CN106929714B - 一种高强度餐具铝箔的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度餐具铝箔的制备方法，先将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体，再通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷，然后经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出高强度餐具铝箔，其中纵剪切边、成品分切和检查包装按常规工艺进行，经成品退火后的0.05~0.095mm厚铝箔卷才成为餐具铝箔，经检测该餐具铝箔的抗拉强度≥220Mpa、延伸率≥6%、杯突≥4mm，本发明省去了铝锭的铸造和二次重熔过程，经测算：可以减少铝液铸成铝锭过程中0.4～0.5%的铝损和铝锭二次重熔过程中2～4%的铝的烧损，节约了能源，提高了生产效率和成品率。

Description

一种高强度餐具铝箔的制备方法

技术领域

本发明属于铝箔加工技术领域，尤其是一种高强度餐具铝箔的制备方法。

背景技术

餐具铝箔也俗称为容器箔，是一种广泛用于航空食品、快餐包装等领域的铝箔，具有美观、大方，洁净、卫生等特点。目前市场上常见用于生产容器箔的合金有8011、3003等。但此类合金虽然具有较好的塑性变形能力，但是强度一般在120～150Mpa之间，较低的强度造成铝箔在冲压成餐盒之后，存在容易变形、损坏等缺陷。而如果要保持餐盒良好的抗变形能力，则必然需要增加铝箔厚度，造成材料浪费。

3004合金以其优异的性能成为生产餐具铝箔的首选，3004合金制备餐具铝萡的常规工艺流程是：熔炼铸造→热轧→冷轧→中间退火→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装，3004合金制备餐具铝萡的常规工艺中各工序简述如下：

一、熔炼铸造：

常规3004合金熔铸采用直冷铸锭工艺，熔炼时采用含量99.7％以上的铝锭、固体废料放入熔炼炉内进行熔炼，通过合金成分配置、铝熔体处理等工序以保证熔体质量，熔体的化学成分应符合国标GB/T3190-2012中对3004合金化学成分之要求并参见下表。熔炼炉温控制在750±5℃范围内，氢含量控制在0.14ml/100g·Al以下，铸造时采用旋转吹气法进行在线除气，过滤采用30PPi+50PPi双级过滤，变质剂采用Al-5Ti-B，铝熔体通过铸模形成400～600mm厚的铸锭。

二、热轧：

先将上述熔铸加工的铸锭锯头铣面再重新加热，在480～520℃条件下保温20～25小时，再将加热后的铸锭通过大加工量的粗轧机开坯多道次轧制至6～8mm厚并以卷材形式转入冷轧工序。

三、冷轧：

经多道次冷轧将6～8mm厚热轧卷冷轧到1.0～2.0mm厚度之间，然后高温中间退火，冷却后继续冷轧到切边厚度再转入纵剪切边工序。

四、高温中间退火：

高温中间退火工艺是：在530～560℃条件下保温20～25小时。

五、纵剪切边：

纵剪切边时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，塔形小于5mm。

六、箔轧：

经过数个道次轧制到精轧道次，铝箔表面不允许有残留油污；表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷。

七、成品分切：

分切时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤。分切的铝卷放在地板必须垫上一块大纸板，不允许直接落地。分切时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，分切错层必须小于0.5mm。分切后的小卷端面必须干净、整洁；分切好的小卷批号和规格必须用记号笔写在铝卷的表面。

八、成品退火；

成品退火时用耐高温铝箔胶带封口确保不能松层后方可上料架装炉退火。0.05～0.095mm厚度，在220～260℃条件下保温20～30小时。退火出炉后料不能下料架。退火后的料必须完全冷透转下工序。

九、检查和包装；

成品检查时主要检查铝箔厚度、宽度不得超过公差范围，端面不得有毛刺、翻边，撞伤，错层不得超过0.5mm。套筒规格、材质必须符合客户要求，套筒两边伸出铝箔端面各为5mm。要求做到抗拉强度达到220Mpa左右，合格后按照餐具铝箔的包装要求包装。

该工艺制备的铝箔其抗拉强度可以达到220Mpa，但由于生产工序多，生产周期长，成本高等因素，目前对采用3004合金生产餐具用铝箔鲜有报道。因此采用短流程工序、降低生产成本成为目前生产3004合金餐具用铝箔的重要研究课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高强度餐具铝箔的制备方法，先将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体并采用连铸连轧工艺生产出3～5mm厚铝卷，再通过冷轧和中间退火、箔轧以及成品退火等工序技术参数的合理设置，大大缩短了工艺流程，降低生产成本，制备出高强度餐具铝箔其抗拉强度≥220Mpa，延伸率≥6％，杯突≥4mm。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度餐具铝箔的制备方法，该制备方法先将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体，再通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷，然后经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出高强度餐具铝箔，其中纵剪切边、成品分切和检查包装按常规工艺进行，其特征是：

1)电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体：

将80～90％重量份的电解铝液和10～20％重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，熔炼炉温控制在750±5℃范围内，熔炼时铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求，并要求除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量。

2)通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷：

连铸时通过由耐高温的无机非金属材料加工而成的铸嘴将铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，而两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度保持在685±10℃范围，铸造速度控制在8～11m/min，铸造的板坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量以确保铸坯温度控制在520～580℃范围；

连铸的板坯直接进入三连轧机并采用乳化液进行润滑和冷却，第一道次轧制加工率控制在50～60％且轧制入口温度控制在420～500℃而出口温度控制在360～420℃，第二道次轧制加工率控制在25～35％且轧制入口温度控制在330～390℃而出口温度控制在290～360℃，第三道次加工率控制在20～33％且入口温度控制在250～320℃而出口温度控制在220～250℃，经第三道次加工制备出3～5mm厚铝卷；

3)冷轧：

连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.16～0.28mm冷轧卷，各道次冷轧的分配方案是：3.0～5.0mm→2.0～3.5mm→中间退火→1.3～2.3mm→0.9～1.6mm→0.64～1.15mm→0.45～0.81mm→0.32～0.57mm→0.23～0.40mm→0.16～0.28mm→切边，其中3.0～5.0mm→2.0～3.5mm的冷轧道次加工率控制在25～35％之间，其余各冷轧道次加工率控制在22.5～35.5％，中间退火时将2.0～3.5mm厚的冷轧卷先放入退火炉内，之后用2h将炉温升到220℃时保温4h，然后用3h将炉温升到530℃时保温10～20h，再用2h将炉温降到460℃时保温4h，最后将炉温降到170℃时出炉，中间退火后的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查2.0～3.5mm厚冷轧卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各冷轧卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝末并是否清除干净才可进炉退火；

各冷轧道次过程均要求采用轧制油进行润滑和冷却，注意清擦导路中的各根导辊，防止铝板表面有印痕、粘伤等缺陷；

4)箔轧：

将0.16～0.28mm厚的冷轧卷进行箔轧并制备出0.05～0.095mm铝箔，各道次箔轧的分配方案是：0.16～0.28mm→0.12～0.20mm→0.09～0.15mm→0.05～0.095mm，各道次箔轧时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊；轧制由必须干净，至0.05～0.095厚铝箔卷时其表面必须吹扫干净且不允许有残留油污，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷；

5)成品退火：

将0.05～0.095mm厚铝箔卷放入退火炉内进行成品退火，先用4h将炉温升到210℃时保温20h，然后将炉温降到170℃时出炉并自然冷却至室温；

成品退火时应检查0.05～0.095mm厚铝箔卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各铝箔卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝箔并是否清除干净才可进炉退火；

经成品退火后的0.05～0.095mm厚铝箔卷才成为餐具铝箔，经检测该餐具铝箔的抗拉强度≥220Mpa、延伸率≥6％、杯突≥4mm。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明熔炼时采用80～90％重量份的电解铝液和10～20％重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼，同时通过高温电解铝液的胎包精炼技术以及改进熔炼炉内的精炼工艺，如增加静置时间、短时间多次精炼等工艺，保证了铝熔体质量，从而实现采用电解铝液直接生产连铸连轧卷短流程工艺。与常规工艺相比，省去了铝锭的铸造和二次重熔过程，经测算：可以减少铝液铸成铝锭过程中0.4～0.5％的铝损和铝锭二次重熔过程中2～4％的铝的烧损，节约了能源，提高了生产效率和成品率。

2、采用连铸连轧生产工艺直接用铝熔体生产3～5mm厚铝卷，与传统的直冷铸锭热轧工艺相比，哈兹列特连铸连轧铝板带生产工艺省去了传统热轧合金大板锭铸造、锭坯锯头铣面再重新加热、大加工量的粗轧机开坯轧制等多道环节，节能降耗，减少二氧化碳排放，节约成本，具有明显的经济效益和社会效益。

3、常规餐具用3004合金铝箔是将6～8mm厚的热轧料轧制到1.0～2.0mm厚之间，然后中间退火，然后轧制到基材厚度时切边转箔轧轧制。而本发明是将连铸连轧3～5mm厚铝卷冷轧一道次至2～3.5mm厚冷轧卷时进行中间退火，中间退火后的冷轧卷再进行其余各道次轧制，该方法比传统生产工艺省去1～2道次加工，降低了生产成本。

具体实施方式

本发明是一种高强度餐具铝箔的制备方法，本发明先将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体并采用连铸连轧工艺制备出3-5mm厚铝卷，再通过冷轧、箔轧以及成品退火等工序技术参数的合理设置，从而实现铝熔体直接制备出高强度餐具铝箔，大大缩短了工艺流程，降低生产成本。

本发明总的制备方法是：将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体→通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷→冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装工艺制备出高强度餐具铝箔，其中纵剪切边、成品分切和检查包装按常规工艺进行，未述部分参考背景技术相关内容。

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

一、电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体：

将80～90％重量份的电解铝液和10～20％重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，熔炼炉温控制在750±5℃范围内，熔炼时铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求，并要求进行除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量；

本发明是在3004合金基础上的一种改进配方，通过上表可以明显看出本发明铝熔体的化学成分构成与3004合金化学成分的微量改变之处。

二、通过连铸连轧工艺制备出4.5mm厚铝卷：

连铸时通过由耐高温的无机非金属材料加工而成的铸嘴将铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，而两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度保持在685℃，连铸速度控制在8.5m/min，铸造的板坯厚度控制在19mm，要求通过调整冷却水的压力和流量以确保铸坯温度控制在520～580℃范围。

连铸的板坯直接进入三连轧机并采用乳化液进行润滑和冷却，第一道次轧制加工率控制在50％且轧制入口温度控制在490℃而出口温度控制在420℃，第二道次轧制加工率控制在32％且轧制入口温度控制在390℃而出口温度控制在330℃，第三道次加工率控制在33％且入口温度控制在300℃而出口温度控制在225℃，经第三道次加工制备出4.5mm厚铝卷。

三、冷轧：

连铸连轧制备出4.5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.25mm厚冷轧卷，各道次冷轧的分配方案是：0.25mm厚冷轧卷的各冷轧道次轧制过程是：4.5mm→3.0mm→中间退火→2.0mm→1.55mm→1.15mm→0.86mm→0.63mm→0.45mm→0.33mm→0.25mm→切边。

中间退火时将3.0mm厚的冷轧卷先放入退火炉内，之后用2h将炉温升到220℃时保温4h，然后用3h将炉温升到530℃时保温10～20h，再用2h将炉温降到460℃时保温4h，最后将炉温降到170℃时出炉，中间退火后的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查3.0mm厚冷轧卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各冷轧卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝末并是否清除干净才可进炉退火。

各冷轧道次过程均要求采用轧制油进行润滑和冷却，注意清擦导路中的各根导辊，防止铝板表面有印痕、粘伤等缺陷，各道次冷轧时铝卷表面不允许有亮条、亮带及色差，表面吹扫一定要干净，不允许有残留油污，冷轧速度按常规技术要求执行。

四、纵剪切边的参考常规工艺过程：

纵剪切边时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊，确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm，塔形小于5mm。

五、箔轧：

将0.25mm厚的冷轧卷进行箔轧并制备出0.073mm厚铝铝箔，各道次箔轧的分配方案是：0.25mm→0.17mm→0.125mm→0.073mm，各道次箔轧时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑棍表面不行必须更换支撑辊。轧制油必须干净，至0.073mm厚铝箔卷时其表面必须吹扫干净且不允许有残留油污。表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及亮带、隐条、白条等任何影响使用的表面缺陷。箔轧速度按常规技术要求执行。

六、成品分切的参考常规工艺过程：

厚箔剪分切时必须清擦导路中的各个导辊，用酒精或丙酮清擦各个导辊；确保铝卷表面不能有印痕、粘铝、擦伤、划伤，端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm。分切的铝卷放在地板必须垫上一块大纸板，不允许直接落地。分切时注意查看铝箔表面有无油污，表面带有油污的不得发往退火工序。

分切时不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，分切错层必须小于0.5mm。分切后的小卷端面必须干净、整洁；分切好的小卷批号和规格必须用粉笔写在铝卷的表面；分切好的卷子必须用三条高温铝箔胶带封口牢固，防止退火松散。

七、成品退火：

将0.073mm厚铝箔卷放入退火炉内进行成品退火，先用4h将炉温升到210℃时保温20h，然后将炉温降到170℃时出炉并自然冷却至室温。成品退火时应检查0.073mm厚铝箔卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各铝箔卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝箔并是否清除干净才可进炉退火。

经成品退火后的0.073mm厚铝箔卷才成为餐具铝箔，经检测该餐具铝箔的经检测其抗拉强度≥220Mpa，最佳抗拉强度甚至可以达到250Mpa，延伸率≥6％，杯突≥4mm。检测参考方法如下：按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准拉伸试样，电子拉伸在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行，拉伸速度参考值为1mm/min。按照国标GB/T 4156-2007《金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验》，杯突试验在GBW-60B微机屏显自动杯突试验机上进行，冲制速度参考值为0.1mm/min。

八、检查包装的参考常规工艺过程：

成品检查时主要检查铝箔厚度、宽度不得超过公差范围，端面不得有毛刺、翻边，撞伤，错层不得超过0.5mm。套筒规格、材质必须符合客户要求，套筒两边伸出铝箔端面各为5mm。检查合格后按照餐具用铝箔的包装要求包装。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的技术方案或是实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是：本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (1)

1.一种高强度餐具铝箔的制备方法，该制备方法先将电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体，再通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷，然后经过冷轧→纵剪切边→箔轧→成品分切→成品退火→检查包装制备出高强度餐具铝箔，其中纵剪切边、成品分切和检查包装按常规工艺进行，其特征是：

1)电解铝液和铝锭熔炼成铝熔体：

将80～90％重量份的电解铝液和10～20％重量份且铝含量≥99.7％的铝锭一同放入熔炼炉中进行熔炼制备出铝熔体，熔炼炉温控制在750±5℃范围内，熔炼时铝熔体的化学成分经检测应符合下表要求，并要求除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量；

2)通过连铸连轧工艺制备出3～5mm厚铝卷：

连铸时通过由耐高温的无机非金属材料加工而成的铸嘴将铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，而两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体中的热量通过钢带及冷却水被带走，连铸时铝熔体的温度保持在685±10℃范围，铸造速度控制在8～11m/min，铸造的板坯厚度控制在19±1mm，要求通过调整冷却水的压力和流量以确保铸坯温度控制在520～580℃范围；

连铸的板坯直接进入三连轧机并采用乳化液进行润滑和冷却，第一道次轧制加工率控制在50～60％且轧制入口温度控制在420～500℃而出口温度控制在360～420℃，第二道次轧制加工率控制在25～35％且轧制入口温度控制在330～390℃而出口温度控制在290～360℃，第三道次加工率控制在20～33％且入口温度控制在250～320℃而出口温度控制在220～250℃，经第三道次加工制备出3～5mm厚铝卷；

3)冷轧：

连铸连轧制备出3～5mm厚铝卷后直接上冷轧机组进行各道次冷轧并轧制出0.16～0.28mm冷轧卷，各道次冷轧的分配方案是：3.0～5.0mm→2.0～3.5mm→中间退火→1.3～2.3mm→0.9～1.6mm→0.64～1.15mm→0.45～0.81mm→0.32～0.57mm→0.23～0.40mm→0.16～0.28mm→切边，其中3.0～5.0mm→2.0～3.5mm的冷轧道次加工率控制在25～35％之间，其余各冷轧道次加工率控制在22.5～35.5％，中间退火时将2.0～3.5mm厚的冷轧卷先放入退火炉内，之后用2h将炉温升到220℃时保温4h，然后用3h将炉温升到530℃时保温10～20h，再用2h将炉温降到460℃时保温4h，最后将炉温降到170℃时出炉，中间退火后的冷轧卷需风冷至60℃以下再转入后续各道次轧制，中间退火时应检查2.0～3.5mm厚冷轧卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各冷轧卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝末并是否清除干净才可进炉退火；

各冷轧道次过程均要求采用轧制油进行润滑和冷却，注意清擦导路中的各根导辊，防止铝板表面有印痕、粘伤缺陷；

4)箔轧：

将0.16～0.28mm厚的冷轧卷进行箔轧并制备出0.05～0.095mm铝箔，各道次箔轧的分配方案是：0.16～0.28mm→0.12～0.20mm→0.09～0.15mm→0.05～0.095mm，各道次箔轧时必须更换工作辊，清擦导路中的每一个辊子，支撑辊 表面不行必须更换支撑辊；轧制油 必须干净，至0.05～0.095mm 厚铝箔卷时其表面必须吹扫干净且不允许有残留油污，表面不允许有通长或间断性擦伤、划伤、周期性 印痕、亮条及亮带、隐条、白条任何影响使用的表面缺陷；

5)成品退火：

将0.05～0.095mm厚铝箔卷放入退火炉内进行成品退火，先用4h将炉温升到210℃时保温20h，然后将炉温降到170℃时出炉并自然冷却至室温；

成品退火时应检查0.05～0.095mm厚铝箔卷的端面状况，检查封头是否采用高温胶带、是否牢固、各铝箔卷之间是否有碰卷现象，检查炉子的循环风机罩上是否粘有铝箔并是否清除干净才可进炉退火；

经成品退火后的0.05～0.095mm厚铝箔卷才成为餐具铝箔，经检测该餐具铝箔的抗拉强度≥220MPa、延伸率≥6％、杯突≥4mm。