CN115478184A - 一种3102铝合金带材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金带材制备技术领域，具体为一种3102铝合金带材的制备方法,包括步骤有合金熔炼、铸轧、冷轧和成品退火，本发明应用铜合金辊套铸轧技术制备3102铝合金带材，铸轧带坯速度可以达到常规铸轧制备方法的两倍，晶粒组织细小且均匀性更好，可以生产出厚度达到0.082‑0.085mm的3102合金空调箔空调箔，且延伸率远高于常规铸轧工艺生产的产品。本发明生产的超薄3102合金空调箔与常规产品相比可以减薄10.75%，推动空调制造行业减少对铝材的用量，由于铝冶炼是高耗能、高污染行业，由此可减少空调制造行业碳排放，是一款绿色产品。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金带材制备技术领域，具体为一种3102铝合金带材的制备方法。
背景技术
近年来，空调行业快速发展，空调器正向着小型化和高性能方向发展，空调器生产厂家不断追求超薄、高性能的空调散热器用铝箔，空调铝箔厚度从刚开始的0.12～0.15mm，到目前最常见的0.093～0.100mm，随着技术的进步，从材料的发展趋势分析空调箔厚度还有进一步减薄的空间。
3102合金是空调箔专用合金，空调箔在厚度减薄的同时，空调生产厂家对空调箔的力学性能要求也在不断的提高，尤其要求延伸率达到18%以上，常规的3102合金空调铝箔坯料力学性能已无法满足高端市场的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3102铝合金带材的制备方法，生产厚度为0.083～0.085mm的空调箔产品，在节省原材料用量，降低生产成本的同时，也可以大幅减少行业碳排放，用以替代常规3102合金空调箔坯料。
为实现上述效果，本发明一种3102铝合金带材的制备方法，包括有如下步骤：
S1.合金熔炼：熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe:0.25%-0.35%、Ti:0.20%-0.40%、Mn:0.15%-0.20%、Si:0.075%-0.110%、Cu:≤0.02%、Zn:≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al；配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的25-30%，其他为电解铝液，熔炼温度730℃-750℃，熔炼周期为8h-10h，静置炉温度735-745℃，精炼时间20min；
S2.铸轧：对步骤S1得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度45 mm -50mm，前箱温度控制在685℃-690℃，铸轧带坯速度1600 mm/min -2000mm/min，冷却水温度为30℃-33℃，冷却水流量100 m3/h -130m3/h，获得厚度为6.2mm±0.2mm的铸轧坯料；
S3.冷轧：将步骤S2得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300 m/min -900m/min，单道次加工率控制在50%-60%，分两道次使带材厚度由6.2mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度；
S4.成品退火：将步骤S3得到的冷轧带材加热至270℃-300℃，保温5 h -8h，保温结束后直接出炉冷却，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
进一步的，所述步骤S1中的配料过程中先添加Fe、Mn和Zn金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂。
进一步的，所述的步骤S2中铸轧过程中带坯速度为1600 mm/min - 2000mm/min，冷却水出口和进口温升不超过2.5℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量不小于0.010%。
进一步的，所述步骤S3中成品厚度为0.082mm-0.085mm。
进一步的，步骤S4中力学性能具体要求为抗拉强度Rm为128-135%，断后延伸率A50为18-23%。
本发明的有益效果是：
1.本发明应用铜合金辊套铸轧技术制备3102铝合金带材，铸轧带坯速度可以达到1600-2000mm/min，是常规铸轧制备方法的2倍，晶粒组织细小且均匀性更好，为生产超薄、高延伸率的3102合金空调箔创造了条件。
2.本发明生产出的3102合金空调箔空调箔最终厚度可以达到0.082-0.085mm，在保持空调箔成品抗拉强度与常规工艺基本一致的情况下，延伸率可以达到18-23%，远高于常规工艺的16%。
3.本发明生产的超薄3102合金空调箔与常规产品相比可以减薄10.75%，推动空调制造行业减少对铝材的用量，而铝冶炼是高耗能、高污染行业，由此减少空调制造行业碳排放。
具体实施方式
本发明一种3102铝合金带材的制备方法，包括有如下步骤：
S1.合金熔炼：熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe:0.25%-0.35%、Ti:0.20%-0.40%、Mn:0.15%-0.20%、Si:0.075%-0.110%、Cu:≤0.02%、Zn:≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al；配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的25-30%，其他为电解铝液，熔炼温度730℃-750℃，熔炼周期为8h-10h，静置炉温度735-745℃，精炼时间20min；
S2.铸轧：对步骤S1得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度45 mm -50mm，前箱温度控制在685℃-690℃，铸轧带坯速度1600 mm/min -2000mm/min，冷却水温度为30℃-33℃，冷却水流量100 m3/h -130m3/h，获得厚度为6.2mm±0.2mm的铸轧坯料；
S3.冷轧：将步骤S2得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300 m/min -900m/min，单道次加工率控制在50%-60%，分两道次使带材厚度由6.2mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度；
S4.成品退火：将步骤S3得到的冷轧带材加热至270℃-300℃，保温5 h -8h，保温结束后直接出炉冷却，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
进一步的，所述步骤S1中的配料过程中先添加Fe、Mn和Zn金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂。
进一步的，所述的步骤S2中铸轧过程中带坯速度为1600 mm/min - 2000mm/min，冷却水出口和进口温升不超过2.5℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量不小于0.010%。
进一步的，所述步骤S3中成品厚度为0.082mm-0.085mm。
进一步的，步骤S4中力学性能具体要求为抗拉强度Rm为128-135%，断后延伸率A50为18-23%。
实施例一：
S1.合金熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.25%、Ti0.40%、Mn0.20%、Si0.075%、Cu≤0.02%、Zn≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al。配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的30%，其他为电解铝液，熔炼温度750℃，熔炼周期为8h，静置炉温度745℃，精炼时间20min。配料过程中先添加Fe、Mn、Zn等金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂；
S2.铸轧：
对步骤S1得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度45mm，前箱温度控制在690℃，铸轧带坯速度1600mm/min，冷却水温度为30℃，冷却水流量100m3/h，获得厚度为6.4mm的铸轧坯料。铸轧过程中冷却水出口和进口温升2.5℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量0.013%。；
S3.冷轧：
将步骤S2.得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300-900m/min，单道次加工率控制在50-60%，分两道次使带材厚度由6.4mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度0.082mm；
S4.成品退火：
将步骤S3.得到的冷轧带材加热至300℃，保温5h，保温结束后直接出炉冷却，3102铝合金带材抗拉强度Rm为128%，断后延伸率A50为23%，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
实施例二：
S1.合金熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.35%、Ti0.20%、Mn0.15%、Si0.110%、Cu≤0.02%、Zn≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al。配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的25%，其他为电解铝液，熔炼温度730℃，熔炼周期为10h，静置炉温度735℃，精炼时间20min。配料过程中先添加Fe、Mn、Zn等金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂；
S2.铸轧：
对步骤S1.得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度50mm，前箱温度控制在685℃，铸轧带坯速度2000mm/min，冷却水温度为33℃，冷却水流量130m3/h，获得厚度为6.0mm的铸轧坯料。铸轧过程中冷却水出口和进口温升20℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量0.010%。；
S3.冷轧：
将步骤S2.得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300-900m/min，单道次加工率控制在50-60%，分两道次使带材厚度由6.0mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度0.082-0.085mm；
S4.成品退火：
将步骤S3.得到的冷轧带材加热至270℃，保温8h，保温结束后直接出炉冷却，3102铝合金带材抗拉强度Rm为135%，断后延伸率A50为18%，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
实施例三：
S1.合金熔炼：
熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe0.31%、Ti0.28%、Mn0.157%、Si0.091%、、Cu≤0.02%、Zn≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al。配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的28%，其他为电解铝液，熔炼温度743℃，熔炼周期为9h，静置炉温度741℃，精炼时间20min。配料过程中先添加Fe、Mn、Zn等金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂；
S2.铸轧：
对步骤S1.得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度48mm，前箱温度控制在687℃，铸轧带坯速度1820mm/min，冷却水温度为32℃，冷却水流量120m3/h，获得厚度为6.2mm的铸轧坯料。铸轧过程中冷却水出口和进口温升2.2℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量0.012%。；
S3.冷轧：
将步骤S2.得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300-900m/min，单道次加工率控制在50-60%，分两道次使带材厚度由6.2mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度0.082-0.085mm；
S4.成品退火：
将步骤S3.得到的冷轧带材加热至290℃，保温7h，保温结束后直接出炉冷却，3102铝合金带材抗拉强度Rm为132%，断后延伸率A50为22%，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
通过实施例一、实施例二和实施例三发现，本发明应用铜合金辊套铸轧技术制备3102铝合金带材，铸轧带坯速度可以达到常规铸轧制备方法的两倍，晶粒组织细小且均匀性更好，可以生产出厚度达到0.082-0.085mm的3102合金空调箔空调箔，且延伸率远高于常规铸轧工艺生产的产品。
本发明生产的超薄3102合金空调箔与常规产品相比可以减薄10.75%，推动空调制造行业减少对铝材的用量，由于铝冶炼是高耗能、高污染行业，由此可减少空调制造行业碳排放，是一款绿色产品。
Claims (5)
1.一种3102铝合金带材的制备方法，其特征在于：包括有如下步骤：
S1.合金熔炼：熔体由以下重量百分比的组分组成：Fe:0.25%-0.35%、Ti:0.20%-0.40%、Mn:0.15%-0.20%、Si:0.075%-0.110%、Cu:≤0.02%、Zn:≤0.03%、杂质≤0.15%、余量为Al；配料过程中铝锭以及同牌号废料等固体物料占装炉量的25-30%，其他为电解铝液，熔炼温度730℃-750℃，熔炼周期为8h-10h，静置炉温度735-745℃，精炼时间20min；
S2.铸轧：对步骤S1得到的熔体经在线除气过滤后进行铸轧，采用双辊倾斜式铸轧机，铸轧机上、下辊均采用铜合金辊套，除气箱采用氮化硅转子在线除气，除气箱入口加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂，过滤箱采用单级陶瓷过滤板过滤熔体，在线精炼气体为氩气；铸轧区长度45 mm -50mm，前箱温度控制在685℃-690℃，铸轧带坯速度1600 mm/min -2000mm/min，冷却水温度为30℃-33℃，冷却水流量100 m3/h -130m3/h，获得厚度为6.2mm±0.2mm的铸轧坯料；
S3.冷轧：将步骤S2得到的铸轧坯料进行冷轧，轧制速度控制在300 m/min -900m/min，单道次加工率控制在50%-60%，分两道次使带材厚度由6.2mm减薄至1.23mm，经切边后继续冷轧，再经过四道次轧制使带材厚度由1.23mm减薄至成品厚度；
S4.成品退火：将步骤S3得到的冷轧带材加热至270℃-300℃，保温5 h -8h，保温结束后直接出炉冷却，获得力学性能符合要求的3102铝合金带材。
2.根据权利要求1所述的制备3102铝合金带材的方法，其特征在于：所述步骤S1中的配料过程中先添加Fe、Mn和Zn金属添加剂，待上述合金元素配置到位后再根据Fe/Si=3.3-3.5的比例加入Si添加剂，最后加入Ti添加剂。
3.根据权利要求1所述的制备3102铝合金带材的方法，其特征在于：所述的步骤S2中铸轧过程中带坯速度为1600 mm/min - 2000mm/min，冷却水出口和进口温升不超过2.5℃，在线加入Al-Ti5-B1晶粒细化剂后Ti增量不小于0.010%。
4.根据权利要求1所述的制备3102铝合金带材的方法，其特征在于：所述步骤S3中成品厚度为0.082mm-0.085mm。
5.根据权利要求1所述的制备3102铝合金带材的方法，其特征在于：步骤S4中力学性能具体要求为抗拉强度Rm为128-135%，断后延伸率A50为18-23%。
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