CN111471904B - 军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，铝合金原料按照重量百分比进行配料，即Si：0.63～0.69％、Fe：0.45～0.55％、Cu：0.2～0.3％、Mn：0.08～0.12％、Mg：1.05～1.15％、Zn≤0.1％、Ti：0.013～0.02％、Zr≤0.05％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al，热轧工艺中增加空轧道次，空轧时通过轧机吹风设备冷却板材以实现均匀缓慢降低终轧温度的目的，避免因板材宽度过宽产生的塌腰，解决了现有加工工艺制备的超宽6061铝合金板材，板材宽度与板材平整度、加工变形之间矛盾突出，难以满足客户需求的问题。

Description

军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺
技术领域
本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，尤其涉及一种厚度为60～90mm的军工试验检测平台用超宽6061铝合金中厚板加工工艺。
背景技术
随着现代工业的不断发展，铝合金由于其强度高、韧性好、耐热性好、成形性优良及耐损伤等特点，在工业中广泛应用。尤其因其良好的导电性、耐蚀性、可焊接性而被多用于试验检测平台。对于军工试验检测平台，要求四米以上超宽幅基础上还对横纵向平整度有较高要求，并且要求内应力释放充分，已达到加工后变形可控甚至不变形的目的，以保证平台使用的稳定性与可靠性。
现在受制于铸造设备能力及工艺技术，最大的铝扁锭宽度也仅为两米多，生产宽幅板材大都采用先横轧后纵轧的工艺，生产超宽四米以上大多采用将铸锭锯切到4000mm～4300mm长宽旋转90°直接横轧的方式进行。这种先纵轧后横轧或者直接横轧的方式很好的解决了宽度的要求，但是对于6系铝合金如6061客户一般要求T6/T651状态，在后续的固溶淬火过程中会产生变形，残余较大内应力，对于要求平整度、加工变形较高的使用条件这些都是急需解决的问题。对于宽度2000mm以上尤其4000mm以上6系T6/T651供货状态的板材宽度与平整度及内应力之间的矛盾尤为突出。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有加工工艺制备的超宽6061铝合金板材，板材宽度与板材平整度、加工变形之间矛盾突出，难以满足客户需求的问题，提供一种军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，包括以下步骤：
A、配料：将制备铝合金板材的铝合金原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.63～0.69％、Fe：0.45～0.55％、Cu：0.2～0.3％、Mn：0.08～0.12％、Mg：1.05～1.15％、Zn≤0.1％、Ti：0.013～0.02％、Zr≤0.05％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔铸：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经扒渣、过滤后将铝液从熔炼炉导入精炼炉，经精炼炉精炼除气除渣后将铝液铸造成铝合金铸锭；
C、均匀化：将铝合金铸锭在均热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～565℃，保温6～12h；
D、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭进行锯切铣面，将铸锭引锭头及浇口端去除，铣去铸锭表面凝壳层；
E、铸锭加热：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中加热，加热炉温度为480～520℃，保温时间为2～18h；
F、热轧：将加热保温后的铝合金铸锭出炉热轧，轧制道次为20～21，其中前5个道次压下量为20～32mm随道次逐渐增加，中间5～6个道次压下量为30～50mm随道次逐渐增加，最后10个道次压下量为50～18mm随道次逐渐减小，最后10个道次为轧制与空轧交替进行，空轧时通过轧机吹风设备冷却板材以实现降低板材终轧温度的目的，控制板材终轧温度200～310℃；
G、锯切：切去热轧后铝合金板材边部缺陷，并为成品保留充足切边量；
H、固溶淬火：将锯切后的铝合金板材置于辊底炉中进行固溶处理，固溶温度为535～565℃，保温时间为120～165min，保温结束后淬火出炉，淬火时通过调整水压，使喷水均匀对称保证铝合金板材淬透的情况下控制变形量；
I、拉伸矫直：将固溶淬火处理后的铝合金板材在4小时内置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.8～3.0％；
J、时效：将拉伸矫直后的铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为160～180℃，保温时间为8～15h，得到成品6061铝合金板材。
进一步，步骤B将配置好的铝合金原料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，待炉内出现铝水时开始搅拌，搅拌均匀后熔炼为液态铝合金，熔炼温度730～750℃，将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉精炼，精炼温度720～740℃，精炼时间为20min，精炼后的铝合金熔体在720±5℃静置20min，将精炼后的铝合金熔体通入高纯氩气并搅拌熔体，除去铝合金熔体中的杂质气体，然后将除气后的铝合金熔体通过孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤，过滤温度为720±5℃。
进一步，步骤E中加热炉为推进式加热炉。
进一步，步骤E锯切铣面后铝合金铸锭厚度为595～615mm，铝合金铸锭长度为5～5.5m。
进一步，步骤F热轧采用横轧的方式。
进一步，步骤F轧制前预热轧辊，使轧辊处于工作温度，并且轧制宽料前打磨清理轧辊。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，通过控制铸造工艺，将铝合金铸锭长度尽量控制在5～5.5m内，使得将铸锭锯切引锭头、浇口端之后剩余长度正好为所需宽度，避免铸锭过长锯切浪费。在热轧工艺中增加空轧道次，空轧时通过轧机吹风设备冷却板材以实现均匀缓慢降低终轧温度的目的，避免因板材宽度过宽产生的塌腰。同时通过调整辊底炉淬火工艺使板材均匀淬透，增大拉伸过程中的延伸率使板材内应力充分释放。通过合适的工艺组合可板材具有超宽板幅的同时，具备优良力学性能，良好的平整度和可加工性。
2、本发明所公开的军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，为控制终轧温度在每道次之间增加空轧道次，通过调整轧制道次增加空轧的方式冷却铸锭，降低温度防止板材因宽度过宽产生塌腰。空轧与普通轧制交替的技术效果是为了加速降温，主要是(1)空轧时虽然没有压下量，但是润滑乳液照常喷在板材上，利用乳液可以加快降低板材温度；(2)空轧过程中通过轧机进口处出扫装置强风降低温度。对于本发明中如此宽规格的板材，正常的终轧温度肯定会产生塌腰缺陷，为保证板型平整度，温度要控制在要求范围内。
3、本发明所公开的军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，是一种能够同时保证板形平整度良好及内应力释放充分的加工方法，同时简化了超宽铝合金板材的加工工艺，提高了生产率，使对平整度，去内应力要求较高的使用产品不再受宽度的限制。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例
一种军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，包括以下步骤：
A、配料：将制备铝合金板材的铝合金原料按照重量百分比进行配料，即
Figure GDA0002874031940000031
Figure GDA0002874031940000041
B、熔铸：将配置好的铝合金原料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，待炉内出现铝水时开始搅拌，搅拌均匀后熔炼为液态铝合金，熔炼温度730～750℃，将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉精炼，精炼温度720～740℃，精炼时间为20min，精炼后的铝合金熔体在720±5℃静置20min，将精炼后的铝合金熔体通入高纯氩气并搅拌熔体，除去铝合金熔体中的杂质气体，然后将除气后的铝合金熔体通过孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤，过滤温度为720±5℃，将铝合金熔体铸造成铝合金铸锭；
C、均匀化：将铝合金铸锭在均热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至560℃，保温8h；
D、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭进行锯切铣面，将铸锭引锭头及浇口端去除，将铸锭锯切为长度4200mm，铣去铸锭表面凝壳层，铝合金铸锭厚度为613mm；
E、铸锭加热：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于推进式加热炉中加热，加热炉温度为480℃，保温时间为12h；
F、热轧：将加热保温后的铝合金铸锭出炉热轧，轧制前预热轧辊，使轧辊处于工作温度，并且轧制宽料前打磨清理轧辊，不可将轧制宽板工作安排在轧制窄料后进行，避免板材出现黑丝黑线，保证表面质量。热轧采用横轧的方式，轧制道次为21次，其中前5个道次压下量随道次逐渐增加，中间6个道次压下量随道次逐渐增加，最后10个道次压下量随道次逐渐减小，最后10个道次为轧制与空轧交替进行，空轧时通过轧机吹风设备冷却板材以实现降低板材终轧温度的目的，控制板材终轧温度290℃；
其中热轧道次、压下量以及各道次轧制后铝合金板材厚度如下：
Figure GDA0002874031940000042
Figure GDA0002874031940000051
G、锯切：通过大锯切去热轧后铝合金板材边部缺陷，并为成品保留充足切边量；
H、固溶淬火：将锯切后的铝合金板材置于辊底炉中进行固溶处理，固溶温度为560℃，保温时间为165min，保温结束后淬火出炉，淬火时通过调整水压，使喷水均匀对称保证铝合金板材淬透的情况下控制变形量，水压参数为：HP1.6bar，LP0.8bar，QSP10m/min，HPP150mm；
I、拉伸矫直：将固溶淬火处理后的铝合金板材间隔3.5h置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.9％；
J、时效：将拉伸矫直后的铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为170℃，保温时间为12h，得到成品6061铝合金板材。
对比例
对比例与实施例的区别在于，步骤D将铸锭锯切为长度2000mm。
步骤F中热轧采用横轧的方式，轧制道次为21次，其中前5个道次压下量随道次逐渐增加，中间6个道次压下量随道次逐渐增加，最后10个道次压下量随道次逐渐减小，板材终轧温度为290℃。
实施例与对比例所制备铝合金板材力学性能测试结果，见表1：
表1
Figure GDA0002874031940000052
Figure GDA0002874031940000061
从表1可以看出，本专利所制备超宽铝合金板材各位置力学性能均能达到生产要求，且各力学性能不比现有宽度2000mm宽的板材差，因此可以看出采用本发明所公开的加工工艺制备的铝合金板材力学性能没有因为板幅加宽而受影响。
实施例与对比例所制备铝合金板材平整度测试结果，见表2：
表2
横向 纵向
GB/T3880 成品规格 ≤0.2％ ≤0.2％
实施例 61*4200*9200 全宽方向小于5mm 0.015％
对比例 63*2000*4200 全宽方向小于3mm 0.014％
从表2可以看出，本专利所制备超宽铝合金板材平整度得到良好控制，且纵向平整度良好，横向平整度对于4200mm超宽方向仍能做到小于5mm，(这个小于5mm是指在全宽范围内整体塞尺测量的数值，相当于5/4200＝0.119％，达到GB/T3880标准中≤0.2％的要求，同时优于对比例中3/2000＝0.15％的结果)可见平整度通过调整淬火参数，增大拉伸量得到了良好的控制。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.军工试验检测平台用超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、配料：将制备铝合金板材的铝合金原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.63～0.69％、Fe：0.45～0.55％、Cu：0.2～0.3％、Mn：0.08～0.12％、Mg：1.05～1.15％、Zn≤0.1％、Ti：0.013～0.02％、Zr≤0.05％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔铸：将配制好的铝合金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金，经扒渣、过滤后将铝液从熔炼炉导入精炼炉，经精炼炉精炼除气除渣后将铝液铸造成铝合金铸锭；
C、均匀化：将铝合金铸锭在均热炉中进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～565℃，保温6～12h；
D、锯切铣面：将均匀化热处理后的铝合金铸锭进行锯切铣面，将铸锭引锭头及浇口端去除，铣去铸锭表面凝壳层；
E、铸锭加热：将锯切铣面后的铝合金铸锭置于加热炉中加热，加热炉温度为480～520℃，保温时间为2～18h；
F、热轧：将加热保温后的铝合金铸锭出炉热轧，轧制道次为20～21，其中前5个道次压下量为20～32mm随道次逐渐增加，中间5～6个道次压下量为30～50mm随道次逐渐增加，最后10个道次压下量为50～18mm随道次逐渐减小，最后10个道次为轧制与空轧交替进行，空轧时通过轧机吹风设备冷却板材以实现降低板材终轧温度的目的，控制板材终轧温度200～310℃；
G、锯切：切去热轧后铝合金板材边部缺陷，并为成品保留充足切边量；
H、固溶淬火：将锯切后的铝合金板材置于辊底炉中进行固溶处理，固溶温度为535～565℃，保温时间为120～165min，保温结束后淬火出炉，淬火时通过调整水压，使喷水均匀对称保证铝合金板材淬透的情况下控制变形量；
I、拉伸矫直：将固溶淬火处理后的铝合金板材在4小时内置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.8～3.0％；
J、时效：将拉伸矫直后的铝合金板材进行时效处理，其中时效温度为160～180℃，保温时间为8～15h，得到成品6061铝合金板材。
2.如权利要求1所述的超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，步骤B将配置好的铝合金原料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，待炉内出现铝水时开始搅拌，搅拌均匀后熔炼为液态铝合金，熔炼温度730～750℃，将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉精炼，精炼温度720～740℃，精炼时间为20min，精炼后的铝合金熔体在720±5℃静置20min，将精炼后的铝合金熔体通入高纯氩气并搅拌熔体，除去铝合金熔体中的杂质气体，然后将除气后的铝合金熔体通过孔径≥50ppi的泡沫陶瓷过滤板过滤，过滤温度为720±5℃。
3.如权利要求1所述的超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，步骤E中加热炉为推进式加热炉。
4.如权利要求1所述的超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，步骤E锯切铣面后铝合金铸锭厚度为595～615mm，铝合金铸锭长度为5～5.5m。
5.如权利要求1所述的超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，步骤F热轧采用横轧的方式。
6.如权利要求1所述的超宽6061铝合金板材加工工艺，其特征在于，步骤F轧制前预热轧辊，使轧辊处于工作温度，并且轧制宽料前打磨清理轧辊。
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