CN110157957A - 用于深冷绝热纸的铝箔及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于深冷绝热纸的铝箔及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂放入熔炼炉中制备出铝熔体，其中，以电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂的总重量为100重量份计，所述电解铝液的含量为50至60重量份，所述高纯铝锭的含量为40至50重量份；对所述铝熔体进行除渣除气处理，使得每100g所述铝熔体的含氢量小于或等于0.12ml；将所述铝熔体铸轧成铝卷；对所述铝卷进行冷轧，得到冷轧卷；对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷。采用本发明的方法制备的铝箔，具有针孔数少，透气性低，真空度保持能力高，在超低温条件下不会发生断裂等优异的机械性能。

Description

用于深冷绝热纸的铝箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及了深冷介质输送及其它介质附属设备领域，具体的是一种用于深冷绝热纸的铝箔及其制备方法。
背景技术
随着技术的进步和人类生活水平的提高，液化天然气(LNG)、液氮(LN2)、液氧(LO2)、液体二氧化碳(LCO2)、液化石油气(LPG)等深冷液化物质应用范围逐步扩大，尤其是LNG(主要成分为甲烷)。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，液化后体积约为气态体积的1/600,而且具有热值大、性能高等特点。LNG是一种清洁、高效的能源，作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。
LNG储罐是一种用于储存LNG的高真空绝热容器，其主体结构含内胆和外胆，中间为真空和绝热保温型式。在内胆的外壁缠绕有由玻璃纤维纸和光洁的铝箔组成的多层绝热材料——铝箔复合型玻璃微纤维深冷绝热纸。
铝箔复合型玻璃微纤维深冷绝热纸是通过铝箔与精选的超细玻璃微纤维原料经过特殊的加工工艺复合生产而成的。目前该深冷绝热纸常因为铝箔的针孔数偏多，无法实现完全抽真空，严重降低了深冷保温性能，最终直接影响的LNG储罐的储量和安全性
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种用于深冷绝热纸的铝箔及其制备方法，其用于解决上述问题中的至少一种。
本申请实施例公开了：一种用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，包括以下步骤：
将电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂放入熔炼炉中制备出铝熔体，其中，以电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂的总重量为100重量份计，所述电解铝液的含量为50至60重量份，所述高纯铝锭的含量为40至50重量份；
对所述铝熔体进行除渣除气处理，使得每100g所述铝熔体的含氢量小于或等于0.12ml；
将所述铝熔体铸轧成铝卷；
对所述铝卷进行冷轧，得到冷轧卷；
对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷。
进一步的，所述铝熔体中各成分及质量百分比为：Fe 0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al。
进一步的，在步骤“将所述铝熔体铸轧成铝卷”中，采用的辊套壁的厚度为40-70mm之间。
进一步的，在步骤“将所述铝熔体铸轧成铝卷”中，对铝熔体的铸轧速度为0.9-1.0m/min。
进一步的，在步骤“将所述铝熔体铸轧成铝卷”中，采用Al-Ti-B晶粒作为细化剂。
进一步的，在步骤“对所述铝卷进行冷轧，得到冷轧卷”中，包括对所述铝卷依次进行冷粗轧-均匀化退火-冷中轧-中间退火-冷精轧，得到冷轧卷，其中，所述均匀化退火包括将冷粗轧而得的铝卷放置于520-540℃的温度下保温20-24小时；所述中间退火包括将冷中轧而得铝卷放置于370-390℃的温度下保温10-13小时。
进一步的，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”中，包括对所述冷轧卷依次进行箔粗轧-箔中轧-合卷-箔精轧，得到箔轧卷，其中，采用箔轧装置对所述冷轧卷进行箔轧，所述箔轧装置的轧辊的表面粗糙度为0.04-0.26μm之间。
进一步的，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”中，采用轧制油对箔轧卷进行润滑、冷却和清洗，所述轧制油的组分为：按质量百分比，80#基础油92.5-97％，添加剂3-7.5％。
进一步的，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”后，还包括，对所述箔轧卷进行退火，所述退火温度为210-230℃。
本实施例还公开了一种用于深冷绝热纸的铝箔，其采用铝熔体制备而成，所述铝熔体中各成分及质量百分比为：Fe 0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al，所述铝箔的针孔数小于100个/㎡。
本发明的有益效果如下：
1、具有较小的晶粒且均匀的组织结构，在后续的铝箔轧制过程中具有良好的加工性能，确保轧制到厚度0.006-0.007mm时不会因组织内部粗大化合物相的存在发生断带，轧制成品率提高3-5％，分切成品率提高5-7％，减少了生产废料，总计生产成本降低约10％。
2、具有优异的深冷绝热性能，在-150～-200℃的超低温条件下不会发生脆裂。
3、可以大幅降低铝箔的针孔数，降低透气性，得到更高的真空度。采用以上技术方案生产出的铝箔，0.006mm厚度铝箔的针孔数可以达到100个/㎡以下，0.007mm厚度铝箔的针孔数可以达到30个/㎡以下，铝箔与精选的超细玻璃微纤维原料复合后抽真空时可以一次成型，不会因铝箔针孔数多造成抽真空困难。
4、可以大幅增加铝箔亮面热反射性能。采用以上技术方案生产出的铝箔，亮面的亮度大幅提高，增强了铝箔的热反射性能，增强了铝箔复合型玻璃微纤维深冷绝热纸的保温性能。
5、箔精轧后的铝箔经过退火后，其表面的残油完全去除，使得铝箔复合后其抽真空性能良好，不会因为铝箔表面残油的挥发影响复合材料的真空压缩性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，包括以下步骤：
首先，将电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂放入熔炼炉中制备出铝熔体，其中，以电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂的总重量为100重量份计，所述电解铝液的含量为50至60重量份，所述高纯铝锭的含量为40至50重量份。本实施例所述高纯铝锭是指铝含量为99.90％～99.999％的铝锭。具体的，熔炼炉的温度控制在720±2℃之间，合金调节剂的成分配置比例严格控制，使得制备出的铝熔体的各成分及质量百分比为：Fe 0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al，确保后续制备出的铝卷中杂质含量低，有利于降低轧制后铝箔的针孔数。
接着，对所述铝熔体进行除渣除气处理，使得所述铝熔体的含氢量降低至每100g铝的含氢量不超过0.12ml，有利于降低轧制后铝箔的针孔数。
接着，将所述铝熔体铸轧成铝卷。具体的，通过铸轧设备将铝熔体铸轧成厚度为6.5-7.5mm之间的铝卷。在铸轧时，所采用的辊套的壁厚和散热性能需要严格控制，以确保铸轧金属凝固时有较大的ΔT，避免金属凝固时晶粒生长偏大。因此，较佳的，所述辊套的壁厚为40-70mm之间。进一步的，在铸轧时，采用优质的Al-Ti-B晶粒作为细化剂，并控制合理的铸轧区范围，使铸轧速度控制在0.9-1.0m/min之间，确保铸轧铝坯的横断面低倍组织细小均匀，使得晶粒大小控制在0.35-0.45mm2。在此步骤中，所获得的铝卷具有较小的晶粒且均匀的组织结构，使得在后续的铝箔轧制过程中，铝卷具有良好的加工性能，确保铝卷轧制到极小的厚度时，不会因组织内部粗大化合物相的存在而发生断带，提高轧制成品率，减少生产废料。
接着，对所述铝卷进行冷轧，具体的，对所述铝卷依次进行冷粗轧-均匀化退火-冷中轧-中间退火-冷精轧，得到冷轧卷。为了获得内部晶粒均匀的铝卷，冷粗轧、冷中轧、冷精轧各工序均分别包括2-3个道次。具体的，先通过两道冷粗轧工序将厚度6.5-7.5mm的所述铝卷轧到2.3-2.7mm，各冷粗轧道次的厚度分配为：6.5-7.5mm→3.7-4.3mm→2.3-2.7mm。接着，将完成冷粗轧后的铝卷放置于520-540℃的温度下保温20-24小时，以使铝卷完成均匀化退火。接着，通过两道冷中轧工序将均匀化退火后的铝卷轧到0.5-0.7mm的厚度，各冷中轧道次的厚度分配为：2.3-2.7mm→1.2-1.5mm→0.5-0.7mm。接着，将完成冷中轧后的铝卷放置于370-390℃的温度下保温10-13小时，以使铝卷完成中间退火，此时，中间退火后的铝卷的晶粒度均匀一致，晶粒平均尺寸≤70μm。接着，将中间退火后的铝卷进行冷精轧得到冷轧卷，使铝卷的厚度达到0.24-0.3mm。在冷粗轧、冷中轧、冷精轧各工序中，各道次分别使用混合油液对铝卷进行润滑、冷却和清洗，所述混合油液的各组分为(按质量百分比)：100#基础油93-95％，添加剂5-7％。
最后，对所述冷轧卷进行箔轧，具体的，对所述冷轧卷依次进行箔粗轧-箔中轧-合卷-箔精轧，得到箔轧卷。为确保减少铝箔的针孔数、增加铝箔亮面的亮度以增强其热反射能力，在此步骤中，各箔轧工序所使用箔轧装置的轧辊的表面粗糙度需要严格控制。具体的，先采用轧辊表面粗糙度控制在0.24-0.26μm之间的180#砂轮磨削轧辊将厚度为0.24-0.3mm的冷轧卷箔粗轧至厚度为0.042-0.048mm的铝卷，其中，各箔轧道次的厚度分配为：0.24-0.30mm→0.095-0.115mm→0.042-0.048mm，在箔粗轧过程中，使用各组分为(按质量百分比)：80#基础油92.5-93.5％，添加剂6.5-7.5％的轧制油对铝卷进行润滑、冷却和清洗，所述轧制油的透光率＞95％，轧制的开卷张力≤45N/mm2，卷曲张力≤35N/mm2；接着，采用轧辊表面粗糙度控制在0.10-0.12μm之间的320#砂轮磨削轧辊将厚度为0.042-0.048mm的铝卷箔中轧至厚度为0.016-0.018mm的铝卷，在箔中轧过程中，使用各组分为(按质量百分比)：80#基础油93-94％，添加剂6.0-7.0％的轧制油对铝卷进行润滑、冷却和清洗，轧制油的透光率＞97％，轧制的开卷张力≤55N/mm2，卷曲张力≤40N/mm2；接着，将厚度0.016-0.018mm的铝卷放在合卷机上进行双合，在双合过程中，采用各组分为(按质量百分比)：80#基础油97％，添加剂3％的双合油进行双合，双合油含量≥0.4ml/㎡；接着，采用轧辊表面粗糙度控制在0.04-0.045μm之间的800#砂轮磨削轧辊将双合后的铝卷箔精轧至2×0.006-0.007mm，得到箔轧卷也即本实施例所述的铝箔，在箔精轧过程中，使用各组分为(按质量百分比)：80#基础油94-94.5％，添加剂5.5-6.0％的轧制油对铝卷进行润滑、冷却和清洗，轧制油的透光率＞99％，轧制的开卷张力≤50N/mm2，卷曲张力≤40N/mm2。
采用上述方案，本实施例所述的方法所制备的铝箔具有以下优点：
1、具有较小的晶粒且均匀的组织结构，在后续的铝箔轧制过程中具有良好的加工性能，确保轧制到厚度0.006-0.007mm时不会因组织内部粗大化合物相的存在发生断带，轧制成品率提高3-5％，分切成品率提高5-7％，减少了生产废料，总计生产成本降低约10％。
2、具有优异的深冷性能，在-150～-200℃的超低温条件下不会发生脆裂。
3、可以大幅降低铝箔针孔数，降低透气性，得到更高的真空度。采用以上技术方案生产出的铝箔，0.006mm厚度铝箔的针孔数可以达到100个/㎡以下，0.007mm厚度铝箔的针孔数可以达到30个/㎡以下，铝箔与精选的超细玻璃微纤维原料复合后抽真空时可以一次成型，不会因铝箔针孔数多造成抽真空困难。
4、可以大幅增加铝箔亮面热反射性能。采用以上技术方案生产出的铝箔，亮面的亮度大幅提高，增强了铝箔的热反射性能，增强了铝箔复合型玻璃微纤维深冷绝热纸的保温性能。
进一步的，为了除去铝箔表面的残油，改善铝箔的机械性能，在获得0.006-0.007mm的铝箔后，还对铝箔进行退火，具体是将铝箔放置于210-230℃的温度中保温，具体的保温时间根据成品卷的规格来设定，成品卷的宽度越宽，则退火时间越长。退火后的铝箔进行刷水试验，其结果能达到A级(1号试验液在被刷试铝箔表面呈流线状，且湿润基本不收缩，1号试验液是指蒸馏水)，大大提高了铝箔复合后能到达的真空度，且退火后的铝箔的抗拉强度能达到60-90Mpa，延伸率2.0-3.0％。更进一步地，为了便于后续的作业以及包装、销售，在成品铝箔进行退火前，还对箔轧卷进行分切，分切工序采用陶瓷刀片进行切边，确保端面洁净平整，不能出现串层和毛刺。分切时采用在先针孔检测仪和表面检测仪同时检测铝箔的质量，确保往后工序流转的铝箔卷的针孔指标和表面洁净度符合要求。
本实施例所述的用于深冷绝热纸的铝箔采用铝熔体制备而成，所述铝熔体中各成分及质量百分比为：Fe 0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al，所述铝箔的针孔数小于100个/㎡。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂放入熔炼炉中制备出铝熔体，其中，以电解铝液、高纯铝锭以及合金调节剂的总重量为100重量份计，所述电解铝液的含量为50至60重量份，所述高纯铝锭的含量为40至50重量份；
对所述铝熔体进行除渣除气处理，使得每100g所述铝熔体的含氢量小于或等于0.12ml；
将所述铝熔体铸轧成铝卷；
对所述铝卷进行冷轧，得到冷轧卷；
对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷。
2.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，所述铝熔体中各成分及质量百分比为：Fe0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al。
3.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“将所述铝熔体铸轧成铝卷”中，对铝熔体的铸轧速度为0.9-1.0m/min。
4.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“将所述铝熔体铸轧成铝卷”中，采用Al-Ti-B晶粒作为细化剂。
5.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“对所述铝卷进行冷轧，得到冷轧卷”中，包括对所述铝卷依次进行冷粗轧-均匀化退火-冷中轧-中间退火-冷精轧，得到冷轧卷，其中，所述均匀化退火包括将冷粗轧而得的铝卷放置于520-540℃的温度下保温20-24小时；所述中间退火包括将冷中轧而得铝卷放置于370-390℃的温度下保温10-13小时。
6.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”中，包括对所述冷轧卷依次进行箔粗轧-箔中轧-合卷-箔精轧，得到箔轧卷，其中，采用箔轧装置对所述冷轧卷进行箔轧，所述箔轧装置的轧辊的表面粗糙度为0.04-0.26μm之间。
7.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”中，采用轧制油对箔轧卷进行润滑、冷却和清洗，所述轧制油的组分为：按质量百分比，80#基础油92.5-97％，添加剂3-7.5％。
8.根据权利要求1所述的用于深冷绝热纸的铝箔的制备方法，其特征在于，在步骤“对所述冷轧卷进行箔轧，得到箔轧卷”后，还包括，对所述箔轧卷进行退火，所述退火温度为210-230℃。
9.一种用于深冷绝热纸的铝箔，其特征在于，采用铝熔体制备而成，所述铝熔体中各成分及质量百分比为：Fe0.8-1.0％，Si0.17-0.20％，Cu0.3％，Zn0.05％，Ti0.01％，其他杂质单种不超过0.05％，总和不超过0.15％，其余为Al，所述铝箔的针孔数小于100个/㎡。
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