CN114318072B - 一种连续铸轧法生产3003d板材的方法以及3003d板材的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金材料铸轧技术领域，公开了一种连续铸轧法生产3003D板材的方法以及3003D板材的应用。该方法包括：(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，并调整化学成分；(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、过滤；(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中轧辊辊径为845～855mm，铸轧区长度为40～50mm，铸轧速度为550～650mm/min，前箱温度为675～685℃；(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。本发明连续铸轧生产出的3003D与熔铸生产出的3003D金相组织相同，板材性能稳定，可以广泛用在汽车电池材料以及新能源领域。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料铸轧技术领域，具体涉及一种连续铸轧法生产3003D板材的方法以及3003D板材的应用。
背景技术
连续铸轧是将连续铸造和轧制变形结合在一个工序中完成，铝液在凝固的同时，受到一定的压力，产生一定量的的塑性变形；而熔铸是将符合要求的液体金属通过一系列转注工具浇入具有一定形状的铸模中，冷却后的得到一定形状和尺寸的铸锭的过程。
连续铸轧的优点是设备简单，集中，节能降耗，切头，切尾等几何废料少，成品率高，生产成本低，相比铸锭来说，大大降低了电能和热能的消耗，设备投资少，见效快，减少了铣面，热轧等加工步骤，大大降低了能耗，而且连续铸轧生产出的3003D与熔铸生产出的3003D金相组织相同，连续铸轧法生产的3003D是一种全新的材料，可广泛进行应用。然而现有技术并没有关于连续铸轧生产3003D板材的相关报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的熔铸生产3003D步骤复杂、耗能多，并且现有技术没有关于连续铸轧生产3003D板材的相关报道以及3003D板材没有得到广泛应用的问题，提供一种连续铸轧法生产3003D板材的方法以及3003D板材的应用。本发明所述方法生产3003D板材，工艺较为简单，为后续成品加工节约了成本，且连续铸轧生产出的3003D与熔铸生产出的3003D金相组织相同，板材性能稳定，可以广泛用在汽车电池材料以及新能源领域。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种连续铸轧法生产3003D板材的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.4～0.55重量％，Si的含量为0.15～0.25重量％，Cu的含量为0.05～0.15重量％，Mn的含量为1.15～1.25重量％，Mg的含量≤0.025重量％，Zn的含量≤0.025重量％，Zr的含量≤0.06重量％，Ti的含量为0.02～0.03重量％，余量为Al；
(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、过滤；
(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中轧辊辊径为845～855mm，铸轧区长度为40～50mm，铸轧速度为550～650mm/min，前箱温度为675～685℃；
(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。
优选地，在步骤(1)中，熔炼炉的温度为720～760℃。
更优选地，在步骤(1)中，熔炼炉的温度为730～750℃。
优选地，在步骤(1)中，将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.44～0.50重量％，Si的含量为0.17～0.23重量％，Cu的含量为0.06～0.12重量％，Mn的含量为1.17～1.23重量％，Mg的含量≤0.02重量％，Zn的含量≤0.02重量％，Zr的含量≤0.05重量％，Ti的含量为0.024～0.026重量％，余量为Al。
优选地，在步骤(2)中，所述精炼温度为715～740℃，更优选为720～730℃。
优选地，在步骤(2)中，所述过滤采用泡沫陶瓷过滤片进行过滤。
优选地，在步骤(3)中，所述铸轧区长度为44～48mm。
优选地，在步骤(3)中，所述铸轧速度为550～600mm/min。
优选地，在步骤(3)中，所述前箱温度为675～680℃。
本发明另一方面提供了一种前文所述的方法制备的3003D板材在汽车电池材料中的应用。
采用本发明所述方法生产3003D板材，与熔铸生产3003D相比，大大降低了电能和热能的消耗，设备投资少，见效快，减少了铣面，热轧等加工步骤，大大降低了能耗，而且连续铸轧生产出的3003D与熔铸生产出的3003D金相组织相同。同时本发明生产的板材性能稳定，可以广泛用在汽车电池材料以及新能源领域。
附图说明
图1是熔铸生产的铸锭3003D金相图(a：上边缘，b：肋部，c：下边缘)；
图2是采用本发明所述连续铸轧法制备的铸轧3003D金相图(a：上边缘，b：中间，c：下边缘)；
图3是采用本发明所述连续铸轧法制备的铸轧卷均质后金相图(a：上边缘，b：中间，c：下边缘)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的一种连续铸轧法生产3003D板材的方法，包括以下步骤：
(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.4～0.55重量％，Si的含量为0.15～0.25重量％，Cu的含量为0.05～0.15重量％，Mn的含量为1.15～1.25重量％，Mg的含量≤0.025重量％，Zn的含量≤0.025重量％，Zr的含量≤0.06重量％，Ti的含量为0.02～0.03重量％，余量为Al；
(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、过滤；
(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中轧辊辊径为845～855mm，铸轧区长度为40～50mm，铸轧速度为550～650mm/min，前箱温度为675～685℃；
(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。
由于熔铸生产3003D，工艺复杂且能耗高，因此发明人致力于采用一种工艺更加简单、能耗较少的方法生产一种3003D新材料，扩展3003D在其他方面的应用。本发明发明人通过研究发现，可以采用连续铸轧法生产3003D板材，不仅工艺简单、能耗少，而且连续铸轧生产出的3003D与熔铸生产出的3003D金相组织相同，得到的3003D板材性能稳定，适合在汽车电池材料中使用。
在具体实施方式中，在步骤(1)中，熔炼炉的温度为720～760℃，例如可以为720℃、725℃、730℃、735℃、740℃、745℃、750℃、755℃或760℃。
在优选实施方式中，在步骤(1)中，熔炼炉的温度为730～750℃。
在本发明所述方法中，3003D板材的化学成分必须满足一定的要求。在优选实施方式中，在步骤(1)中，将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.44～0.50重量％，Si的含量为0.17～0.23重量％，Cu的含量为0.06～0.12重量％，Mn的含量为1.17～1.23重量％，Mg的含量≤0.02重量％，Zn的含量≤0.02重量％，Zr的含量≤0.05重量％，Ti的含量为0.024～0.026重量％，余量为Al。调整合金铝液的化学成分按照常规操作进行。
在具体实施方式中，在步骤(2)中，所述精炼温度为715～740℃，例如可以为715℃、720℃、725℃、730℃、735℃或740℃。
在优选实施方式中，在步骤(2)中，所述精炼温度为720～730℃。
在本发明所述方法中，所述过滤方式可以为本领域的常规操作。在优选实施方式中，在步骤(2)中，所述过滤采用泡沫陶瓷过滤片进行过滤。
在本发明所述方法中，连续铸轧的操作工艺对制备的3003D板材的性能和金相组织有重要的影响。
在具体实施方式中，在步骤(3)中，所述铸轧区长度可以为40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm或50mm。
在优选实施方式中，在步骤(3)中，所述铸轧区长度为44～48mm。
在具体实施方式中，所述铸轧速度可以为550mm/min、560mm/min、570mm/min、580mm/min、590mm/min、600mm/min、610mm/min、620mm/min、630mm/min、640mm/min或650mm/min。
在优选实施方式中，在步骤(3)中，所述铸轧速度为550～600mm/min。
在具体实施方式中，所述前箱温度可以为675℃、676℃、677℃、678℃、679℃、680℃、681℃、682℃、683℃、684℃或685℃。
在优选实施方式中，在步骤(3)中，所述前箱温度为675～680℃。
本发明第二方面提供了一种前文所述的方法制备的3003D板材在汽车电池材料中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，熔炼炉的温度为730℃，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.47重量％，Si的含量为0.2重量％，Cu的含量为0.09重量％，Mn的含量为1.2重量％，Mg的含量≤0.02重量％，Zn的含量≤0.02重量％，Zr的含量≤0.05重量％，Ti的含量为0.025重量％，余量为Al；
(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、泡沫陶瓷过滤片过滤，所述精炼温度为730℃；
(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中，轧辊辊径为850mm，铸轧区长度为46mm，铸轧速度为600mm/min，前箱温度为680℃；
(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。
图2和图3分别为实施例1制备的铸轧3003D金相图和铸轧卷均质后金相图，可以看出，采用本发明所述连续铸轧法制备的产品晶粒大小符合要求，合金内部没有偏析，金相组织与熔铸生产出的3003D金相组织(图1)相同。
实施例2
(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，熔炼炉的温度为750℃，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.44重量％，Si的含量为0.23重量％，Cu的含量为0.06重量％，Mn的含量为1.23重量％，Mg的含量≤0.015重量％，Zn的含量≤0.015重量％，Zr的含量≤0.05重量％，Ti的含量为0.024重量％，余量为Al；
(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、泡沫陶瓷过滤片过滤，所述精炼温度为720℃；
(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中，轧辊辊径为850mm，铸轧区长度为48mm，铸轧速度为550mm/min，前箱温度为675℃；
(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。
实施例3
(1)将铝锭加入熔炼炉中熔化，熔炼炉的温度为740℃，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.5重量％，Si的含量为0.17重量％，Cu的含量为0.12重量％，Mn的含量为1.17重量％，Mg的含量≤0.018重量％，Zn的含量≤0.02重量％，Zr的含量≤0.055重量％，Ti的含量为0.026重量％，余量为Al；
(2)将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、泡沫陶瓷过滤片过滤，所述精炼温度为725℃；
(3)合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中，轧辊辊径为850mm，铸轧区长度为44mm，铸轧速度为650mm/min，前箱温度为685℃；
(4)将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材。
实施例2和实施例3制备的铸轧3003D金相图和铸轧卷均质后金相图与实施例1相同，在此不再赘述。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种连续铸轧法生产3003D板材的方法，其特征在于，所述3003D板材应用于汽车电池材料中，所述方法的步骤如下：
（1）将铝锭加入熔炼炉中熔化，然后将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.4~0.55重量%，Si的含量为0.15~0.25重量%，Cu的含量为0.05~0.15重量%，Mn的含量为1.15~1.25重量%，Mg的含量≤0.025重量%，Zn的含量≤0.025重量%，Zr的含量≤0.06重量%，Ti的含量为0.02~0.03重量%，余量为Al；
（2）将合金液转入静置炉，静置、精炼、除气、过滤；
（3）合金液由铸嘴进入铸轧机进行连续铸轧成板坯，其中轧辊辊径为845~855mm，铸轧区长度为40~50mm，铸轧速度为550~650mm/min，前箱温度为675~685℃；
（4）将所述板坯通过导向辊传送至卷取机卷成卷材；
其中，在步骤（1）中，熔炼炉的温度为720~760℃；
在步骤（2）中，所述精炼温度为715~740℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，熔炼炉的温度为730~750℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，将合金铝液的化学成分调整为：Fe的含量为0.44~0.50重量%，Si的含量为0.17~0.23重量%，Cu的含量为0.06~0.12重量%，Mn的含量为1.17~1.23重量%，Mg的含量≤0.02重量%，Zn的含量≤0.02重量%，Zr的含量≤0.05重量%，Ti的含量为0.024~0.026重量%，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述精炼温度为720~730℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述过滤采用泡沫陶瓷过滤片进行过滤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述铸轧区长度为44~48mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述铸轧速度为550~600mm/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述前箱温度为675~680℃。
9.权利要求1-8中任意一项所述的方法制备的3003D板材在汽车电池材料中的应用。
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