且包角角度为8度；
（3）调整工艺油喷射压力为1.79Mpa；
（4）镜面抛光轧制各道次给定工作辊的弯辊力分别为：第一道次和第二道次均为1.9t，第三道次为1.5t，第四道次为0.82t，第五道次为0.61t；
（5）镜面抛光轧制第一道次和第二道次的轧制速度均为87m/min，第三道次、第四道次和第五道次的轧制速度均为105m/min。
经上述冷轧轧制加工方法后，所得3003铝合金镜面箔材的厚度为0.2mm，经检验测量3003铝合金镜面箔材的反射率为71.8%，小于83%，不能满足新能源公交车内部装饰的要求。
以上实施例和对比例的冷轧加工方法和所的产品光泽度见表1所示。
上表中，轧制线高度值和铝材与辊缝形成的包角及角度以“工作辊和支撑辊辊面粗糙度”为考察对象。
由实施例1、2和对比例1加工方法生产出的3003铝合金镜面箔材反射率可知，本发明可显著的提升3003铝合金镜面箔材的表面反射率，满足新能源公交车的需求。
补充实施例：在实施例1的基础上，轧制中的工艺参数可以为：（1）工作辊表面粗糙度Ra为0.009μm、支撑辊表面粗糙度Ra0.25μm；（2）冷轧机轧制线高度控制为41.2mm，以使铝材所形成的下抛物线状包角的角度为17度；（3）轧制时的前两个道次的轧制速度为为75m/min，后面第三、第四、第五道次轧制速度为85m/min；（4）轧制时，冷轧机工艺油喷射压力为3.1Mpa；（5）轧制时，前两个轧制道次轧制弯辊力为-0.8t；第三道次轧制弯辊力为0，最后第四、第五轧制道次轧制弯辊力为0.6t。
经该补充实施例所述方法所得3003铝合金镜面箔材的厚度为0.2mm，经检验测量3003铝合金镜面箔材的表面反射率为85.2%。
或者，前两个轧制道次轧制弯辊力为-1.0t；第三道次轧制弯辊力为0，最后第四轧制道次轧制弯辊力为1.0t，第五轧制道次轧制弯辊力为1.5t。
上述实施例1、2以及对比例1中，镜面抛光轧制所用坯料均经过热轧均匀化热处理，当所用坯料未经热轧均匀化热处理时，最后所得箔材的反射率有所降低。例如，以对比例1为基础，其工艺参数不变，仅仅将所用坯料换做未经热轧均匀化热处理的铝材，经过镜面抛光轧制后，所得3003铝合金镜面箔材的表面反射率为82.6%，低于对比例1中产品的镜面反射率。
经分析，经过热轧均匀化热处理对于提升产品表面反射率的原理是：3003铝合金镜面箔材加工工艺需要进行中间完全再结晶退火。3003铝合金属于铝锰合金，熔炼铸造过程中，锰元素析出不及时，以过饱和状态存在固溶体中，从而产生晶内偏析，造成第二相的大小和分布不均匀；再结晶退火后材料产生晶粒粗大，粗大的再结晶晶粒影响材料的表面质量和力学性能。而均匀化热处理可以将3003铝合金晶内偏析消除，获得大量均匀而细小的第二相，避免晶粒粗大现象。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，该方法中所用坯料为经热轧均匀化热处理、表面粗糙度为0.2~0.3μm且表面均匀无色泽不均的铝材，通过控制以下工艺参数完成镜面抛光轧制的过程：（1）所用工作辊表面粗糙度Ra为0.0065~0.014μm、支撑辊表面粗糙度Ra为0.22~0.38μm；（2）冷轧机的轧制线高度控制在38.2~44.3mm，以使轧制的铝材在轧辊辊缝中形成下抛物线状包角，且包角角度为11-18度，（3）轧制时每道次轧制速度≤100m/min。
2.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，所述工作辊表面粗糙度Ra为0.009μm。
3.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，所述支撑辊表面粗糙度Ra0.25μm。
4.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，所述冷轧机轧制线高度控制为41.2mm，以使铝材所形成的下抛物线状包角的角度为17度。
5.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，镜面抛光轧制时的前两个道次的轧制速度为为75m/min，后面余下道次轧制速度为85m/min。
6.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，镜面抛光轧制时，冷轧机工艺油喷射压力为2.0~4.0Mpa。
7.根据权利要求1或6所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，镜面抛光轧制时，冷轧机工艺油喷射压力为3.1Mpa。
8.根据权利要求1所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，镜面抛光轧制时，各轧制道次的轧制弯辊力为-1.0~+1.5t。
9.根据权利要求1或8所述的高反射率3003铝合金镜面箔材的镜面抛光轧制方法，其特征在于，镜面抛光轧制时，前两个轧制道次轧制弯辊力为-0.8t；第三道次轧制弯辊力为0，最后剩余轧制道次轧制弯辊力为0.6t。
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