CN112077145A - 一种铝合金箔压延工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金箔压延工艺，将铝合金铸轧卷坯料轧制为厚度0.02～0.15mm的铝合金箔，在轧制油存在的环境下，放入轧机中，进行末道次的不减薄压延工序轧制；其中不减薄压延工序的轧制模式为张力控制模式，设置轧机的入口厚度、出口厚度均与铝合金箔的厚度一致；铝合金箔的抗拉强度≥240MPa。通过本发明的不减薄压延工艺对铝箔进行轧制，大幅度改善了铝箔的波浪及窝浪板型缺陷，提高了铝箔的平坦度，并为铝箔的后续加工提供了便利。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属压延技术领域，更具体的，涉及一种铝合金箔压延工艺。
背景技术
目前铝箔产品在我们的日常生活中随处可见，广泛应用于食品包装、饮料包装、电容器材、建筑行业等。板型与厚度、宽度一样，是衡量板带材几何尺寸精度的重要指标。板型通常指的是铝箔的平坦度和波浪形状，铝箔的波浪一般包括中间波浪、两边波浪、肋部波浪、整板面无规律窝浪等四种类型，铝箔存在板型不佳往往导致后工序分切起皱，卷取断带，涂覆不良等诸多缺陷，造成产品批次性报废。
铝箔板型与许多种因素存在关系，例如铝箔合金的种类、铝箔坯料板型、铝箔轧机的控制系统、轧辊辊型等等。目前的设备以及工艺加工条件下，铝箔整版面波浪以及无规律窝浪难以得到有效控制。
常规的铝箔轧制工艺均采用一定压下量进行轧制，一定的压下量一方面是铝箔轧制减薄的需要，另一方面也是在轧辊之间形成轧制力，保证正常轧制的需要。但是金属在减薄过程中，大量的热量释放出来，会导致轧辊不同区域的发热量不同，从而导致轧辊不同区域热膨胀量不同，工作辊热膨胀大的区域对应铝箔的区域会铝箔的厚度相对其他区域薄，从而使该区域的铝箔在纵向变形上与其他区域不同，继而产生板型波浪。针对上述工艺缺陷，板型控制系统一般采用弯辊及调整轧制油的喷淋系统减轻轧辊不同区域的热膨胀量来抑制波浪的产生。中国专利CN108723088A公开了一种铝箔高速轧制中消除起鼓的方法，其将铝箔的轧制分为四个道次，按照第一至四道次的相对压下率依次递增的方式进行配置，并重新设计了轧辊中凸度、表面粗糙度、冷却液成分，改进了喷淋系统。但是上述工艺的设置仅仅能够消除较大的波浪，对于中等以下的波浪和整板面无规律性的窝浪难以杜绝。
所以，还需开发出一种铝合金箔压延工艺，改善铝箔表面的波浪情况，提高铝箔的平坦度。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的铝合金箔表面波浪难以消除的缺陷，提供一种铝合金箔压延工艺，使用所述铝合金箔压延工艺生产的铝合金箔板型平整，无波浪及窝浪。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种铝合金箔压延工艺，包括如下步骤：
将铝合金铸轧卷坯料轧制为厚度0.02mm～0.15mm的铝合金箔，在轧制油存在的环境下，再放入轧机中，进行末道次的不减薄压延工序轧制；
所述不减薄压延工序的轧制模式为张力控制模式，设置轧机的入口厚度、出口厚度均与铝合金箔的厚度一致；
所述铝合金箔的抗拉强度≥240MPa。
金属的变形分为塑性变形与弹性变形两种，其中塑性变形不可逆，而弹性变形是材料在外力作用下产生变形，当外力去除后变形完全消失的现象，弹性变形具有可逆性。根据此特性，金属在轧制过程中发生一定的弹性变形，金属轧制后的实际厚度大于轧制过程中辊缝的厚度，从而产生一定的轧制力。
金属弹性变形产生的轧制力的大小取决于材料的厚度和强度。当金属强度太低，则相应产生的轧制力非常小；当金属厚度太厚，轧制过程中轧制力会迅速下降；当金属厚度太薄，金属弹性变形小，产生的轧制力也会较低。因此，可以选用合适厚度和强度范围的金属材料，以产生足够的轧制力，利用金属的弹性变形特性实现不减薄轧制。
常规的铝合金轧制工艺需要设计15％～50％的道次加工率以保证轧制的顺利进行，在减薄轧制的过程中，会释放出大量热量，使得铝箔出现区域热膨胀，从而产生波浪。而不减薄压延工艺，通过铝箔的自身弹跳产生轧制力，从而完成轧制，实现不同区域金属的流动，改善版型，同时轧制过程中释放热量大幅减少，可以大幅度改善铝箔的波浪以及窝浪板型缺陷。
所述轧制油包括基础油和添加剂，其中基础油由短链烷烃组成，添加剂包括酯和脂肪酸。
优选地，所述轧制油中含有酯0.1～0.6wt％。
优选地，向所述基础油中添加脂肪酸至酸值为0.5～1.3mgKOH/g。
较高的酸值可以提高轧制油油膜强度，保证轧制过程中油膜的厚度均匀，从而保证轧制过程的稳定性。较低的酯可以有效降低铝箔上残油的粘性，减少轧制油在铝箔表面的残留，提高铝箔清洁度。
优选地，轧制油中添加的脂肪酸为月桂酸。
更优选地，所述轧制油中添加酯0.35％。
更优选地，所述轧制油中添加月桂酸使酸值指标为0.75mgKOH/g。
优选地，所述轧机使用轧辊的粗糙度为0.10～0.30μm。
更优选地，所述轧辊粗糙度为0.18μm。
较低的轧辊粗糙度可以降低轧辊与料卷的摩擦产生的发热，从而抑制窝浪与肋部波浪的产生。
优选地，所述轧机的轧制速度为300～500m/min。
更优选地，所述轧制速度为400m/min。
优选地，所述轧机的开卷张应力为20Mpa～40Mpa，卷取张应力为20Mpa～40Mpa。
更优选地，所述开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa。
在近似负辊缝条件下，铝箔的厚度会受到轧制速度的影响，较高的轧制速度会造成铝箔的减薄从而产生区域性的热量，因此控制轧制速度在500m/min以下。同时控制开卷张应力为20Mpa～40Mpa，卷取张应力为20Mpa～40Mpa，可以保持铝箔轧制过程中的展平。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明创造性地开发出一种铝合金箔压延工艺，在铝箔冷轧及箔轧之后再增加末道次的不减薄压延工序，大幅度改善了铝箔的波浪及窝浪板型缺陷，提高了铝箔的平坦度，为铝箔的后续加工提供了便利。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到，
铝合金的组份由Al、Si、Fe、Cu、Mn和其他杂质组成，采用铝锰系合金配比，主要元素比例如下：Si：≤0.3％、Fe：≤0.5％、Cu：≤0.1％、Mn：0.8％～1.8％，余量为Al。
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
实施例1提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
实施例2
实施例2提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
铝合金箔的不减薄压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.02mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.02mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.02mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
实施例3
实施例3提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.15mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.15mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.15mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
实施例4
实施例4提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为270MPa。
实施例5
实施例5提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.1wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.5mgKOH/g；设置轧制速度300m/min；开卷张应力为20Mpa，卷取张应力为20Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.1μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
实施例6
实施例6提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷坯料厚度为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.6wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为1.3mgKOH/g；设置轧制速度500m/min；开卷张应力为40Mpa，卷取张应力为40Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.3μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
对比例1
对比例1提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷厚度坯料为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.015mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.015mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.015mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
对比例2
对比例2提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷厚度坯料为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.2mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.2mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.2mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
对比例3
对比例3提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷厚度坯料为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择择辊缝控制模式，即通过铝箔压延后厚度的测量反馈到辊缝进行厚度调控；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
对比例4
对比例4提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷厚度坯料为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.075mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的不减薄压延工序轧制：
设置轧机的道次加工率为0％，即轧机入口厚度与出口厚度一致，均为0.075mm；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
其中0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为230MPa。
对比例5
对比例5提供一种铝合金箔，该铝合金箔的压延工艺包括如下步骤：
通过连续铸轧法生产的铝合金铸轧卷厚度坯料为7.0mm，经过冷轧及箔轧轧至厚度为0.09mm的铝合金箔后，再将该铝合金箔放入轧机，按照如下工艺参数设置，对铝箔进行末道次的压延工序轧制：
设置轧机轧机入口厚度0.09mm，出口厚度0.075mm，道次加工率为16.7％；轧机选择张力控制模式；轧制油含有酯0.35wt％，含有月桂酸使轧制油酸值为0.75mgKOH/g；设置轧制速度400m/min；开卷张应力为29Mpa，卷取张应力为27Mpa；选用的轧辊粗糙度为0.18μm；
0.075mm的铝合金箔的抗拉强度为240MPa。
性能测试
对上述实施例和对比例所生产的铝合金箔进行性能测试，测试方法如下：
轧制力自动进行测试，通过压上缸传感器测量压上力(轧机启动标定过程中通过靠零自动减去轧辊重量)，然后减去弯辊力以及补偿值，
测试设备：SONY POSITION TRANSDUCER-150MM STROKE；
轧制状况观察轧制是否可以顺利进行，是否实现良好的打底、升速，正常轧制视为合格；
板型状况自动检测，版型平整视为合格，
测试设备：普瑞特-空气轴承式板形辊；
综合评定轧制状况及版型状况均合格即为综合评定合格。
测试结果见表1
表1实施例1～6及对比例1～5性能测试结果
由表1可知，实施例1～6按照本发明的铝合金箔压延工艺对铝合金箔进行压延，铝合金箔轧制状况良好，板型平整，没有出现窝浪以及不规则波浪。对比例1由于铝合金箔的厚度太薄，在不减薄压延工序中金属弹性变形产生的轧制力太小，无法进行轧制，最终铝合金箔出现不规则波浪。对比例2由于铝合金箔的厚度太厚，在道次加工率为0％下轧制力迅速降低，无法进行不减薄轧制，最终铝合金箔出现不规则波浪。对比例3的铝合金箔在辊缝模式下无法进行不减薄轧制，最终铝合金箔出现窝浪以及不规则波浪。对比例4由于铝合金箔的抗拉强度低，在道次加工率为0％下轧制力过低，轧制过程中板型异常，无法完成不减薄轧制。对比例5的铝合金箔轧制未经不减薄压延工艺，出现窝浪以及不规则波浪。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金箔压延工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将铝合金铸轧卷坯料轧制为厚度0.02～0.15mm的铝合金箔，在轧制油存在的环境下，放入轧机中，进行末道次的不减薄压延工序轧制；
所述不减薄压延工序的轧制模式为张力控制模式，设置轧机的入口厚度、出口厚度均与铝合金箔的厚度一致；
所述铝合金箔的抗拉强度≥240MPa。
2.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧制油包括基础油和添加剂，其中添加剂包括酯和脂肪酸。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧制油中含有酯0.1～0.6wt％。
4.根据权利要求1或2所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧制油的酸值为0.5～1.3mgKOH/g。
5.根据权利要求2所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧制油中的脂肪酸为月桂酸。
6.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧机使用轧辊的粗糙度为0.10～0.30μm。
7.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧机使用轧辊的粗糙度为0.18μm。
8.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧机的轧制速度为300～500m/min。
9.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧机的轧制速度为400m/min。
10.根据权利要求1所述的铝合金箔压延工艺，其特征在于，所述轧机的开卷张应力为20Mpa～40Mpa，卷取张应力为20Mpa～40Mpa。
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