一種建築裝飾用鋁帶的製備方法與流程
2023-09-10 00:31:35 1
本發明屬於鋁加工技術領域，尤其是一種建築裝飾用鋁帶的製備方法。
背景技術：
3004合金是一種非常適用於建築裝飾材料的鋁合金產品，以其強度適中、耐腐蝕、耐漬、易於折彎焊接加工等優點，被普遍認可作為建築設計使用壽命50年以上的屋面、外牆材料。但由於受到技術能力的限制，目前國內3004合金建築裝飾材料只能採用製造成本較高的熱軋坯料生產，存在著生產成本高、製造周期長等缺點。
熱軋3004合金製備建築裝飾用鋁帶的常規工藝流程是：熔煉鑄造→熱軋→冷軋→清洗切邊→成品退火→拉矯倒卷→檢查包裝，3004合金建築裝飾用鋁帶的常規工藝中各工序簡述如下：
一、熔煉鑄造：
常規3004合金熔鑄採用直冷鑄錠工藝，熔煉時採用含量99.7％以上的鋁錠、固體廢料或含量99.7％以上的鋁錠、固體廢料及10～30％重量的電解鋁液為原料放入熔煉爐內進行熔煉，通過合金成分配置、鋁熔體處理等工序以保證熔體質量，熔體的化學成分應符合國標gb/t3190-2012中對3004合金成分之要求且參見下表。熔煉爐溫控制在750±5℃範圍內，氫含量控制在0.15ml/100g·al以下，鑄造時採用旋轉吹氣法進行在線除氣，過濾採用30ppi單級過濾，變質劑採用al-5ti-b，鋁熔體通過鑄模形成400～600mm厚的鑄錠。
二、熱軋：
先將上述熔鑄加工的鑄錠鋸頭銑面再重新加熱，在480～520℃條件下保溫20～25小時，再將加熱後的鑄錠通過大加工量的粗軋機開坯多道次軋制至6～8mm厚熱軋鋁卷並轉入冷軋工序。
三、冷軋：
經多道次冷軋將6～8mm厚熱軋鋁卷冷軋到0.7～1.0mm厚鋁帶，每道次加工率控制在20～35％之間。軋制時要求注意清擦導路中的各根導輥，防止鋁帶表面有印痕、粘傷等缺陷。成品道次軋制時必須更換工作輥，清擦導路中的每一個輥子，支撐棍表面不行必須更換支撐輥；對鋁帶表面進行檢查，不允許有擦傷、劃傷、周期行印痕、亮條及色差等任何影響使用的表面缺陷。
四、清洗切邊：
清洗切邊時必須清擦導路中的各個導輥，用酒精或丙酮清擦各個導輥，確保鋁卷表面不能有印痕、粘鋁、擦傷、劃傷，端面不允許有毛刺、塔形、荷葉邊、邊部小碎浪等，中間切邊錯層必須小於2mm。
清洗時要控制水溫水壓和清洗速度，保證清洗質量，避免退火後鋁帶表面出現黃油斑，同時觀察板帶表面是否存在軋制工序造成的印痕、亮條、色差等表面質量缺陷。
五、成品退火：
成品退火檢查來料端面狀況，各鋁帶卷之間是否有碰卷現象。成品退火工藝為：3h升溫到330℃，再在330℃的退火溫度下退火30～40h。退火出爐後料不能下料架。退火後物料必須完全冷透再轉下工序。
六、拉矯倒卷：
拉矯倒卷時必須清擦導路中的各個導輥，確保鋁卷表面在倒卷過程中不出現印痕、粘鋁、擦傷、劃傷等問題；根據來料板型情況對延伸率進行適當調整，確保板帶不存在邊浪、中浪、肋浪等板型缺陷。對拉矯工序頭尾廢料在成品拉矯倒卷過程中甩掉。
七、檢查和包裝；
成品檢查時主要檢查鋁帶厚度、寬度不得超過公差範圍，端面不得有毛刺、翻邊，撞傷，錯層不得超過0.5mm。套筒規格、材質必須符合客戶要求，套筒兩邊伸出鋁箔端面各為5mm。要求做到抗拉強度達到220mpa、90°折彎不裂，合格後按照建築裝飾用鋁帶的包裝要求包裝。
雖然該工藝製備的鋁帶其抗拉強度可以達到220mpa、90°折彎不裂，但存在生產工序多，生產周期長，成本高等問題。現今由於市場競爭激烈，此種產品加工費不斷下滑，且存在訂單要求批量大，交貨周期短等現象，因此尋求一種能進行大批量生產，縮短交貨期，且能降低生產成本的製備方法成為目前生產3004合金建築裝飾用鋁帶的重要研究課題。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供了一種建築裝飾用鋁帶的製備方法，先將電解鋁液和鋁錠、鋁合金固體廢料熔煉成鋁熔體採用連鑄連軋工藝生產3～5mm厚鋁卷，再通過冷軋、中間退火、冷軋、拉矯清洗以及成品退火等工序技術參數的合理設置，從而實現採用電解鋁液直接熔煉、連鑄連軋工藝直接大批量生產3004合金坯料，縮短工藝流程，降低生產成本，製備出的建築裝飾用鋁帶其抗拉強度達到220～240mpa，延伸率≥10％且90°折彎不裂。
為了實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：
一種建築裝飾用鋁帶的製備方法，該製備方法先將電解鋁液和鋁錠以及鋁合金固體廢料熔煉成鋁熔體，再通過連鑄連軋製備出3～5mm厚鋁卷，然後經過冷軋-中間退火-冷軋→清洗切邊→成品退火→拉矯倒卷→檢查包裝工藝製備出建築裝飾用鋁帶，其中清洗切邊、拉矯倒卷和檢查包裝按常規工藝進行，其特徵是：
1)熔煉鋁熔體：
將80～90％重量份的電解鋁液和10～20％重量份且鋁含量≥99.7％的鋁錠和鋁合金固體廢料一同放入熔煉爐中進行熔煉製備出鋁熔體，熔煉爐溫控制在750±5℃範圍內，熔煉時鋁熔體的化學成分經檢測應符合下表要求，並要求除氣、除渣乾淨且充分攪拌均勻以保證鋁熔體的質量；
2)通過連鑄連軋工藝製備出3～5mm厚鋁卷：
連鑄造時通過由耐高溫的無機非金屬材料加工成型的鑄嘴將鋁熔體等量、勻速的注入兩根相向旋轉的鋼帶內，而兩根鋼帶外側與循環冷卻水相連接，鋁液中的熱量通過鋼帶及冷卻水被帶走，連鑄時鋁熔體的溫度保持在685±10℃範圍，連鑄速度控制在8～11m/min，連鑄的鑄坯厚度控制在19±1mm，要求通過調整冷卻水的壓力和流量，確保鑄坯溫度控制在520～580℃範圍；
連鑄後的鑄坯直接進入三連軋機進行連軋，連軋的第一道次軋制加工率控制在50～60％且軋制入口溫度控制在420～500℃而出口溫度控制在360～420℃，連軋的第二道次軋制加工率控制在25～35％且軋制入口溫度控制在330～390℃而出口溫度控制在290～360℃，連軋的第三道次加工率控制在20～33％且入口溫度控制在250～320℃而出口溫度控制在220～250℃，經第三道次加工製備出3～5mm厚鋁卷，連軋時採用乳化液進行潤滑和冷卻；
3)冷軋-中間退火-冷軋：
將上述3～5mm厚鋁卷直接上冷軋機組軋制出0.7～1.0mm厚鋁帶，各道次的冷軋分配方案是：3.0～5.0mm→2.1～3.6mm→中間退火→1.55～2.5mm→1.1～1.8mm→0.85～1.35mm→0.7～1.0mm，其中3.0～5.0mm→2.1～3.6mm的道次加工率控制在25～35％之間，中間退火後2.1～3.6mm→1.55～2.5mm的道次加工率控制在30～35％之間，其餘各道次加工率控制在20～30％之間，各道次軋制過程採用軋制油進行潤滑和冷卻，各道次軋制時要求注意清擦導路中的各根導輥以防止鋁板表面有印痕、粘傷等缺陷，0.85～1.35mm→0.7～1.0mm道次軋制時必須更換工作輥並清擦導路中的每一個輥子且支撐棍表面不行必須更換支撐輥，各道次軋制時對鋁帶表面進行檢查，不允許有擦傷、劃傷、周期行印痕、亮條及色差等任何影響使用的表面缺陷；
上述中間退火方式是：在240℃保溫4h，3h升溫到530℃退火10h，再在460℃溫度下退火5h，然後將爐溫降至170℃時出爐，中間退火時應檢查鋁帶卷端面狀況，檢查封頭是否採用高溫膠帶且是否牢固，各鋁帶卷之間是否有碰卷現象，檢查退火爐的循環風機罩上是否粘有鋁末，有則必須清理乾淨鋁末才可進入退火爐；
4)成品退火：
成品退火方式是：3h升溫至260℃並在260℃退火溫度下退火30～40h，成品退火的其它方式參照中間退火，退火出爐後鋁帶卷不能下料架並在室溫下完全冷透；
經成品退火後的0.7～1.0mm厚鋁帶，經檢測其抗拉強度需達到220～240mpa，延伸率≥10％且90°折彎不裂。
由於採用如上所述技術方案，本發明產生如下積極效果：
1、本發明熔煉時採用80～90％重量份的電解鋁液和10～20％重量份且鋁含量≥99.7％的鋁錠一同放入熔煉爐中進行熔煉，同時通過高溫電解鋁液的胎包精煉技術以及改進熔煉爐內的精煉工藝，如增加靜置時間、短時間多次精煉等工藝，保證了鋁熔體質量，從而實現鋁熔體直接通過連鑄連軋來縮短工藝流程，與常規工藝相比省去了鋁錠的鑄造和二次重熔過程，經測算：可以減少鋁液鑄成鋁錠過程中0.4～0.5％的鋁損和鋁錠二次重熔過程中2～4％的鋁的燒損，節約了能源，提高了生產效率和成品率。
2、通過連鑄連軋直接製備3～5mm厚鋁卷，與傳統的直冷鑄錠熱軋工藝相比，哈茲列特連鑄連軋省去了傳統熱軋合金大板錠鑄造、錠坯鋸頭銑面再重新加熱、大加工量的粗軋機開坯軋制等多道環節，節能降耗，減少二氧化碳排放，節約成本，具有明顯的經濟效益和社會效益。
3、熱軋3004合金建築裝飾用鋁帶是將6-8mm厚的熱軋料軋制到0.7～1.0mm厚之間，清洗切邊退火拉矯。而本發明比傳統生產工藝可減少冷軋工序2～4個道次，大大的提高了冷軋機組的生產效率的同時，可降低生產成本100元/噸以上。
具體實施方式
本發明是一種建築裝飾用鋁帶的製備方法，本發明先將電解鋁液和鋁錠熔煉成鋁熔體並通過連鑄連軋製備出3～5mm厚鋁卷，再通過冷軋-中間退火-冷軋、箔軋以及成品退火等工序技術參數的合理設置，從而製備出建築裝飾用鋁帶，縮短了工藝流程，降低了生產成本。
本發明總的製備方法是：熔煉鋁熔體→通過連鑄連軋製備出3～5mm厚卷→冷軋-中間退火-冷軋→清洗切邊→成品退火→拉矯倒卷→檢查包裝工藝製備出3004合金建築裝飾用鋁帶，其中清洗切邊、拉矯倒卷和檢查包裝按常規工藝進行。
通過下述實施例可以更詳細的解釋本發明，未述部分參見背景技術相關內容，本發明並不局限於下述實施例，公開本發明的目的旨在保護本發明範圍內的一切變化和改進。
一、電解鋁液直接製備鋁熔體：
將80～90％重量份的電解鋁液和10～20％重量份且鋁含量≥99.7％的鋁錠和鋁合金固體廢料一同放入熔煉爐中進行熔煉製備出鋁熔體，熔煉爐溫控制在750±5℃範圍內，熔煉時鋁熔體的化學成分經檢測應符合下表要求，並要求進行除氣、除渣乾淨且充分攪拌均勻以保證鋁熔體的質量。
二、通過連鑄連軋工藝製備出4mm厚鋁卷：
連鑄造時通過由耐高溫的無機非金屬材料加工成型的鑄嘴將鋁熔體等量、勻速的注入兩根相向旋轉的鋼帶內，而兩根鋼帶外側與循環冷卻水相連接，鋁液中的熱量通過鋼帶及冷卻水被帶走，連鑄時鋁熔體的溫度保持在685℃範圍，連鑄速度控制在8.5m/min，連鑄的鑄坯厚度控制在19mm，要求通過調整冷卻水的壓力和流量，確保鑄坯溫度控制在554℃範圍。
連鑄後的鑄坯直接進入三連軋機進行連軋，連軋的第一道次軋制加工率控制在50％且軋制入口溫度控制在490℃而出口溫度控制在420℃，連軋的第二道次軋制加工率控制在32％且軋制入口溫度控制在390℃而出口溫度控制在330℃，連軋的第三道次加工率控制在33％且入口溫度控制在300℃而出口溫度控制在225℃，經第三道次加工製備出4mm厚鋁卷，連軋時採用乳化液進行潤滑和冷卻。
三、冷軋-中間退火-冷軋：
將上述4mm厚鋁卷直接上冷軋機組軋制出0.86mm厚鋁帶，各道次的冷軋分配方案是：4mm→3.0mm→中間退火→2.0mm→1.55mm→1.15mm→0.86mm，各道次軋制過程採用軋制油進行潤滑和冷卻，各道次軋制時要求注意清擦導路中的各根導輥以防止鋁板表面有印痕、粘傷等缺陷，最後至0.86mm道次軋制時必須更換工作輥並清擦導路中的每一個輥子且支撐棍表面不行必須更換支撐輥，各道次軋制時對鋁帶表面進行檢查，不允許有擦傷、劃傷、周期行印痕、亮條及色差等任何影響使用的表面缺陷。
上述中間退火方式是：在240℃保溫4h，3h升溫到530℃退火10h，再在460℃溫度下退火5h，然後將爐溫降至170℃時出爐，中間退火時應檢查鋁帶卷端面狀況，檢查封頭是否採用高溫膠帶且是否牢固，各鋁帶卷之間是否有碰卷現象，檢查退火爐的循環風機罩上是否粘有鋁末，有則必須清理乾淨鋁末才可進入退火爐；
四、清洗切邊的參考方式：
清洗切邊時必須清擦導路中的各個導輥，用酒精或丙酮清擦各個導輥，確保鋁卷表面不能有印痕、粘鋁、擦傷、劃傷，端面不允許有毛刺、塔形、荷葉邊、邊部小碎浪等，中間切邊錯層必須小於2mm。
清洗時要控制水溫水壓和清洗速度，保證清洗質量，避免退火後鋁帶表面出現黃油斑，同時觀察鋁帶表面是否存在軋制工序造成的印痕、亮條、色差等表面質量缺陷。
五、成品退火：
成品退火方式是：3h升溫至260℃並在260℃退火溫度下退火30～40h，成品退火的其它方式參照中間退火，退火出爐後鋁帶卷不能下料架並在室溫下完全冷透。
經成品退火後的0.7～1.0mm厚鋁帶，經檢測其抗拉強度230mpa，最佳抗拉強度甚至可以達到240mpa，延伸率13％且90°折彎不裂。
檢測參考方法是：按照國家標準gb/t228.1-2010《金屬材料拉伸試驗》加工成5倍標準拉伸試樣，電子拉伸在日本島津ags-x1kn精密拉力實驗機上進行，拉伸速度參考值為1mm/min。按照ncca《標準t彎試驗方法》，折彎試驗在wzj-2折彎機上進行。
六、拉矯倒卷的參考方式：
拉矯倒卷時必須清擦導路中的各個導輥，確保鋁帶卷表面在倒卷過程中不出現印痕、粘鋁、擦傷、劃傷等問題；對延伸率進行適當調整可以確保鋁帶不存在邊浪、中浪、肋浪等板型缺陷。對拉矯工序頭尾廢料在成品拉矯倒卷過程中甩掉。
七、檢查和包裝的參考方式：
成品檢查時主要檢查厚度、寬度，不得超過公差範圍，端面不得有毛刺、翻邊、撞傷，錯層不得超過0.5mm。單卷重不能超過合同要求，套筒規格、材質必須符合客戶要求。檢查合格後按照建築裝飾用卷包裝要求包裝。
為了公開本發明的目的而在本文中選用的技術方案或是實施例，當前認為是適宜的，但是應了解的是：本發明旨在包括一切屬於本構思和本發明範圍內的實施例的所有變化和改進。