一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺制造技术

本发明专利技术属于铝合金加工制造技术领域，涉及一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺，包括配料、熔炼、铸造、均热、锯切铣面、加热、热轧、冷轧、固溶淬火和人工时效，通过合金成分的改变，使得均匀化处理前铝合金铸锭的主要低熔点相为MgZn2，高温下Mg、Zn在Al基体中扩散速度较快，MgZn2相可快速的溶解，故均热温度可在440～500℃范围内不出现过烧的情况下保持晶粒尺寸不出现异常长大，铝合金铸锭经过均匀化热处理后，大块的低熔点相溶解消失或呈圆润的球形，经轧制破碎成细小的可溶相，为成品的短时固溶淬火处理获得较高的过饱和固溶体创造条件，进而得到板形和强度匹配良好的铝合金薄板。

A 7 Series Aluminum Alloy for Containers and Its Processing Technology

The invention belongs to the technical field of aluminium alloy processing and manufacturing, and relates to a seven-series aluminium alloy for container and its processing technology, including proportioning, smelting, casting, soaking, sawing and milling surface, heating, hot rolling, cold rolling, solution quenching and artificial aging. By changing the alloy composition, the main low melting point phase of aluminium alloy ingot before homogenization treatment is MgZn2, and Mg and Zn are in Al-based at high temperature. The diffusion rate of Mg-Zn_2 phase is faster in the body, and Mg-Zn_2 phase can dissolve rapidly. Therefore, the soaking temperature can keep the grain size from abnormal growth without over-burning in the range of 440-500 C. After homogenization heat treatment, the large low melting point phase dissolves and disappears or becomes a round sphere. After rolling, it breaks into fine soluble phase, which is obtained by short-time solid solution quenching of the finished product. A higher supersaturated solid solution is obtained to create conditions, and then a sheet of aluminum alloy with good shape and strength matching is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺
本专利技术属于铝合金加工制造
，涉及一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺。
技术介绍
集装箱选材主要有钢材、铝材等。随着世界各国对生态环境的重视，集装箱的减重成为发展趋势。铝材相对于钢材，密度低，耐腐蚀，易回收，因此以铝代钢成为集装箱减重首选。但铝材强度较低，易变形，成本高。目前集装箱主要采用的铝合金有5052、6060、6061、6063、6082。5052合金强度主要依赖于加工硬化，其H24态抗拉强度在250MPa左右；而6xxx系铝合金主要依赖于沉淀相析出强化，6061的抗拉强度在300MPa级别，6082的抗拉强度在320MPa级别。相对于钢铁，这些铝合金强度较低，易变形，且成本相对较高。为了追求更高的强度，目前有部分铝合金集装箱采用7021和7075薄板，主要规格在4mm厚度以下。7021铝合金的抗拉强度在420MPa级别，而7075铝合金的抗拉强度在550MPa级别，远远高于5052、6061、6082等合金。7075可获得更高的强度，但其生产难度远高于7021，生产过程中会存在固溶时间过长、薄板产品板形无法保证而导致成品率低等诸多问题。而7021与7075相比，虽然强度稍低，但板形良好，从而成品率高，成本相对低。因此需要开发一种能综合保证强度和板形的集装箱用铝合金。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为了解决现有的7系铝合金薄板板形和强度的匹配性不佳的问题，提供一种集装箱用7系铝合金及其加工工艺。为达到上述目的，本专利技术提供一种集装箱用7系铝合金，包括以下质量百分含量的原料组分：Si≤0.15％、Fe≤0.25％、Cu≤0.15％、Mn≤0.1％、Mg：1.5％～1.9％、Cr≤0.05％、Zn：5.5％～6.3％、Ti≤0.1％、Zr：0.09％～0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。进一步，原料组分为纯金属、中间合金或金属添加剂，且Fe含量＞Si含量。一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金铸造为铝合金铸锭；B、将步骤A制得的铝合金铸锭置于均热炉中进行均匀化处理，以20～45℃/h的加热速度升温至440～500℃，保温8～24h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面；C、将步骤B锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420～500℃，加热时间为2h；D、将步骤C加热后的铝合金铸锭出炉进行热轧，热轧后铝合金卷材厚度为3.5～13mm；E、将步骤D热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为1.5～4mm厚的成品，其中步骤D热轧后的铝合金卷材给步骤E冷轧后的成品预留40～70％的冷轧加工率，冷轧加工率＝(热轧卷材厚度-成品厚度)/热轧卷材厚度；F、将步骤E冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在470～490℃保温40～300s后立即淬火；G、将淬火后的成品卷材横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120～130℃，时效时间为24h。进一步，步骤A配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭。进一步，步骤A铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氩气和氯气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体。进一步，步骤A铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1～0.25％。进一步，步骤B中铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度Ra为0.15～0.30μm。进一步，步骤D加热后的铝合金铸锭经过17～27道次热粗轧至厚度为30～45mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为360～430℃，轧制后铝合金卷材厚度为3.5～13mm，卷曲温度为300～340℃。进一步，步骤G将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所公开的集装箱用7系铝合金的加工工艺中，通过合金成分的改变，使得均匀化处理前铝合金铸锭的主要低溶点相为MgZn2，由于高温下Mg、Zn在Al基体中扩散速度较快，在控制金属加热速度的情况下，MgZn2相可快速的溶解，故均热温度可在440～500℃范围内不出现过烧的情况下保持晶粒尺寸不出现异常长大。这对成品的固溶处理至关重要。铝合金铸锭经过均匀化热处理后，大块的低熔点相溶解消失或呈圆润的球形，经轧制破碎成细小的可溶相，这就为成品的短时固溶淬火处理获得较高的过饱和固溶体创造条件，可通过人工时效热处理获得高强度，进而得到板形和强度匹配良好的铝合金薄板。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：A、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素SiFeCuMnMgCrZnTiZr杂质Al含量0.0350.110.0060.0011.520.0015.690.0280.100.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氯气和氩气混合气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速度升温至475℃，保温18h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面，铝合金铸锭锯切铣面的工艺过程为锯去铝合金铸锭的头尾，用铣床对铝合金铸锭侧面和大面进行铣面，铣面后铝合金铸锭的粗糙度Ra为0.20μm；C、将步骤B锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420℃，加热时间为2h；D、将步骤C加热后的铝合金铸锭经过21道次热粗轧至厚度为40mm的中间坯板，将中间坯板送入精轧轧机进行四连轧，精轧轧机开轧温度为380℃，轧制后铝合金卷材厚度为9mm，卷曲温度为320℃；E、在热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为3mm厚的成品；F、将步骤E冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在480℃保温300s后立即淬火；G、将淬火后的成品卷材经过矫直机矫直处理后横切为成品规格的板材，将横切后的板材进行人工时效热处理，时效温度为120℃，时效时间为24h。实施例2一种集装箱用7系铝合金的加工工艺，包括如下步骤：A、按照如下重量份数比配制7系铝合金原料：元素SiFeCuMnMgCrZnTiZr杂质Al含量0.040.1200230.0051.70.0026.00.0260.140.10余量将配制好的铝合金原料在熔炼炉中熔化、合金化后倒炉到保温炉中，在保温炉炉内精炼、在线除气、在线过滤后铸造成铝合金铸锭，铝合金熔体精炼的过程中向熔炼炉底部充入高纯氮气，除去铝合金熔体中的杂质气体，铝合金熔体浇铸的过程中向流槽中加入铝钛硼丝细化剂，细化剂的加入量为铝合金熔体重量的0.1％；B、将步骤A制得的铝合金铸锭进行均匀化处理，以35℃/h的加热速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱用7系铝合金，其特征在于，包括以下质量百分含量的原料组分：Si≤0.15％、Fe≤0.25％、Cu≤0.15％、Mn≤0.1％、Mg：1.5％～1.9％、Cr≤0.05％、Zn：5.5％～6.3％、Ti≤0.1％、Zr：0.09％～0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种集装箱用7系铝合金，其特征在于，包括以下质量百分含量的原料组分：Si≤0.15％、Fe≤0.25％、Cu≤0.15％、Mn≤0.1％、Mg：1.5％～1.9％、Cr≤0.05％、Zn：5.5％～6.3％、Ti≤0.1％、Zr：0.09％～0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％，余量为Al。2.如权利要求1所述的集装箱用7系铝合金，其特征在于，原料组分为纯金属、中间合金或金属添加剂，且Fe含量>Si含量。3.如权利要1或2所述的集装箱用7系铝合金的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：A、计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金铸造为铝合金铸锭；B、将步骤A制得的铝合金铸锭置于均热炉中进行均匀化处理，以20～45℃/h的加热速度升温至440～500℃，保温8～24h后出炉冷却至室温，随后锯切铝合金铸锭头尾并铣面；C、将步骤B锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中进行加热，加热温度为420～500℃，加热时间为2h；D、将步骤C加热后的铝合金铸锭出炉进行热轧，热轧后铝合金卷材厚度为3.5～13mm；E、将步骤D热轧后的铝合金卷材冷却至室温后冷轧为1.5～4mm厚的成品，其中步骤D热轧后的铝合金卷材给步骤E冷轧后的成品预留40～70％的冷轧加工率，冷轧加工率＝(热轧卷材厚度-成品厚度)/热轧卷材厚度；F、将步骤E冷轧后的成品进行固溶淬火处理，在470～490℃保温4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊涛，赵俊才，杜凤彪，葛浩龙，张立鑫，郭富安，
申请(专利权)人：天津忠旺铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12