CN103757505A - 直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）及其生产方法，其生产流程包括：熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷连轧、成品退火、切边矫平、涂层，其中，熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为：Si≤0.2%、Fe≤0.40%、Cu：0.05～0.15%、Mn：0.40～0.60%、Mg：2.3～3.0%、Cr≤0.20%、Ti：0.01～0.04%、其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%，其余为Al。本发明方法所得铝合金彩涂板带材强度高、塑性好，生产流程短，成本低。

Description

直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材及其生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金制造领域，具体是涉及一种直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材及其生产方法。

背景技术

厂房、公共设施等建筑使用的直立锁边屋面瓦用板带材，不仅要求有优良的耐腐蚀性能和抗风压能力，还要求有良好的塑性，Q235钢材和3XXX铝合金是目前直立锁边屋面瓦彩涂板带材中应用较为广泛的材料。Q235钢材具有较高的强度和塑性，但钢材的耐腐蚀性较差，尤其是在大气中含大量SO₂、雨水酸性强的环境下，钢质屋面瓦在5-8年就需要报废；3XXX合金有优良的耐腐蚀性能，但该合金强度低，抗风压能力较差，折弯性能一般，轧瓦或直立锁边时容易开裂。

目前，直立锁边屋面瓦用3XXX铝合金彩涂板带材的工艺流程为：熔炼→铸轧→均匀化退火→冷轧→中间退火→冷轧→清洗→成品退火→矫平切边→涂层。传统铸轧机生产的3XXX系合金铸轧直立锁边屋面板，不论是否含Mg，受材质和工艺限制，其材料屈服强度一般低于160MPa，如改变材料状态来提高屈服强度，则折弯性能变差，轧瓦或锁边过程中易开裂。

此外，还可用铸造、热轧代替铸轧，工艺流程为：熔炼→铸造→加热→热轧→冷轧→中间退火→冷轧→清洗→成品退火→矫平切边→涂层。该方法生产流程复杂，生产成本高，而且受材料特性限制，其屈服强度一般低于170MPa，在同样使用条件下需增加厚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）及其生产方法，本发明方法生产的铝合金彩涂板带材具有优良的耐腐蚀性能、较高的力学性能和良好的加工成形性能。

实现上述目的的技术方案如下：

一种直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）的生产方法，其生产流程包括：熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷连轧、成品退火、切边矫平、涂层，

其中，熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为：Si≤0.2%、Fe≤0.40%、Cu：0.05～0.15%、Mn：0.40～0.60%、Mg：2.3～3.0%、Cr≤0.20%、Ti：0.01～0.04%、其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%，其余为Al；

所述熔铸步骤中的工艺参数为：熔炼温度为720-750℃，精炼温度为730-750℃，铸造温度为670-700℃，铸造速度为55-65mm/min；

所述加热步骤中：所述铸锭加热温度为530-560℃，保温3-6小时后，转480-520℃保温1-3小时出炉。

在其中一些实施例中，所述熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为：Si≤0.2%、Fe≤0.40%、Cu：0.08～0.13%、Mn：0.45～0.55%、Mg：2.4～2.6%、Cr≤0.20%、Ti：0.01～0.04%、其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%，其余为Al。

在其中一些实施例中，在所述加热步骤中：所述铸锭加热温度为540-560℃，保温4-6小时后，转490-510℃保温1-2小时出炉。

在其中一些实施例中，在所述热连轧步骤中：在470-510℃温度进行热粗轧开坯后，经过25道次轧制，将所述铸锭粗轧至厚度30-60mm的中间坯，所述中间坯温度为400-460℃。

在其中一些实施例中，在所述热连轧步骤中，所述中间坯经过五机架热精轧的连续轧制，终轧温度330-350℃。热轧卷厚度根据成品厚度预留60%-75%的加工量。

在其中一些实施例中，在所述冷连轧步骤中：经过冷连轧一次直接轧到成品厚度，总加工率60%-75%。

在其中一些实施例中，所述成品退火步骤中温度为240-260℃，保温时间2-3小时。

本发明还提供一种上述生产方法制备的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材。

本发明方法所生产的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材，有着独特的合金成分、优良的耐腐蚀性能、较高的合金强度、良好的折弯性能，其屈服强度≥190MPa，1T折弯不开裂。与现有技术生产的直立锁连屋面瓦用铝合金板带材相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明对Mg、Mn、Cu这三种合金元素含量进行了优化设计，现有的3XXX系屋面板用铝合金材料如3003、3004、3104等，主要合金元素为Mn（一般不超过1.5%），部分合金含微量Mg（一般不超过1.2%），单独加入Mn其强度较低，而加入Mn、Mg虽可获得较高强度，但塑性较差。本发明的发明人通过大量的实验和经验的积累，确定本发明主要合金元素为Mg，同时少量加入Mn、Cu，Mg能显著提高铝的强度但又不会使塑性过分降低；锰可提高铝的强度、使镁相沉淀均匀，但含量过高则会使塑性显著降低；少量铜可使材料由点腐蚀变成全面的均匀腐蚀，从而提高耐蚀性。此外，本发明人还通过大量的实验和经验的积累确定在热轧前对铸锭进行530-560℃保温3-6小时的均匀化退火，以消除微观成分偏析。通过多组元强化和均匀化退火相结合，在提高材料强度的同时保持良好的塑性，以保证成形性能符合生产直立锁边屋面瓦的要求，有效解决了现有技术存在的强度与塑性不能兼顾的问题。

（2）本发明采用热粗轧+热精轧的热连轧生产方式，终轧温度控制范围稳定在330-350℃，热轧坯料实现自退火，性能稳定。

（3）本发明采用五机架冷连轧一次轧至成品厚度，冷轧总加工率控制在60-75%之间，生产流程短、效率高，在一致的成品退火温度下性能稳定。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明，但下列实施例不能用以限定本发明的保护范围。

实施例1

本实施例所述直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）的生产方法，其生产流程包括：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→成品退火→切边矫平→涂层。

具体工艺参数如下：

（1）熔铸：熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为（其它杂质元素单个≤0.05%，例如Zn，其它杂质元素合计≤0.15%）：

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Cr	Zn	Al
									0.16%	0.35%	0.11%	0.55%	2.40%	0.02%	0.06%	0.02%	余量

熔炼温度为730-750℃，精炼温度740-750℃，铸造温度680-695℃，铸造速度55mm/min；

（2）加热：铸锭加热温度560℃，保温时间6小时，转500℃保温1小时出炉；

（3）热连轧：取步骤2生产的铸锭2个，热粗轧492℃开坯后，经过25道次轧制，将铸锭粗轧至厚度30mm，中间坯温度445℃，再经过5机架热精轧的连续轧制，其中一个铸锭轧成厚度为2.4mm热轧卷（试验卷1），另一个铸锭轧成厚度为3.0mm的热轧卷（试验卷2），终轧温度为335℃；

（4）冷连轧：经过5机架冷连轧一次轧至成品厚度0.9mm，冷轧总加工率分别为62.5%（试验卷1）和70%（试验卷2）；

（5）成品退火：250℃保温3小时。

（6）涂层：按现有常规技术，涂聚脂后230℃烘烤。

根据上述方法，制备到的产品成品性能如下：

上述两组产品经过涂漆压瓦和锁边后无开裂现象，满足直立锁边屋面板的要求。

实施例2

本实施例所述直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）的生产方法，其生产流程包括：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→成品退火→切边矫平→涂层。

具体工艺参数如下：

（1）熔铸：熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为（其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%）：

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Cr	Zn	Al
									0.12%	0.35%	0.07%	0.45%	2.56%	0.02%	0.05%	0.02%	余量

熔炼温度为725-740℃，精炼温度735-745℃，铸造温度680-700℃，铸造速度55mm/min；

（2）加热：铸锭加热温度540℃，保温时间4小时，转490℃保温2小时出炉；

（3）热连轧：取步骤2生产的铸锭2个，热粗轧500℃开坯后，经过25道次轧制，将铸锭粗轧至厚度40mm，中间坯温度445℃，再经过5机架热精轧连续轧制，其中一个铸锭轧成厚度为3.0mm热轧卷（试验卷1），另一个铸锭轧成厚度为3.5mm的热轧卷（试验卷2），终轧温度为345℃；

（4）冷连轧：经过5机架冷连轧一次轧至成品厚度0.9mm（试验卷1）和1.0mm（试验卷2），冷轧总加工率分别为70%（试验卷1）和71.4%（试验卷2）；

（5）成品退火：245℃保温3小时。

（6）涂层：按现有常规技术，涂聚脂后220℃烘烤。

根据上述方法，制备到的产品成品性能如下：

上述两组产品经过涂漆压瓦和锁边后无开裂现象，满足直立锁边屋面板的要求。

实施例3

本实施例所述直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材（AA02合金彩铝板）的生产方法，其生产流程包括：熔铸→锯切→铣面→加热→热连轧→冷连轧→成品退火→切边矫平→涂层。

具体工艺参数如下：

（1）熔铸：熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为（其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%）：

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Ti	Cr	Zn	Al
									0.09%	0.31%	0.13%	0.42%	2.73%	0.02%	0.05%	0.02%	余量

熔炼温度为730-745℃，精炼温度740-750℃，铸造温度682-695℃，铸造速度65mm/min；

（2）加热：铸锭加热温度560℃，保温时间4小时，转505℃保温1小时出炉；

（3）热连轧：从步骤2生产的铸锭中取1个，热粗轧480℃开坯后，经过25道次轧制，将铸锭粗轧至厚度30mm，中间坯温度430℃，再经过5机架热精轧连续轧制，铸锭轧成厚度为3.0mm热轧卷，终轧温度为332℃；

（4）冷连轧：经过5机架冷连轧一次轧至成品厚度0.9mm，冷轧总加工率为70%；

（5）成品退火：256℃保温2小时。

（6）涂层：按现有常规技术，涂聚脂后220℃烘烤，得试验卷1。

根据上述方法，重复1次生产（试验卷2），制备到的产品成品性能如下：

上述两组产品经过涂漆压瓦和锁边后无开裂现象，满足直立锁边屋面板的要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，其生产流程包括：熔铸、锯切、铣面、加热、热连轧、冷连轧、成品退火、切边矫平、涂层，

其中，熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为：Si≤0.2%、Fe≤0.40%、Cu：0.05～0.15%、Mn：0.40～0.60%、Mg：2.3～3.0%、Cr≤0.20%、Ti：0.01～0.04%、其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%，其余为Al；

所述熔铸步骤中的工艺参数为：熔炼温度为720-750℃，精炼温度为730-750℃，铸造温度为670-700℃，铸造速度为55-65mm/min；

所述加热步骤中：所述铸锭加热温度为530-560℃，保温3-6小时后，转480-520℃保温1-3小时出炉。

2.根据权利要求1所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，所述熔铸后铸锭的化学成分的质量百分数为：Si≤0.2%、Fe≤0.40%、Cu：0.08～0.13%、Mn：0.45～0.55%、Mg：2.4～2.6%、Cr≤0.20%、Ti：0.01～0.04%、其它杂质元素单个≤0.05%、其它杂质元素合计≤0.15%，其余为Al。

3.根据权利要求1所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，在所述加热步骤中：所述铸锭加热温度为540-560℃，保温4-6小时后，转490-510℃保温1-2小时出炉。

4.根据权利要求1所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，在所述热连轧步骤中：在470-510℃温度进行热粗轧开坯后，经过25道次轧制，将所述铸锭粗轧至厚度30-60mm的中间坯，所述中间坯温度为400-460℃。

5.根据权利要求4所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，在所述热连轧步骤中，所述中间坯经过五机架热精轧的连续轧制，终轧温度330-350℃。

6.根据权利要求1所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，在所述冷连轧步骤中：经过冷连轧一次直接轧到成品厚度，总加工率60%-75%。

7.根据权利要求1所述的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材的生产方法，其特征在于，所述成品退火步骤中温度为240-260℃，保温时间2-3小时。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的生产方法制备的直立锁边屋面瓦用高强度铝合金彩涂板带材。