铝及铝合金板带生产发表评论(0)编辑词条

铝及铝合金板带生产(production of aluminium and aluminium alloy plate，sheet and strip)

将铝及铝合金经熔炼、铸锭、各种轧前准备、平辊轧制、热处理和精整等工序加工成截面为矩形的单张或成卷加工材的过程。板材的厚度最大达200mm，分为薄板、厚板(5～80mm)和特厚板。板材的宽度一般为1～2.5m，最大达5m，长度为2～10m。带材的厚度一般不大于2mm，宽度不超过600mm，成卷供应。

铝和铝合金板带材以热轧状态、退火状态、各种级别的软态和各种热处理状态供应。铝和铝合金板材的生产方法有块式法和带式法两种。块式法是将热轧后的板坯切成若干块，再经单张冷轧至成品。带式法则是将板坯轧到一定厚度和长度后，边轧制边卷取；到成品厚度后，再横剪成单张的铝板。此法生产效率高，产品质量好。铝合金板带材的生产工艺流程如图所示，可分为热轧前准备、热轧、冷轧、热处理和精整等阶段。

热轧前准备 主要包括铸锭质量检查、均热、锯切、铣面、包铝和加热等。使用质量优良的铸锭是保证成品质量的前提。现代铝合金板带生产用的铸锭多用半连续铸锭法生产。铸锭的尺寸大，内部枝晶细密。

铝及铝合金板带生产

半连续铸造时冷却速度很高，固相中的扩散过程困难，铸锭内部易形成化学成分和组织不均，如晶内偏析等，使塑性降低。因此一些铝合金，特别是硬铝合金的铸锭，需经均匀化处理(见有色金属合金锭坯均匀化)，以消除或减少成分和组织不均，同时消除铸造应力。铝合金均匀化的温度应低于该合金低熔点共晶温度10～15℃，保温时间12～24h即可基本消除成分与组织之不均匀。对硬铝类合金，铸锭均匀化温度为480～495℃，保温12～15h。对Al-Zn-Mg-Cu系合金，则为450～465℃，保温24h。

铸锭表面有偏析浮出物、夹渣、结疤和裂纹等缺陷时，应进行铣面(见有色金属合金锭坯铣面)，这是保证成品良好表面质量的一个重要因素。铣削量取决于缺陷的深度，一般为4～10mm。

包铝是铝合金板带生产的特有工序，是将包铝板置于铸锭的上下两面，通过热轧结合成一体。包铝的目的是提高铝合金板带的抗蚀能力、保护基体金属免受铝合金板带生产工艺流程图腐蚀和改善工艺性能。包铝板应具有适合的化学组成和适当的厚度。对硬铝为基体的板材，使用铜、锌含量小于0.05％的纯铝作包铝板。超硬铝为基体时，使用含锌0.9％～1.3％的Al-Zn合金为包铝板。根据板厚和用途不同，成品板包铝层厚度为板厚的2％、4％和8％。为改善工艺性的包铝称工艺包铝，目的在于防止铸锭开坯时表面开裂，包铝层为成品板厚的1.0％～1.5％。

铸锭加热 加热的目的是提高铸锭的塑性和降低变形抗力，以利于热轧的进行。铸锭的加热温度根据合金状态图和塑性图确定。加热温度应尽量使热轧在最高的允许温度下开始。对纯铝和低合金化的铝合金锭，加热温度为500℃或更高；对硬铝合金锭为390～430℃；超硬铝合金为370～410℃。加热时间则以铸锭断面上温度均匀为目标。加热时间过长，铸锭表面氧化层过厚，不利于包铝板与锭坯的结合。铸锭加热在有空气循环的连续式加热炉中进行。

热轧 铝合金铸锭的热轧是为冷轧提供坯料，或直接生产热轧状态的厚板。按生产规模的大小，铝合金铸锭的热轧有3种方式：(1)单机架热轧。由开坯到热轧完了全在一台热轧机上完成。为提高生产效率采用大铸锭，使用可逆式轧机。为增大板宽和改善板形，使用四辊式轧机。单机架热轧时，轧件温降大，终轧厚度大(6～8mm)，卷重相对轻，轧件质量和生产效率不够理想。

(2)双机架热轧。由一台可逆轧机进行铸锭的开坯和热粗轧，再转移到第二台四辊可逆式轧机上进行热精轧。由于粗轧与精轧有了分工，不但生产能力和生产效率提高，而且轧件质量也有所提高。终轧厚度可达2mm。

(3)半连续热轧。由1至2台可逆式轧机进行开坯和热粗轧，然后轧件转到3至6机架四辊串列式连轧机上进行热精轧，每机架只轧一道次。由于采用大锭高速轧制，不但生产规模大，而且轧制的间隙时间短，故终轧温度高，可轧得相当于退火状态的卷带，质量也明显提高。

热轧工艺制度包括道次压下率、轧制温度、轧制速度以及润滑冷却等。道次压下率大，有利于变形深入轧件内部，可减少轧件张嘴开裂乃至缠辊现象。然而道次压下量受轧辊咬入条件的限制。此外在开坯阶段，为保证铸锭的铸造组织向变形组织顺利过渡，道次压下率和轧制速度都不宜过大。轧制包铝铸锭时，为使包铝板与锭坯结合良好，第一道次压下率应控制在2％～4％范围内。立辊轧边可改善轧件边部的应力状态，减少裂边。采用铸锭侧面包铝并轧边，可消除铝合金热轧时的裂边。轧制后期，轧件长度增大，轧制速度也应相应地提高。

为获得平整、光滑的轧出质量和降低轧制力，热轧中必须进行充分的润滑。铝合金热轧的润滑常采用水基乳液。水基乳液由乳剂与水配成，浓度为1.0％～2.0％，轧制硬合金时浓度稍淡。乳剂由变压器油、油酸和三乙醇胺组成。

为获得平直度良好的热轧带卷，必须控制轧制时546的辊缝形状，采用液压弯辊、辊身分区冷却和轧辊原始凸度控制(见辊型控制)等手段，配合压下规程和轧制速度进行调控。喷在轧辊上的乳液除润滑外也起冷却作用。乳液在喷嘴处的压力应为0.3～0.5MPa，流量为5～6L／(cm•s)。

冷轧 冷轧可获得比热轧带卷外形更平直、表面更光洁、厚度更薄更均一、组织与性能更好的带卷。冷轧可在单机架轧机或连轧机上进行。现采用单机架四辊不可逆轧机为多，轧制速度为5～20m／s，连轧时可达25～40m／s。采用计算机实行综合自动控制，如平直度(AFC)、厚度(AGC)、张力(ATC)和速度(ASR)等自动控制，故轧件质量很高，厚度偏差下降到±3～5μm，平直度可小于10个I单位。

在设备能力允许、润滑冷却良好、轧件不裂边并能获得良好表面的条件下，冷轧应尽量采用大的道次压下率。纯铝和软合金的允许道次压下率为50％～70％，一般采用40％～50％；硬合金为40％左右，一般采用30％以下。道次压下率应使各道次轧制力基本相同，以保证轧出厚度均一、平直度良好的带卷。

在各道次都不发生裂边的情况下，纯铝和软合金的冷轧总压下率可达95％以上，硬合金也可达90％～92％。为防止裂边和断带，塑性较差的合金需作热带卷的预退火，冷轧过程中还进行1～2次中间退火。最后一次中间退火的厚度，即冷轧最后一个轧程的总压下率对成品性能有极重要的作用和影响。

轧制时轧件上的张力影响轧件的厚度、平直度以及它们的均匀性。张力应小于轧件的屈服强度，其大小视轧件的塑性和裂边倾向而定。在轧制的加速、恒速和减速各阶段，应尽量减少张力的波动。

冷轧时的工艺润滑(见冷轧工艺润滑)和冷却的作用是减少摩擦、降低轧制压力、改善轧件表面质量、冷却轧辊和轧件以及控制轧辊辊型(见辊型．控制)。冷却润滑剂应同时具有润滑性、洗涤性和冷却性。在轧制速度小于5m／s时，可采用浓度为2％～8％的水基乳液；高速轧制时采用基础油和添加剂组成的轧制油，称全油润滑。无论乳液或全油在循环使用过程中都要进行过滤，清除从轧件和轧辊上冲下的铝和氧化铝灰。过滤后的冷却润滑液中，杂质应少于0．5g／L，杂质粒度应小于0.3～0.5μm。

热处理 除热轧态和冷硬态成品外，根据要求，铝合金板带应分别进行退火或淬火一时效等处理(见有色合金材热处理)。

精整 指板带在轧制和成品热处理后交货前的整理加工，它们包括成品剪切、矫直、压光、包装等。它们可以在一条作业上完成，也可以单独工序进行。成品剪切包括横剪和纵剪。横剪是将卷带剪成板材，纵剪是将宽卷带剖分成若干窄带卷。剪切时还要切去尺寸超差的头尾端和表面不合格的部分。矫直可以减少或消除板带在轧制或热处理后出现的内应力和由此造成的不平。矫直包括辊式矫直、张力矫直和压光。张力矫直分板材的张力矫直和带材的张力矫直。采用反复弯曲、拉伸或压薄等手段，使板带产生l％～2％的塑性变形来达到矫直的目的。