CN110983126A - 一种汽车用5754合金铝板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用5754合金铝板的制备方法，包括以下步骤：制备铝熔体；连铸连轧，先采用软合金铝熔体作为熔体头部进行铸造，同时在铸造时采用气体保护；均匀化退火；冷轧；成品退火。本发明提供了一种采用连铸连轧的方式生产汽车用5754合金铝板的方法，提高了工作效率，缩短了工作流程。

Description

一种汽车用5754合金铝板的制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金铸造技术领域，尤其是一种汽车用5754合金铝板的制备方法。

背景技术

随着《国家第六阶段机动车污染物排放标准》的发布与实施，在环境保护和节能降耗法规要求日趋严格的当下，轻量化已成为中国汽车产业发展的重要方向，也是必然趋势。汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力利用率，减少燃料消耗，降低排气污染。我国已明确到2020年乘用车新车平均燃料消耗量达到5L/100km，汽车轻量化是最有效的途径之一。

实施汽车轻量化的主要材料有碳纤维、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、复合材料和高强度钢等，主要用来改造和替代车身材料。铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。变形铝合金系列中的5xxx系合金以其优异的可加工性和较高的强度成为不可热处理强化变形铝合金中汽车用铝板理想材料，其中Al-Mg系合金中的代表性合金5754被广泛应用于汽车车门内板、结构件、后备箱盖板的制作。

现有5754合金汽车用铝板材料主要采用热轧工艺制备，先将熔铸后制备的大板锭铣面、均热、热轧，再将热轧坯料进行冷轧和退火制备汽车用铝板。热轧工艺制备5754合金汽车用铝板工艺流程是：熔炼铸造板锭→板锭铣面、均热处理→热轧→中间退火→冷轧→清洗切边→成品退火→纵剪倒卷→检查包装，此种方法制备的5754合金能满足汽车用铝板材料的性能要求，但其生产工序复杂，生产周期长，批次产品质量稳定性需要极为严格的工艺条件控制，同时板锭铸造工序和热轧工序废品率高、头尾废料多造成其产品成品率低、生产成本高。

随着汽车轻量化步伐的不断加快，铝及铝合金汽车用铝板加工技术的进步，越来越多的铝加工企业开始进入汽车用铝板领域，市场竞争日趋加剧，这为寻找一种新型的汽车用铝板加工技术提供了契机。连铸连轧技术是一种新型的铝及铝合金坯料生产技术，经连铸连轧技术制备的5754合金坯料配合一定的后工序加工处理技术可用于制备汽车用铝板材料，这种技术在国外已有相关的报道与应用，但在国内由于受到技术限制，目前行业内尚没有研究出一种与连铸连轧技术特点相匹配的5754合金汽车用铝板化学成分，连铸连轧工艺生产5754合金汽车用铝板坯料的加工技术参数以及能够实用于连铸连轧5754合金汽车用铝板坯料的后工序加工处理技术。

发明内容

本发明公开了一种汽车用5754合金铝板的制备方法，提供了一种采用连铸连轧的方式生产汽车用5754合金铝板的方法，提高了工作效率，缩短了工艺流程。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种汽车用5754合金铝板的制备方法，包括以下步骤：

S1. 制备铝熔体：熔炼，控制铝熔体中各组分的质量百分比：Si ≤0.1wt%，Fe ≤0.15wt%，Mn ≤0.1wt%，Zn ≤0.1%，Mg 3.0-3.6%，Cr 0.15-0.25%，Cu 0.20-0.30%，Ce0.10-0.20%，Ti 0.025-0.035%，余量为Al；

S2. 将1xxx系合金、3xxx系合金或8xxx系合金铝熔体作为熔体头部先进入铸造机前箱，通过铸造机前箱对铝熔体进行再分配，再注入铸造机的铸嘴，然后再将步骤S1所得的铝熔体引入铸造机前箱，铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体经连铸冷却获得板坯，连铸速度为7~10m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤540℃；在铸嘴支撑组件上下部位设置氮气和氩气的混合气体通道，铸造时还在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气的混合气体，氮气和氩气的比例为1:2~10，压力为0.2~0.4Mpa，铸坯边部温度≤510℃；

铸坯进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行连续剪切，待将作为头部的其他系合金铸坯剪切完毕，5754合金铸坯进入轧机进行轧制，采用三连轧机的其中两个机架进行二连轧，第一道次的加工率控制在52~60%，轧制入口温度控制在420~520℃，出口温度控制在380~440℃；第二道次的加工率控制在40~50%，入口温度控制在300~360℃，出口温度控制在220~250℃；连轧过程均采用乳化液进行润滑和冷却，乳液压力控制在0.4~0.6Mpa，乳液浓度为3.5~4.5wt%；经第二道次加工制备获得厚度为4~5mm铝卷；

S3. 将步骤S2制得的铝卷进行均匀化退火，铝卷放入退火炉内， 先用2~4h将炉温升到220~240℃时保温4~6h，再用4~8h将炉温升到450~499℃，并保温30~40h，最后将炉温降到160~170℃时出炉，均匀化退火后的铝卷温度降至60℃以下再转入轧制工序；

S4.冷轧：将铝带冷轧至1.0~2.0mm；

S5.成品退火。

进一步的，所述步骤S4中，冷轧道次的分配方案是：4.0~5.0mm→2.5~3.5mm→1.6~2.5mm →1.0~2.0mm。

进一步的，所述步骤S1中，熔炼时，根据合金化学成分要求，将50~60wt%的电解铝液、40~50wt%且铝含量≥99.7wt%的铝锭和合金添加剂一同放入熔炼炉中进行熔化，控制炉温为725~735℃，经扒渣、精炼和静置得铝熔体。

进一步的，熔炼炉处理后的铝熔体经在线SNIF除气和在线过滤，控制熔体含氢量≦0.012ml/100g Al，主要碱金属Na含量≦1ppm，再转入步骤S2。

进一步的，熔炼时，炉内钛元素含量控制在0.010-0.020wt%，以Al-10Ti中间合金的形式加入；余下的钛元素在SNIF除气箱前的流槽间隔设置2~4个加入位置进行在线加入，加入量0.010-0.015wt%，以铝钛硼丝的形式加入。

进一步的，所述步骤S2中，采用三连轧机的其中两个机架为第一机架和第三机架。

进一步的，成品退火的方案为：用2~4小时升至210~230℃时，负压除油4~6小时，再用3~5小时升至300~350℃，并保温30-40小时，之后降至160~170℃保温1~2小时出炉。

进一步的，所述步骤S3中，步骤S2制得的铝卷不经冷却直接进入退火炉进行均匀化退火。

进一步的，所述步骤S2中，熔体头部进入铸造机铸造时，铸造机前箱铝熔体的温度670~690℃，铸造速度为6~9m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤530℃，正式铸造5754合金铸坯时，铸造机前箱铝熔体的温度680~700℃，铸造速度为7~10m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤540℃。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用5754合金来制造汽车用铝板，且进一步在国标规定范围内对合金成分进行优化：Mg元素做为主要的添加元素和强化元素按国标上限加入，Cr、Cu、Ti等强化元素微量加入，同时加入少量稀土元素Ce，Ce可在基体中形成弥散、细小的第二相质点，不仅在凝固行核时起到行核质点的作用以细化晶粒，同时可以在坯料后续均匀化退火和成品退火过程中抑制晶粒的长大，避免形成粗大的第二相化合物，提高材料强度和抗冲击性能。

本发明还添加了钛元素，钛元素主要做为变质剂存在，由于连铸连轧技术高通量（铝液通过量为30-50吨/小时）的特点，钛元素的加入分两部分进行，且在在线加入时还间隔设置了2~4个加入位置，这种加入方式可以避免铝钛硼丝熔化不均匀以及钛元素的沉积。

本发明采用的化学成分配比不仅可以保证5754合金成品性能，提高后续连铸连轧和冷轧工序的可加工性，减少连铸连铸坯料制备过程中5754合金的边部裂纹倾向，提高成品率；同时减少熔体制备工序Si、Fe、Mn、Zn等元素合金添加剂加入，提高了熔体清洁性。

2、本发明采用了优化的连铸连轧工艺进行5754合金坯料的生产，省去了传统热轧技术锭坯锯头、铣面再重新加热、大加工量的粗轧机开坯轧制等多道环节，可缩短生产流程和生产周期。

由于高镁合金铸坯头部质量差，不易凝固成型，如果采用传统的直接将高镁铝合金熔体引入铸造机再直接进入连轧机进行轧制，易在进入轧机前在活套台上断裂，造成连铸失败。本发明特别将软合金的1xxx系合金、3xxx系合金或8xxx系合金铝熔体作为熔体头部先进入前箱进行铸造，以保证良好的铸坯头部质量。

进一步的，本发明在连铸时，还特别通过控制凝固界面的氮气和氩气的混合气体流量，来有效控制铸坯边部温度，达到提高铸坯边部质量的目的。

3、本发明通过将传统的三连轧制改为二连轧制，增大第一道次的加工率，通过第一道次的大加工率轧制进一步优化铸造组织，改善铸坯中部组织疏松。

4、本发明根据连铸连轧的特点特别设计了均匀化退火工艺，连铸连轧的铸造冷却强度在30~80℃/s之间，而热轧铸锭的冷却强度一般为1~3℃/s，这种冷却强度的差异由冷却量和铸造板坯厚度的差异性造成，因连铸工艺具有更高的冷却强度，铸造形成的19mm厚度板坯基体内部过饱和固溶体量远远超过热轧锭坯基体内部过饱和固溶体量，同时由于更高的冷却强度，基体内的晶界偏析程度也要弱于热轧锭坯，这种铸造组织的差异决定其均匀化退火的温度与存在较大的差异性，同时考虑到含镁合金的特性，超过500℃温度的退火易使基体中的镁元素析出，表面氧化，采用连铸连轧工艺制备的4.0～5.0mm厚连铸连轧5754合金坯料均匀化退火采用氮气保护退火，退火温度选取450~499℃，长时间的高温保温段有利于坯料基体内部组织均匀，消除晶界偏析。

且在450~499℃高温退火前，先缓慢将炉温升高至220~240℃并保温一段时间，使坯料表面的乳液缓慢挥发出去，减少铝带表面乳液残留对退火表面的影响，提高成品铝带的表面质量。同时将炉温降至160~170℃出炉，可减少高温料卷直接出炉产生的表面氧化。

进一步的，本发明将连轧后的坯料不经冷却直接进行均匀化退化工艺，能有效利用连铸连轧坯料余热进行退火，减少了低温升温阶段的能耗，减少了低温升温保温时间，提高了退火炉生产效率。

5、进一步的，本发明有针对性的设计了成品退火工艺，经均匀化退火处理的连铸连轧5754合金坯料轧制成品厚度，其再结晶温度显著降低，这是因为在均匀化退火时，铸造产生的枝晶偏析和大量的不平衡共晶体 a(A1)进行成分均匀化，弥散析出大量的弥散质点，从而使得在进行成品退火时由于减少了克服枝晶偏析和位错钉扎所需的驱动能，进而减少了再结晶所需要的激活能，降低了再结晶温度，因此，成品退火的温度先控制在210~230℃，同时当成品退火温度达到再结晶温度时，带材内部存在大量的形核质点，可以形核质点为核心大量形核，获得细小的晶粒组织。

6、本发明进一步在制备铝熔体的过程中采用电解铝液+固体料的加料方式，此种加料方式不仅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，还能减少固体料熔化升温所需的热量，节约了能源，缩短了熔炼升温工序所需时间，提高了生产效率。

7、本发明通过将连铸连轧工序和坯料下游加工工序进行有机结合，相比热轧技术省去了多道环节，用连铸连轧技术生产的5754合金坯料厚度可为3~5mm，与传统工艺制备的6~8mm厚热轧坯料相比，不仅可以减少冷轧工序1~2个道次轧制，同时可大大提高轧机的生产效率，提高轧机产能1000~2000吨/月，有利于缩短生产流程和生产周期。同时，本发明工艺制备的5754合金坯料机械性良好，抗拉强度为230~240Mpa，屈服强度为120~130Mpa，延伸率为25~27%；且还具有边部质量优异的优点，边部裂边≤5mm，可提高坯料生产成品率，单批次稳定生产成品率97%以上。

附图说明

图1a是实施例1制得的铝板的固溶物分布图（100x）；

图1b是实施例1制得的铝板的晶粒图（100x）。

图2a是实施例1制得的铝板的固溶物分布图（500x）；

图2b是实施例1制得的铝板的晶粒图（500x）。

具体实施方式

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。

实施例1

一种1.1mm厚5754合金汽车用铝板制备方法。

S1. 制备铝熔体：

一种5754合金汽车用铝板，合金元素百分含量为：Si：0.06wt%；Fe：0.12wt%；Mg：3.4wt%；Cr：0.2wt%；Cu：0.25wt%；Ce：0.15wt%；Ti：0.030wt%，余量为Al。

根据合金化学成分要求将50wt%的电解铝液、50 wt %且铝含量≥99.7%的铝锭和Cr、Cu、Ce合金添加剂一同放入熔炼炉中，Ce以纯Ce合金加入，Cr、Cu以合金添加剂的形式加入，炉内Ti以Al-10Ti中间合金的形式加入，含量控制在0.016%，在最后一次精炼前加入，余下0.014%的Ti在SNIF除气箱前10m的流槽间隔设置3个加入位置采用6组铝钛硼丝进行在线加入，以铝钛硼丝的形式加入，以25吨/小时的铝熔体通过量计算，单组铝钛硼丝的在线加入速度为1.05m/min。进行熔化、扒渣、合金化学成分调整、精炼、静置制备铝熔体。熔炼炉温控制在735℃，精炼采用氩气和氯气混合气体进行，精炼次数5次，每次精炼时间30min。并经除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量。

熔炼炉处理后的铝熔体经在线SNIF除气和在线过滤，熔体含氢量0.012ml/100gAl，主要碱金属Na氢量1ppm。

S2.连铸连轧

将Sinf除气箱内留存的1060合金铝熔体作为熔体头部进入铸造机前箱，通过铸造机前箱对铝熔体进行再分配，再注入铸造机的铸嘴，然后再将步骤S1所得的铝熔体引入铸造机前箱，铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体经连铸冷却获得板坯，前箱铝熔体的温度690℃，连铸速度为7m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤530℃；待进入正式生产阶段，调整铸造生产工艺参数为：前箱铝熔体的温度685℃，连铸速度8m/min，铸造机出口铸坯温度≤540℃。在铸嘴支撑组件上下部位设置氮气和氩气的混合气体通道，铸造时在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气的混合气体，氮气和氩气的比例为1:5，压力为0.2Mpa。连铸的板坯厚度为19mm。

铸坯进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行连续剪切，待将作为头部的其他系合金铸坯剪切完毕，5754合金铸坯进入轧机进行轧制，采用三连轧机的其中两个机架进行二连轧，第一道次的加工率控制在58%，出口厚度8.0mm，轧制入口温度控制在480℃，出口温度控制在400℃；第二道次的加工率控制在50%，出口厚度4.0mm，入口温度控制在360℃，出口温度控制在250℃；连轧过程均采用乳化液进行润滑和冷却，乳液压力控制在0.6Mpa，乳液浓度为4.3wt%；经第二道次加工制备获得厚度为4mm铝卷；此阶段连铸连轧5754合金坯料边部质量优异，边部裂边≤5mm。

S3. 将步骤S2制得的铝卷进行均匀化退火，铝卷放入退火炉内， 先用2h将炉温升到220℃时保温6h，再用4h将炉温升到480℃，并保温30h，最后将炉温降到170℃时出炉，均匀化退火后的铝卷温度降至60℃以下再转入轧制工序；

S4.冷轧：冷轧道次分配方案是：4.0mm→2.6mm→1.6mm→1.1mm。冷轧过程清擦导路中的各根导辊，防止铝卷表面有印痕、粘伤等缺陷，采用轧制油进行润滑和冷却。轧制时要确保铝卷温度低于60℃再上机轧制。

拉矫清洗切边：拉矫清洗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，确保铝卷表面在拉矫过程中不出现印痕、粘铝、擦伤、划伤等问题；根据来料板型情况对延伸率进行适当调整，确保板带不存在边浪、中浪、肋浪等板型缺陷。清洗时要控制水温水压和清洗速度，保证清洗质量，避免退火后铝带表面出现黄油斑，同时观察板带表面是否存在轧制工序造成的印痕、亮条、色差等表面质量缺陷。切边后铝带端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm。

S5.成品退火：1.1mm厚5754合金汽车用铝板“O”状态成品退火工艺是：2小时升至220℃时负压除油4小时，3小时升至320℃保温30小时，炉温降至170℃保温1小时出炉。成品退火时检查铝卷的端面状况，确保封头采用钢带固定牢固，各铝卷之间无碰卷现象。料卷经成品退火纵剪倒卷后即可制备出汽车用铝板。

本实施例制得的成品，取样进行拉伸试验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准试样，在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行电子拉伸，拉伸速度1mm/min。经成品退火后的1.1mm厚5754合金汽车用铝板，经检测其抗拉强度240Mpa，屈服强度130Mpa，延伸率25%。图1和2为1.1mm厚5754合金汽车用铝板显微组织，从图可看出其晶粒细小，固溶物分布均匀。

实施例2

一种2.0mm厚5754合金汽车用铝板制备方法。

S1. 制备铝熔体：

一种5754合金汽车用铝板，合金元素百分含量为：Si：0.06wt%；Fe：0.12wt%；Mg：3.2wt%；Cr：0.2wt%；Cu：0.25wt%；Ce：0.20wt%；Ti：0.0025wt%，余量为Al。

根据合金化学成分要求将55wt%的电解铝液、45 wt %且铝含量≥99.7%的铝锭和Cr、Cu、Ce合金添加剂一同放入熔炼炉中，Mg以99.96wt%的酸洗镁锭加入，Ce以纯Ce合金加入，Cr、Cu以合金添加剂的形式加入，炉内Ti以Al-10Ti中间合金的形式加入，含量控制在0.010%，在最后一次精炼前加入，余下0.015%的Ti在SNIF除气箱前9m的流槽间隔设置3个加入位置采用6组铝钛硼丝进行在线加入，以铝钛硼丝的形式加入，以20吨/小时的铝熔体通过量计算，单组铝钛硼丝的在线加入速度为0.9m/min。进行熔化、扒渣、合金化学成分调整、精炼、静置制备铝熔体。熔炼炉温控制在730℃，精炼采用氩气和氯气混合气体进行，精炼次数5次，每次精炼时间30min。并经除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量。

熔炼炉处理后的铝熔体经在线SNIF除气和在线过滤，熔体含氢量0.012ml/100gAl，主要碱金属Na氢量1ppm。

S2.连铸连轧

将Sinf除气箱内留存的8011合金铝熔体作为熔体头部进入铸造机前箱，通过铸造机前箱对铝熔体进行再分配，再注入铸造机的铸嘴，然后再将步骤S1所得的铝熔体引入铸造机前箱，铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体经连铸冷却获得板坯，前箱铝熔体的温度680℃，连铸速度为6m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤520℃；待进入正式生产阶段，调整铸造生产工艺参数为：前箱铝熔体的温度685℃，连铸速度7m/min，铸造机出口铸坯温度≤540℃。在铸嘴支撑组件上下部位设置氮气和氩气的混合气体通道，铸造时在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气的混合气体，氮气和氩气的比例为1:6，压力为0.3Mpa。连铸的板坯厚度为19mm。

铸坯进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行连续剪切，待将作为头部的其他系合金铸坯剪切完毕，5754合金铸坯进入轧机进行轧制，采用三连轧机的其中两个机架进行二连轧，第一道次的加工率控制在55%，出口厚度8.5mm，轧制入口温度控制在490℃，出口温度控制在400℃；第二道次的加工率控制在41%，出口厚度5.0mm，入口温度控制在350℃，出口温度控制在240℃；连轧过程均采用乳化液进行润滑和冷却，乳液压力控制在0.6Mpa，乳液浓度为4.3wt%；经第二道次加工制备获得厚度为5.0mm铝卷；此阶段连铸连轧5754合金坯料边部质量优异，边部裂边≤5mm。

S3. 将步骤S2制得的铝卷进行均匀化退火，铝卷放入退火炉内， 先用2h将炉温升到240℃时保温5.5h，再用4h将炉温升到460℃，并保温35h，最后将炉温降到170℃时出炉，均匀化退火后的铝卷温度降至60℃以下再转入轧制工序；

S4.冷轧：冷轧道次分配方案是：5.0mm→3.0mm→2.0mm。冷轧过程清擦导路中的各根导辊，防止铝卷表面有印痕、粘伤等缺陷，采用轧制油进行润滑和冷却。轧制时要确保铝卷温度低于60℃再上机轧制。

拉矫清洗切边：拉矫清洗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，确保铝卷表面在拉矫过程中不出现印痕、粘铝、擦伤、划伤等问题；根据来料板型情况对延伸率进行适当调整，确保板带不存在边浪、中浪、肋浪等板型缺陷。清洗时要控制水温水压和清洗速度，保证清洗质量，避免退火后铝带表面出现黄油斑，同时观察板带表面是否存在轧制工序造成的印痕、亮条、色差等表面质量缺陷。切边后铝带端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm。

S5.成品退火：2.0mm厚5754合金汽车用铝板“O”状态成品退火工艺是：2小时升至230℃时负压除油5小时，4小时升至330℃保温35小时，炉温降至170℃保温1.5小时出炉。成品退火时检查铝卷的端面状况，确保封头采用钢带固定牢固，各铝卷之间无碰卷现象。料卷经成品退火纵剪倒卷后即可制备出汽车用铝板。

本实施例制得的成品，取样进行拉伸试验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准试样，在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行电子拉伸，拉伸速度1mm/min。经成品退火后的1.1mm厚5754合金汽车用铝板，经检测其抗拉强度236Mpa，屈服强度120Mpa，延伸率27%。

实施例3

一种1.5mm厚5754合金汽车用铝板制备方法。

S1. 制备铝熔体：

一种5754合金汽车用铝板，合金元素百分含量为：Si：0.05wt%；Fe：0.13wt%；Mg：3.6wt%；Cr：0.15wt%；Cu：0.20wt%；Ce：0.10wt%；Ti：0.0035wt%，余量为Al。

根据合金化学成分要求将60wt%的电解铝液、40wt %且铝含量≥99.7%的铝锭和Cr、Cu、Ce合金添加剂一同放入熔炼炉中，Mg以99.96wt%的酸洗镁锭加入，Ce以纯Ce合金加入，Cr、Cu以合金添加剂的形式加入，炉内Ti以Al-10Ti中间合金的形式加入，含量控制在0.020%，在最后一次精炼前加入，余下0.010%的Ti在SNIF除气箱前9m的流槽间隔设置3个加入位置采用6组铝钛硼丝进行在线加入，以铝钛硼丝的形式加入。进行熔化、扒渣、合金化学成分调整、精炼、静置制备铝熔体。熔炼炉温控制在730℃，精炼采用氩气和氯气混合气体进行，精炼次数3次，每次精炼时间40min。并经除气、除渣干净且充分搅拌均匀以保证铝熔体的质量。

熔炼炉处理后的铝熔体经在线SNIF除气和在线过滤，熔体含氢量0.011ml/100gAl，主要碱金属Na氢量1ppm。

S2.连铸连轧

将Sinf除气箱内留存的3003合金铝熔体作为熔体头部进入铸造机前箱，通过铸造机前箱对铝熔体进行再分配，再注入铸造机的铸嘴，然后再将步骤S1所得的铝熔体引入铸造机前箱，铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体经连铸冷却获得板坯，前箱铝熔体的温度685℃，连铸速度为6.5m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤520℃；待进入正式生产阶段，调整铸造生产工艺参数为：前箱铝熔体的温度690℃，连铸速度7.5m/min，铸造机出口铸坯温度≤540℃。在铸嘴支撑组件上下部位设置氮气和氩气的混合气体通道，铸造时在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气的混合气体，氮气和氩气的比例为1:2，压力为0.2Mpa。连铸的板坯厚度为19mm。

铸坯进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行连续剪切，待将作为头部的其他系合金铸坯剪切完毕，5754合金铸坯进入轧机进行轧制，采用三连轧机的其中两个机架进行二连轧，第一道次的加工率控制在58%，出口厚度8.0mm，轧制入口温度控制在450℃，出口温度控制在380℃；第二道次的加工率控制在44%，出口厚度4.5mm，入口温度控制在340℃，出口温度控制在245℃；连轧过程均采用乳化液进行润滑和冷却，乳液压力控制在0.4Mpa，乳液浓度为4.5wt%；经第二道次加工制备获得厚度为4.5mm铝卷；此阶段连铸连轧5754合金坯料边部质量优异，边部裂边≤5mm。

S3. 将步骤S2制得的铝卷进行均匀化退火，铝卷放入退火炉内， 先用4h将炉温升到220℃时保温4h，再用8h将炉温升到490℃，并保温30h，最后将炉温降到170℃时出炉，均匀化退火后的铝卷温度降至60℃以下再转入轧制工序；

S4.冷轧：冷轧道次分配方案是：4.5mm→2.8mm→2.1mm→1.5mm。冷轧过程清擦导路中的各根导辊，防止铝卷表面有印痕、粘伤等缺陷，采用轧制油进行润滑和冷却。轧制时要确保铝卷温度低于60℃再上机轧制。

拉矫清洗切边：拉矫清洗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，确保铝卷表面在拉矫过程中不出现印痕、粘铝、擦伤、划伤等问题；根据来料板型情况对延伸率进行适当调整，确保板带不存在边浪、中浪、肋浪等板型缺陷。清洗时要控制水温水压和清洗速度，保证清洗质量，避免退火后铝带表面出现黄油斑，同时观察板带表面是否存在轧制工序造成的印痕、亮条、色差等表面质量缺陷。切边后铝带端面不允许有毛刺、塔形、荷叶边、边部小碎浪等，中间切边错层必须小于2mm。

S5.成品退火：1.5mm厚5754合金汽车用铝板“O”状态成品退火工艺是：3小时升至210℃时负压除油6小时，5小时升至300℃保温30小时，炉温降至170℃保温1小时出炉。成品退火时检查铝卷的端面状况，确保封头采用钢带固定牢固，各铝卷之间无碰卷现象。料卷经成品退火纵剪倒卷后即可制备出汽车用铝板。

本实施例制得的成品，取样进行拉伸试验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准试样，在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行电子拉伸，拉伸速度1mm/min。经成品退火后的1.5mm厚5754合金汽车用铝板，经检测其抗拉强度237Mpa，屈服强度122Mpa，延伸率25%。

对比例1

一种1.1mm厚5754合金汽车用铝板的制备方法。本对比例生产流程包括：熔铸→锯切→铣面→均热→热轧→冷轧→拉矫清洗→成品退火。

S1.铝熔体制备：

熔炼时采用含量99.7%以上的铝锭和固体废料为原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。5754合金汽车用铝板化学成分，各组分的质量百分比为：Si：0.10wt%；Fe：0.20wt%；Mn：0.20wt%；Mg：3.0wt%；Cr：0.20wt%；Cu：0.20wt%；Ti：0.050wt%，余量为Al。

铝熔体的精炼、过滤、铸造参照常规半连续铸造工艺进行。

S2.热轧：

将上述熔铸加工的铸锭锯头铣面再重新加热，在550℃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厚热轧铝卷并转入冷轧工序。

S3.冷轧：

经多道次冷轧将6~8mm厚热轧铝卷冷轧到1.1mm厚铝带，每道次加工率控制在25~40%之间。具体冷轧道次分配方案是：8.0mm→5.5mm→3.5mm→2.2mm→1.5mm→1.1mm。轧制时要求注意清擦导路中的各根导辊，防止铝带表面有印痕、粘伤等缺陷。成品道次轧制时必须更换工作辊，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；对铝带表面进行检查，不允许有擦伤、划伤、周期行印痕、亮条及色差等任何影响使用的表面缺陷。

S4.拉矫清洗：

拉矫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。

清洗时要控制水温水压和清洗速度，保证清洗质量，避免退火后铝带表面出现黄油斑，同时观察板带表面是否存在轧制工序造成的印痕、亮条、色差等表面质量缺陷。

S5.成品退火：

1.1mm厚5754合金汽车用铝板“O“状态成品退火工艺是：2小时升至220℃时负压除油4小时，炉温升至380℃进行保温，待铝卷温度达到350℃后，炉气定温改为350℃，保温5小时出炉。成品退火时检查铝卷的端面状况，确保封头采用钢带固定牢固，各铝卷之间无碰卷现象。

对比例1制得的1.1mm厚5754合金汽车用铝板成品性能抗拉强度210Mpa，屈服强度100Mpa，延伸率20％，具有良好的冲制成型性能。但该对比例生产5754合金汽车用铝板工序多，生产周期长，生产成本高。

对比例2

一种2.0mm厚5754合金汽车用铝板的制备方法。

S1.同实施例2。

S2.连铸连轧

铸造立板时，5754合金铝熔体通过流槽液位控制装置直接进入前箱进行铸造，前箱铝熔体的温度685℃，连铸速度7m/min，铸造机出口铸坯温度540℃。铸坯经活套台进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行剪切后，进入轧机穿带进行轧制。

此种方法因为没有用1060合金或8011合金铝熔体作为铸造板坯头部进行铸造，5754合金铸造板坯头部易出现脆裂现象，在进入轧机前在活套台上断裂，造成连铸失败。另外由于没有在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气混合气体，造成边部温度高，边部质量差，易在后续连轧工序形成边部大裂边。

连轧工艺同实施例2。此工艺制备的连铸连轧5754合金坯料边部裂边大，在10~15mm。

S3、S4和S5同实施例2。

成品取样进行拉伸试验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准试样，在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行电子拉伸，拉伸速度1mm/min。经成品退火后的2.0mm厚5754合金汽车用铝板，经检测其抗拉强度235Mpa，屈服强度125Mpa，延伸率25%。

该对比例生产5754合金汽车用铝板立板成功率只有50~60%，实际生产操作性差，且边部存在大裂边，影响成品率的提高。

对比例3

一种2.0mm厚5754合金汽车用铝板的制备方法。

S1.同实施例2。

S2.连铸连轧

连铸工艺同实施例1。

连轧采用三机架进行三连轧，第一道次的加工率控制在50%，出口厚度9.5mm，轧制入口温度控制在490℃，出口温度控制在420℃；第二道次的加工率控制在32%，出口厚度6.5mm，入口温度控制在390℃，出口温度控制在330℃；第三道次的加工率控制在23%，出口厚度5mm，入口温度控制在300℃，出口温度200℃；其他同实施例2。

S3、S4和S5同实施例2。

成品取样进行拉伸试验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》加工成5倍标准试样，在日本岛津AGS-X 1KN精密拉力实验机上进行电子拉伸，拉伸速度1mm/min。经成品退火后的2.0mm厚5754合金汽车用铝板，经检测其抗拉强度239Mpa，屈服强度125Mpa，延伸率22%。

该对比例生产5754合金汽车用铝板，三连轧出口温度低，坯料表面有更多的乳液残留，经后序工序处理板带表面发污，同时其成品延伸率较实施例低3-5%。

Claims (9)

1.一种汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1. 制备铝熔体：熔炼，控制铝熔体中各组分的质量百分比：Si ≤0.1wt%，Fe ≤0.15wt%，Mn ≤0.1wt%，Zn ≤0.1%，Mg 3.0-3.6%，Cr 0.15-0.25%，Cu 0.20-0.30%，Ce0.10-0.20%，Ti 0.025-0.035%，余量为Al；

S2. 将1xxx系合金、3xxx系合金或8xxx系合金铝熔体作为熔体头部先进入铸造机前箱，通过铸造机前箱对铝熔体进行再分配，再注入铸造机的铸嘴，然后再将步骤S1所得的铝熔体引入铸造机前箱，铝熔体等量、匀速的注入两根相向旋转的钢带内，两根钢带外侧与循环冷却水相连接，铝熔体经连铸冷却获得板坯，连铸速度为7~10m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤540℃；在铸嘴支撑组件上下部位设置氮气和氩气的混合气体通道，铸造时还在铸坯边部凝固界面通入氮气和氩气的混合气体，氮气和氩气的比例为1:2~10，压力为0.2~0.4Mpa，铸坯边部温度≤510℃；

铸坯经活套台进入三连轧机入口夹送辊，并通过夹送辊后的轧机入口飞剪进行连续剪切，待将作为头部的其他系合金铸坯剪切完毕，5754合金铸坯进入轧机进行轧制，采用三连轧机的其中两个机架进行二连轧，第一道次的加工率控制在52~60%，轧制入口温度控制在420~520℃，出口温度控制在380~440℃；第二道次的加工率控制在40~50%，入口温度控制在300~360℃，出口温度控制在220~250℃；连轧过程均采用乳化液进行润滑和冷却，乳液压力控制在0.4~0.6Mpa，乳液浓度为3.5~4.5wt%；经第二道次加工制备获得厚度为4~5mm铝卷；

S3. 将步骤S2制得的铝卷进行均匀化退火，铝卷放入退火炉内， 先用2~4h将炉温升到220~240℃时保温4~6h，再用4~8h将炉温升到450~499℃，并保温30~40h，最后将炉温降到160~170℃时出炉，均匀化退火后的铝卷温度降至60℃以下再转入轧制工序；

S4.冷轧：将铝带冷轧至1.0~2.0mm；

S5.成品退火。

2.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S4中，冷轧道次的分配方案是：4.0~5.0mm→2.5~3.5mm→1.6~2.5mm →1.0~2.0mm。

3.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中，熔炼时，根据合金化学成分要求，将50~60wt%的电解铝液、40~50wt%且铝含量≥99.7wt%的铝锭和合金添加剂一同放入熔炼炉中进行熔化，控制炉温为725~735℃，经扒渣、精炼和静置得铝熔体。

4.根据权利要求3所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

熔炼炉处理后的铝熔体经在线SNIF除气和在线过滤，控制熔体含氢量≦0.012ml/100gAl，主要碱金属Na含量≦1ppm，再转入步骤S2。

5.根据权利要求4所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

熔炼时，炉内钛元素含量控制在0.010-0.020wt%，以Al-10Ti中间合金的形式加入；余下的钛元素在SNIF除气箱前的流槽间隔设置2~4个加入位置进行在线加入，加入量0.010-0.015wt%，以铝钛硼丝的形式加入。

6.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S2中，采用三连轧机的其中两个机架为第一机架和第三机架。

7.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

成品退火的方案为：用2~4小时升至210~230℃时，负压除油4~6小时，再用3~5小时升至300~350℃，并保温30-40小时，之后降至160~170℃保温1~2小时出炉。

8.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S3中，步骤S2制得的铝卷不经冷却直接进入退火炉进行均匀化退火。

9.根据权利要求1所述的汽车用5754合金铝板的制备方法，其特征在于：

所述步骤S2中，熔体头部进入铸造机铸造时，铸造机前箱铝熔体的温度670~690℃，铸造速度为6~9m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤530℃，正式铸造5754合金铸坯时，铸造机前箱铝熔体的温度680~700℃，铸造速度为7~10m/min，且控制铸造机出口铸坯温度≤540℃。

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