一种铸轧3004花纹板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铸轧3004花纹板的制造方法，包括以下制备过程：以铸轧3004铝合金卷为坯料，预留30

【技术实现步骤摘要】
一种铸轧3004花纹板及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金加工
，具体涉及一种铸轧3004花纹板及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前市场上的铝合金花纹板其坯料来源主要有热轧法生产的坯料和铸轧法生产的坯料两种形式。
[0003]热轧法一般要经过熔炼、铸造、铸锭铣面、铸锭均匀化、预热、热轧而制得；铸轧法又称连续铸轧，是指直接将液态金属“轧制”成半成品或成品的工艺。与其它连续铸锭方法的根本区别在于其结晶器是两个带冷却的旋转铸轧辊，液态金属要在两个轧辊的辊缝间完成凝固和轧制两个过程，而且是在很短的区域(50
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70mm)很短的时间内约2～3秒完成。液态金属一次成坯或成材，缩短了生产流程，简化了生产过程，节省了大量的设备投资及能源消耗，其设备费用仅为热轧坯料的1/3，由于省去二次加热和减少轧制道次，能耗仅为传统热轧生产方法的40％。更重要的是热轧法坯料的循环周期较长，从熔炼到铣面，再到均匀化热处理，最后到热轧坯料的制成一般至少在半月以上；而铸轧从熔炼到铸轧坯料的制成仅48h即可获得。铸轧法与热轧法相比具有很多优点：由于铸轧工艺是在一台设备上同时完成铸造与轧制两道工序，比热轧法省去了铸锭加热、开坯及热轧等多道工序，同时，减少了废料重熔，节省了大量电能；省去了铸锭铣面，减少了热轧后切头切尾，成品率大大提高；设备简单集中，投资少，占地面积小，生产成本低；可连续稳定地进行生产，简化了生产工艺，缩短了生产周期，减少了生产用人，使生产效率大大提高，且便于实现自动化。也就是说铸轧法生产与热轧法相比具有非常明显的成本优势和快速供货优势。
[0004]但是，铸轧这一过程冷却速度达100～200℃/s，而热轧铸锭的冷却速度约为2～3℃/s，在快速冷却条件下，铸轧带坯中的Mn元素在铝中强烈地过饱和固溶，晶内偏析及固溶程度大于半连续浇铸的热轧铸锭。溶解于固溶体中的Mn元素，既加强了原子间的结合力，又降低了原子的自由扩散系数，因此退火加热时新晶核形成和长大所需的热激活能即再结晶温度提高，同时铸轧带坯内部变形组织、铸造组织、再结晶组织共存，结构复杂，在相同冷变形量下获得的变形储能较少，与热轧带坯等温加热，能量得不到充分带释放，故经冷变形后所需再结晶温度比热轧坯的高；再则铸轧带坯冷变形后的位错密度和点缺陷量都不及热轧坯，退火时再结晶形核数目较少，再结晶软化不充分，两者相比塑性差异较大，铸轧法的塑性较差。
[0005]3004铝合金属于Al
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Mn系合金，是该系合金中的典型合金，其中(Mn)1.0％
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1.5％，(Mg)0.8％
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1.3％；GB/T3190
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2008《变形铝及铝合金化学成分》中3004铝合金同时具有Al
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Mn系和Al
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Mg系合金的优点，具有中等强度，优良的耐蚀性以及深冲性。属于不可热处理强化合金，只能通过加工硬化和退火处理来控制成品的性能。3004铝合金的应用十分广泛，是较为典型的防锈铝合金。其强度比3003铝合金高，成形性能优良，耐腐蚀性良好，经常用于制造强度要求比3003铝合金更高的零部件。最重要的是再生3004铝合金时其来源非常广泛，如我们常见的易拉罐其合金就是3004合金。事实上铝加工行业为了有效消化市场上的
易拉罐3004废料，都在进行着不懈的技术攻关，市场上也有较多铝加工企业为了降低成本在积极地进行铸轧3004的开发和应用，也传言有将铸轧3004用于铝合金花纹板方向的尝试，但均以失败告终，这是因为众多厂家只看到了铸轧方式的快捷和低成本优势，而没有充分认识到铸轧3004运用于铝合金花纹板开发所面临的诸多技术难点：
[0006]一、铸轧3004带坯中Mn元素含量达1.0～1.5％，在快速冷却条件下，根据Al
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Mn系合金平衡相图，其凝固过程具有如下几个特点：(1)液相线斜率很小，等温结晶间隔甚宽。(2)液相线和固相线垂直结晶间隔很小，仅0.5～1.0℃。(3)锰在铝中的固溶度变化很大，随温度的下降而急剧减小。加之铸轧生产工艺具有剧烈的冷却速度，其值已经达到了100～200℃/s，比常规半连续铸造技术约快2个数量级，因此高Mn 3004合金铸轧板材当中存在着明显晶内偏析，即晶内与晶外的Mn元素浓度存在明显差异，成品退火时.低锰区域就会先形核生成再结品晶粒，继续升温至高锰区能发生再结晶时，低锰区晶粒早已长大，因此，造成再结晶的晶粒大小不一。解决该项晶粒粗大问题的常规做法是在冷轧初期进行充分的均匀化热处理工艺，均匀化温度一般选择：0.9～0.95Tm，Tm为铸锭开始融化时的温度，3004铸锭均匀化温度一般为530℃以上。而事实上高温均匀化热处理是一个长达30～40h的加热及保温的过程，其能耗及成本较高；但是如果不进行高温均匀化热处理，其后期退火过程中会因晶粒粗大导致折弯橘皮严重；也就是说铸轧3004在制作花纹板后期首要问题就是折弯表面质量的无法保证。
[0007]二、铸轧板塑性差对花纹板压花质量的影响，如花纹筋高不足、花纹歪扭、位置偏移及花纹筋条不饱满等造成压花时花纹质量的难以保证。冷轧压花塑性成型是在变形区内进行的，张力和轧制速度则是影响压花质量的主要参数。张力能降低轧制力、展平板带防止跑偏外，同时使变形区内金属的受力，由三向压应力改变为两向压应力和一向拉应力状态，拉应力既限制了横向宽展，又促进了纵向延伸。轧制理论认为：变形区内的金属仅在中性面的流动是均匀的，前、后滑区的流动为不均匀。因轧制前滑的存在，过大的前张力将增大前滑值；过大的后张力则增大后滑值，两者都使中性面的均匀变形遭到破坏，从而导致花纹歪扭、位置偏移等质量缺陷。铸轧带坯花纹板毛料组织相对疏松一些，在变形区受到高向压力作用时，被压缩的程度较大，高度方向用于填充花纹槽的金属相对不足；再结晶退火粗大晶粒的组织结构，压花协调性较差，金属流动速度较慢，过快的轧制速度则导致金属未能充分填充花纹槽即被抛出轧辊，因此，花纹筋条不饱满。
[0008]三、铸轧花纹板铝粉、铝灰比热轧板严重的多，表面残留的铝粉清洗不净会严重影响表面质量，另外花纹板表面因有凸出的花纹在清洗后难于吹扫干净，因此常规热轧花纹板的清洗工艺无法保证该项目的清洗质量。
[0009]一直以来用铸轧3004进行花纹板的生产，在保证其最终获得能和国内外热轧铝合金花纹板技术水平看齐的花纹板的同时，实现上游加工成本的大幅下降，同时为市场上易拉罐等3004废料的回收再利用解决一个好的出路都是铝加工企业所探索的方向。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铸轧3004花纹板及其制备方法，在不进行高温均匀化热处理的情况下以实现较热轧法生产花纹板的大幅降低成本，并通过一系列压花工艺、退火工艺及清洗工艺的优化控制制得和热轧法花纹板质量具有同一水平的3004
花纹板。
[0011]本专利技术的技术方案如下：
[0012]一种铸轧3004花纹板，所述铸轧3004花纹板的成分包括以下重量百分比的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸轧3004花纹板的制备方法，其特征在于，选取晶粒度一级、表面质量及板形良好、厚度为7.5
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8.0mm厚的铸轧铝合金卷材作为铝合金坯料进行以下处理过程：S1、将选取的铝合金坯料冷轧至压花前厚度，并预留30
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35％的加工率；S2、中间退火，将经过步骤S1处理的铝合金坯料进行H24态退火，铝合金坯料的温度为410
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420℃，保温时间4h；S3、冷轧压花，将经过步骤S2处理的铝合金坯料在料温60
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80℃时在四辊冷轧机上进行冷轧压花至1.143
‑
2.0mm厚的成品花纹板卷材，在冷轧压花过程中，铝合金卷材的开卷单位张力为11
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12N/mm2，卷取单位张力为12
‑
15N/mm2，冷轧压花速度为60
±
20m/min；控制轧机前滑值在5.0
±
1.0％之间，并根据前滑值的大小动态调整铝合金卷材的卷取单位张力；S4、清洗，将经过步骤S3处理的铝合金卷材在60
‑
180m/min速度下进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋喜波，柴明科，李克振，荆冰冰，曹艳华，
申请(专利权)人：河南明晟新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：