CN111945043A - 一种门板用5m49-o状态铝合金板带材及其制备方法与应用 - Google Patents

一种门板用5m49-o状态铝合金板带材及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种门板用5M49‑O状态铝合金板带材及其制备方法与应用。该铝合金板带材包括以下元素：Si 0.2‑0.25％，Fe 0.52‑0.57％，Cu 0.15‑0.20％，Mn 0.8‑0.9％，Mg 1.6‑1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010‑0.025％，余量为Al。该方法通过对回收的废弃铝合金进行熔炼得到能够用于门板的5M49‑O状态铝合金，该材料具有良好的冲压性能，塑性好，适合建材铝合金门板的制作。本发明采用再生废料生产铝合金，不仅从源头上降低了生产成本，而且避免了废料对环境造成的影响，实现了铝合金资源的回收循环利用，具有很好的社会经济效益。

Description

一种门板用5M49-O状态铝合金板带材及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于合金制造领域，具体涉及一种门板用5M49-O状态铝合金板带材及其制备方法与应用。
背景技术
目前门板所用的铝合金品种主要有5182和5052，品种单一、塑性差，而且不利于再生废料的循环利用。5M49合金门板料与以上品种相比，含有较高的Mn元素，能加大再生废料的利用率。此外5M49合金生产成本低，塑性好，能拉低铝合金门板消费群体使用门槛，更便于推广使用。
随着铝合金材料的大量使用，铝资源被大量消耗，同时也产生了大量废弃物，对环境造成较大的影响。因此，目前对废弃铝合金的回收成为该领域中急需高效解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种门板用5M49-O状态铝合金板带材及其制备方法与应用。该方法通过对回收的废弃铝合金进行熔炼得到能够用于门板的5M49-O状态铝合金，该材料具有良好的冲压性能，塑性好，适合建材铝合金门板的制作。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种门板用5M49-O状态铝合金板带材，该铝合金板带材包括有以下质量分数的元素：Si 0.2-0.25％，Fe 0.52-0.57％，Cu 0.15-0.20％，Mn 0.8-0.9％，Mg 1.6-1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010-0.025％，余量为Al。
上述的5M49-O状态铝合金板带材的制备方法，该方法包括以下步骤：将准备的原料依次通过熔炼，精炼除气，铸造，均热化处理，热轧，冷轧，中间退火，成品轧制，O态退火，得到5M49-O状态铝合金板带材。
进一步地，所述的熔炼及精炼除气为将混合金属在700-750℃条件下熔炼5-8小时，所得熔液置于静置炉中在720-740℃条件精炼30-40分钟，在精炼过程中，在精炼过程中，通过光谱分析检测熔炼料中各元素的含量，并通过向熔液中添加铝钛硼丝、镁锭、铁添加剂以及锰添加剂，调整Fe、Mg、Mn、Ti及其他各成份的含量，使其成份符合5M49铝门板料的要求，然后将铝合金熔液经静置炉导炉进入一级过滤装置，一级过滤装置的过滤板精度为30PPi，一级过滤之后采用高纯氩气对铝合金溶液进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥450r/min，在线除气后所得铝合金材料的氢含量≤0.12ml/100gAl；在线除气后导入二级过滤装置，所述二级过滤装置的过滤板精度为50PPi。
进一步地，所述铸造时的温度为700-730℃，铸造速度为45-65mm/min，铸造所得铝合金板的厚度为550-670mm。
进一步地，所述均热化处理为将铸锭得到的铝合金板置于均热炉中在590-610℃条件下保温12-14小时；然后降温至490-510℃，并在该温度下保温2小时出炉，出炉时的温度为470-490℃。
进一步地，所述的热轧包括热粗轧和热精轧，热轧的开坯温度为470-490℃，热粗轧经18-20个道次，每道次轧制厚度25-45mm，热精轧4个道次，每道次轧制厚度4-12mm，得到厚度为5.0-6.0mm的热轧铝合金卷材。
进一步地，所述冷轧采用三个道次的轧制，每个道次的轧制压下率为20-35％；冷轧轧制油折光率＞90％，轧制油温度控制在35-55℃，其40℃的运动粘度值为2.2-2.4mm2/s；轧辊的粗糙度优选为Ra0.30-0.40μm；
所述成品轧制为经2个道次轧至成品厚度，每个道次的加工率控制为25-35％，轧辊的粗糙度为Ra0.30-0.40μm。
进一步地，所述中间退火在氮气保护退火炉中进行，炉气温度定为450℃，铝合金坯料温度上升为330℃时，炉气温度改定为350℃、并在该温度下保温4小时。
进一步地，所述O态退火在氮气保护炉中进行，炉气定温为450℃，铝合金卷材升温至320℃时，炉气温度改定为340℃、并在该温度下保温3小时出炉。
进一步地，所述的原料包括24％的原材料铝锭及75％的回收废料和1％的铝锰、铝镁合金锭。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
本发明在于开发一种新型合金5M49-O。该新型合金采用再生废料生产铝合金，不仅从源头上降低了生产成本，而且避免了废料对环境造成的影响，实现了铝合金资源的回收循环利用，具有很好的社会经济效益。
按本方法生产的5M49门板料抗拉强度190-205Mpa，延伸率18-21％，屈服强度90-115Mpa。能够较好的用于门板的制备。
因此，采用该方法制备的铝合金板，其性能能够用于门板的制备，且在制备过程中采用大量的废弃物料作为该新型铝合金的原料，降低了生产成本及的、资源消耗，也避免了废弃物料对环境造成的影响，具有很好的社会经济效益。
附图说明
图1为门板用5M49-O状态铝合金板带材的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种门板用5M49-O状态铝合金板带材，该铝合金板带材包括有以下质量分数的元素：Si 0.2-0.25％，Fe 0.52-0.57％，Cu 0.15-0.20％，Mn 0.8-0.9％，Mg 1.6-1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010-0.025％，余量为Al。
该5M49-O状态铝合金板带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼、精炼：将24％的原材料铝锭及75％的回收易拉罐废料混合金属置于熔炼炉中，在700-720℃条件下熔炼8小时，在熔炼过程中，通过光谱分析检测熔炼料中各元素的含量，并通过向熔液中添加铝钛硼丝(Al-5Ti-1B，即铝钛硼丝中Ti的质量百分含量为5％、B的质量百分含量为1％、余量为Al。)、镁锭(纯度99.99％)、铁添加剂(纯度为75％)以及锰添加剂(纯度为75％)，调整Fe、Mg、Mn、Ti及其他各成份的含量，使其成份符合5M49铝门板料的要求；
所得熔液置于静置炉中在720℃条件下进行精炼40分钟，完成精炼，然后将铝合金熔液经静置炉导炉进入一级过滤装置，一级过滤装置的过滤板精度为30PPi，一级过滤之后采用高纯氩气对铝合金熔液进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥450r/min，在线除气后所得铝合金材料的氢含量≤0.12ml/100gAl；在线除气后导入二级过滤装置，所述二级过滤装置的过滤板精度为50PPi，二级过滤完成后进行铸造；
(2)铸造：将步骤(1)精炼后的熔液置于铸造机中进行铸造，铸造时的温度为700℃，铸造速度为65mm/min，铸造所得铝合金板的厚度为670mm；
(3)均热化处理：将步骤(2)铸造所得铝合金板置于均热炉中在590-610℃条件下保温12小时；然后降温至490-510℃，并在该温度下保温2小时出炉，出炉时的温度为470-490℃；(4)热轧：将步骤(3)均热化处理后的铸锭进行18个道次的热粗轧(热轧的开坯温度为470-490℃)，前3个道次压下量分别为27-24-37mm，中间8个道次压下量均为45mm，接下来3个道次压下量均为35mm，最后4个道次压下量均为30mm，出口厚度36mm；然后进行4个道次的热精轧，每道次精轧轧制厚度分别为24-16-10-6mm，热精轧后得到厚度为6.0mm的热轧铝合金卷材；
(5)冷轧：将步骤(4)热轧所得铝合金卷材进行3个道次的冷轧轧制，每个道次的轧制厚度分别为3.5-2.5-1.4mm；轧制油温度控制在35-55℃，其40℃的运动粘度值为2.2-2.4mm2/s；轧辊的粗糙度优选为Ra0.30-0.40μm；
(6)中间退火：将步骤(5)冷轧所得铝合金卷材置于氮气保护退火炉中进行中间退火，炉气温度定为450℃，铝合金卷材温度上升为330℃时，炉气温度改定为350℃、并在该温度下保温4小时；
(7)成品轧制：将步骤(6)中间退火后的铝合金卷材进行2个道次的轧制至成品厚度，每个道次轧制厚度分别为0.75-0.47mm，轧辊的粗糙度为Ra0.30-0.40μm；
(8)拉矫清洗：将成品轧制后的铝合金卷进行拉矫清洗，拉矫速度控制在180-220米/分，延伸率为0.4-0.6％，开卷张力为1150-1350kg，卷取张力控制为1100-1300kg；
(9)O态退火：成品轧制后的铝合金卷材置于氮气保护炉中进行O态退火，炉气定温为450℃，铝合金卷材升温至320℃时，炉气温度改定为340℃、并在该温度下保温3小时出炉，得到5M49-O状态铝合金板带材；
(10)分切：按照要求对O态退火后的卷材进行分切，端面及切边毛刺高度≤0.03mm。
实施例2
一种门板用5M49-O状态铝合金板带材，该铝合金板带材包括有以下质量分数的元素：Si 0.2-0.25％，Fe 0.52-0.57％，Cu 0.15-0.20％，Mn 0.8-0.9％，Mg 1.6-1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010-0.025％，余量为Al。
该5M49-O状态铝合金板带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼、精炼：将25％的原材料铝锭及75％的回收易拉罐废料混合金属置于熔炼炉中，在720-740℃条件下熔炼7小时，所得熔液置于静置炉中在730℃条件下进行精炼35分钟，在熔炼过程中，通过光谱分析检测熔炼料中各元素的含量，并通过向熔液中添加铝钛硼丝(Al-5Ti-1B，即铝钛硼丝中Ti的质量百分含量为5％、B的质量百分含量为1％、余量为Al。)、镁锭(纯度99.99％)、铁添加剂(纯度为75％)以及锰添加剂(纯度为75％)，调整Fe、Mg、Mn、Ti及其他各成份的含量，使其成份符合5M49铝门板料的要求；然后将铝合金熔液经静置炉导炉进入一级过滤装置，一级过滤装置的过滤板精度为30PPi，一级过滤之后采用高纯氩气对铝合金熔液进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥450r/min，在线除气后所得铝合金材料的氢含量≤0.12ml/100gAl；在线除气后导入二级过滤装置，所述二级过滤装置的过滤板精度为50PPi，二级过滤完成后进行铸造；
(2)铸造：将步骤(1)精炼后的熔液置于铸造机中进行铸造，铸造时的温度为720℃，铸造速度为50mm/min，铸造所得铝合金板的厚度为640mm；
(3)均热化处理：将步骤(2)铸造所得铝合金板置于均热炉中在590-610℃条件下保温13小时；然后降温至490-510℃，并在该温度下保温2小时出炉，出炉时的温度为470-490℃；(4)热轧：将步骤(3)均热化处理后的铸锭进行17个道次的热粗轧(热轧的开坯温度为470-490℃)，前3个道次压下量分别为25-25-30mm，中间8个道次压下量均为45mm，接下来3个道次压下量均为35mm，最后3个道次压下量均为30-35-30mm，出口厚度36mm；然后进行4个道次的热精轧，每道次轧制厚度分别为22-15-10-5.5mm，热精轧后得到厚度为5.5mm的热轧铝合金卷材；
(5)冷轧：将步骤(4)热轧所得铝合金卷材进行三个道次的冷轧轧制，每个道次的轧制厚度分别为3.3-2.3-1.4mm；冷轧轧制油折光率＞90％，轧制油温度控制在35-55℃，其40℃的运动粘度值为2.2-2.4mm2/s；轧辊的粗糙度优选为Ra0.30-0.40μm；
(6)中间退火：将步骤(5)冷轧所得铝合金卷材置于氮气保护退火炉中进行中间退火，炉气温度定为450℃，铝合金卷材温度上升为330℃时，炉气温度改定为350℃、并在该温度下保温4小时；
(7)成品轧制：将步骤(6)中间退火后的铝合金卷材进行2个道次的轧制至成品厚度，每个道次轧制厚度分别为0.80-0.55mm，轧辊的粗糙度为Ra0.30-0.40μm；
(8)拉矫清洗：将成品轧制后的铝合金卷进行拉矫清洗，拉矫速度控制在180-220米/分，延伸率为0.4-0.6％，开卷张力为1150-1350kg，卷取张力控制为1100-1300kg；
(9)O态退火：成品轧制后的铝合金卷材置于氮气保护炉中进行O态退火，炉气定温为450℃，铝合金卷材升温至320℃时，炉气温度改定为340℃、并在该温度下保温3小时出炉，得到5M49-O状态铝合金板带材；
(10)分切：按照要求对O态退火后的卷材进行分切，端面及切边毛刺高度≤0.03mm。
实施例3
一种门板用5M49-O状态铝合金板带材，该铝合金板带材包括有以下质量分数的元素：Si 0.2-0.25％，Fe 0.52-0.57％，Cu 0.15-0.20％，Mn 0.8-0.9％，Mg 1.6-1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010-0.025％，余量为Al。
该5M49-O状态铝合金板带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼、精炼：将50％的原材料铝锭及50％的回收易拉罐废料混合金属置于熔炼炉中，在740-750℃条件下熔炼5小时，所得熔液置于静置炉中在740℃条件下进行精炼30分钟，在精炼过程中，通过向熔液中添加铝钛硼丝(Al-5Ti-1B，即铝钛硼丝中Ti的质量百分含量为5％、B的质量百分含量为1％、余量为Al。)、镁锭(纯度99.99％)、铁添加剂(纯度为75％)以及锰添加剂(纯度为75％)，调整Fe、Mg、Mn、Ti及其他各成份的含量，使其成份符合5M49铝门板料的要求；
然后将铝合金熔液经静置炉导炉进入一级过滤装置，一级过滤装置的过滤板精度为30PPi，一级过滤之后采用高纯氩气对铝合金熔液进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥450r/min，在线除气后所得铝合金材料的氢含量≤0.12ml/100gAl；在线除气后导入二级过滤装置，所述二级过滤装置的过滤板精度为50PPi，二级过滤完成后进行铸造；
(2)铸造：将步骤(1)精炼后的熔液置于铸造机中进行铸造，铸造时的温度为730℃，铸造速度为45mm/min，铸造所得铝合金板的厚度为605mm；
(3)均热化处理：将步骤(2)铸造所得铝合金板置于均热炉中在590-610℃条件下保温14小时；然后降温至490-510℃，并在该温度下保温2小时出炉，出炉时的温度为470-490℃；
(4)热轧：将步骤(3)均热化处理后的铸锭进行18个道次的热粗轧(热轧的开坯温度为470-490℃)，前3个道次压下量分别为25-20-35mm，中间7个道次压下量均为42mm，接下来4个道次压下量均为35mm，最后4个道次压下量分别为25-25-20-20mm，出口厚度36mm；然后进行4个道次的热精轧，每道次轧制厚度分别为22-16-9-5.5mm，热精轧后得到厚度为5.5mm的热轧铝合金卷材；
(5)冷轧：将步骤(4)热轧所得铝合金卷材进行三个道次的冷轧轧制，每个道次的轧制厚度分别为3.3-2.3-1.4mm；冷轧轧制油折光率＞90％，轧制油温度控制在35-55℃，其40℃的运动粘度值为2.2-2.4mm2/s；轧辊的粗糙度优选为Ra0.30-0.40μm；
(6)中间退火：将步骤(5)冷轧所得铝合金卷材置于氮气保护退火炉中进行中间退火，炉气温度定为450℃，铝合金卷材温度上升为330℃时，炉气温度改定为350℃、并在该温度下保温4小时；
(7)成品轧制：将步骤(6)中间退火后的铝合金卷材进行2个道次的轧制至成品厚度，每个道次轧制厚度分别为0.75-0.45mm，轧辊的粗糙度为Ra0.30-0.40μm；
(8)拉矫清洗：将成品轧制后的铝合金卷进行拉矫清洗，拉矫速度控制在180-220米/分，延伸率为0.4-0.6％，开卷张力为1150-1350kg，卷取张力控制为1100-1300kg；
(9)O态退火：成品轧制后的铝合金卷材置于氮气保护炉中进行O态退火，炉气定温为450℃，铝合金卷材升温至320℃时，炉气温度改定为340℃、并在该温度下保温3小时出炉，得到5M49-O状态铝合金板带材；
(10)分切：按照要求对O态退火后的卷材进行分切，端面及切边毛刺高度≤0.03mm。
对于上述制备的5M49铝门板料进行性能检测，结果如表1所示：
表1 本发明5M49门板料的性能检测
Figure BDA0002612121180000071

Claims (10)

1.一种门板用5M49-O状态铝合金板带材，其特征在于，该铝合金板带材包括有以下质量分数的元素：Si 0.2-0.25％，Fe 0.52-0.57％，Cu 0.15-0.20％，Mn 0.8-0.9％，Mg 1.6-1.7％，Cr≤0.05％，Zn≤0.1％，Ti 0.010-0.025％，余量为Al。
2.一种权利要求1所述的5M49-O状态铝合金板带材的制备方法，其特征在于，准备的原料通过进行熔炼，精炼除气，铸造，均热化处理，热轧，冷轧，中间退火，成品轧制，O态退火，得到5M49-O状态铝合金板带材。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的熔炼及精炼除气为将混合金属在700-750℃条件下熔炼5-8小时，所得熔液置于静置炉中在720-740℃条件下进行精炼30-40分钟，在精炼过程中，通过光谱分析检测熔炼料中各元素的含量，并通过向熔液中添加铝钛硼丝、镁锭、铁添加剂以及锰添加剂，调整Fe、Mg、Mn、Ti及其他各成份的含量，使其成份符合5M49铝门板料的要求，然后将铝合金熔液经静置炉导炉进入过滤装置进行过滤；
优选地，过滤采用两级过滤方式，一级过滤装置的过滤板精度为30PPi，一级过滤之后采用高纯氩气对铝合金溶液进行在线除气，在线除气时石墨转子的转速≥450r/min，在线除气后所得铝合金材料的氢含量≤0.12ml/100gAl；在线除气后导入二级过滤装置，所述二级过滤装置的过滤板精度为50PPi。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铸造时的温度为700-730℃，铸造速度为45-65mm/min，铸造所得铝合金板的厚度为550-670mm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述均热化处理为将铸锭得到的铝合金板置于均热炉中在590-610℃条件下保温12-14小时；然后降温至490-510℃，并在该温度下保温2小时出炉，出炉时的温度为470-490℃。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的热轧包括热粗轧和热精轧，热轧的开坯温度为470-490℃，热粗轧经17-20个道次，每道次轧制厚度25-45mm，热精轧4个道次，每道次轧制厚度4-12mm，得到厚度为5.0-6.0mm的热轧铝合金卷材。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷轧采用三个道次的轧制，每个道次的轧制压下率为20-35％；冷轧轧制油折光率＞90％，轧制油温度控制在35-55℃，其40℃的运动粘度值为2.2-2.4mm2/s；轧辊的粗糙度优选为Ra0.30-0.40μm；
所述的成品轧制为经2个道次轧至成品厚度，每个道次的加工率控制为25-35％，轧辊的粗糙度为Ra0.30-0.40μm。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中间退火在氮气保护退火炉中进行，炉气温度定为450℃，铝合金坯料温度上升为330℃时，炉气温度改定为350℃、并在该温度下保温4小时。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述O态退火在氮气保护炉中进行，炉气定温为450℃，铝合金卷材升温至320℃时，炉气温度改定为340℃、并在该温度下保温3小时出炉。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的原料包括24％的原材料铝锭及75％的回收废料和1％的铝锰、铝镁合金锭。
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