Способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов

 

Способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов, преимущественно фольговой заготовки, для последующей прокатки фольги включает приготовление расплава и нагрев его до температуры не выше 790°С, подачу расплава при 685-730°С в валки-кристаллизаторы с температурой поверхности 45-60°С, последующую пластическую деформацию со степенью 25-45% до достижения толщины заготовки 0,0052-0,01 от минимальной величины диаметра валков-кристаллизаторов, подстуживание до 140-220°С и охлаждение до комнатной температуры со скоростью 2-6 град./час, после чего проводят термическую обработку, последующую холодную прокатку до заданной толщины с относительной степенью деформации в каждом проходе 39-58% и величиной удельных передних и задних натяжений 0,4-2,5 кгс/мм2 с увеличением скорости деформации в каждом последующем проходе по сравнению с предыдущим в 1,45-2,8 раза, а затем проводят отжиг в атмосфере азота при температуре металла 390-500°С с изотермической выдержкой в течение 5-7 ч со скоростью нагрева до нее 25-50 град./ч и последующим ступенчатым охлаждением: сначала с печью до 260-340°С, а затем до комнатной температуры на воздухе. Техническим результатом изобретения является повышение уровня свойств получаемых листов и лент, используемых в качестве фольговой заготовки, а также повышение производительности процесса и повышение выхода годного.

Изобретение относится к термо-механической обработке алюминиевых сплавов, в частности, к изготовлению листов и лент, преимущественно фольговой заготовки для последующей прокатки фольги.

Известен способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов, применяемых в качестве фольговой заготовки для последующей прокатки алюминиевой фольги [1] Способ включает в себя приготовление расплава, получение литой заготовки, ее термическую обработку, горячую и последующую холодную прокатку до заданных размеров и окончательный отжиг. Известный способ не обеспечивает получение фольговой заготовки высокого качества.

Известен способ производства листов и лент из алюминиевых сплавов, в котором проводят термообработку литой заготовки, ее горячую прокатку, охлаждение и последующую холодную прокатку в несколько проходов с последующей термической обработкой [2]. Известный способ также не обеспечивает получение фольговой заготовки высокого качества.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является известный способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов. Способ включает в себя получение полосовой заготовки в валках-кристаллизаторах, ее термическую обработку, последующую холодную прокатку в несколько проходов до заданной толщины и отжиг [3]. Недостаток известного способа заключается в низкой производительности процесса, малом выходе годного и недостаточном качестве получаемых лент и полос, используемых в качестве фольговой заготовки.

Задачей изобретения является повышение уровня свойств получаемых листов и лент, используемых в качестве фольговой заготовки, а также повышения производительности процесса и выхода годного.

Предложенный способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов, преимущественно фольговой заготовки для последующей прокатки фольги, включает отливку сплава в виде полосовой заготовки в валках-кристаллизаторах, термическую обработку, последующую холодную прокатку в несколько проходов до заданной толщины и отжиг, отличающийся тем, что перед отливкой сплава осуществляют приготовление расплава и нагрев его до температуры не выше 790oC, а отливку сплава в виде полосовой заготовки осуществляют путем подачи расплава при 685-730oC и валки-кристаллизаторы с температурой поверхности валков-кристаллизаторов 45-60oC и осуществляют пластическую деформацию металла в процессе кристаллизации со степенью 25-45% до достижения толщины формуемой полосовой заготовки 0,0052-0,01 от минимальной величины диаметра валков-кристаллизаторов, затем полученную полосовую заготовку подстуживают до 140-220oC и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 2-6 град./час, последующую холодную прокатку до заданного размера проводят в несколько проходов с относительной степенью деформации в каждом проходе 39-58% и величиной удельных передних и задних натяжений 0,40-2,5 кгс/мм2, причем скорость деформации в каждом последующем проходе увеличивается по сравнению с предыдущим в 1,45-2,8 раза, а отжиг холоднокатаной ленты осуществляют в атмосфере азота при температуре металла 390-500oC с изотермической выдержкой в течение 5-7 часов, причем нагрев до температуры изотермической выдержки осуществляют со скоростью 25-50 град./час, а охлаждение с температуры изотермической выдержки осуществляют ступенчато: сначала с печью до 260-340oC, а затем до комнатной температуры - на воздухе.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. В плавильной печи готовят расплав алюминиевого сплава. Полученный расплав нагревают до температуры, не превышающей 790oC, и осуществляют подачу расплава в валковый кристаллизатор при 685-730oC, причем температура поверхности валков-кристаллизаторов поддерживается на уровне 45-60oC. В процессе формования заготовки осуществляется пластическая деформация металла со степенью 25-45% до достижения толщины формуемой полосовой заготовки 0,0052-0,01 от минимальной величины диаметра валков-кристаллизаторов. Полученную заготовку подстуживают до 140-220oC, сворачивают в рулон и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 2-6 град./час. После охлаждения до комнатной температуры полученную заготовку подвергают холодной прокатке в несколько проходов с относительной степенью деформации в каждом проходе 39-58% и величиной удельных передних и задних натяжений 0,40-2,5 кгс/мм2, причем скорость деформации в каждом последующем проходе увеличивается по сравнению с предыдущим в 1,45-2,8 раза. После холодной прокатки проводят отжиг фольговой заготовки в атмосфере азота при температуре металла 390-500oC с изотермической выдержкой при этой температуре в течение 5-7 часов, причем нагрев до температуры изотермической выдержки осуществляют со скоростью 25-50 град./час, а охлаждение с температуры изотермической выдержки осуществляют ступенчато, сначала с печью до 260-340oC, а затем до комнатной температуры - на воздухе.

Расплав готовят в плавильной печи, загружая в нее жидкий алюминий, алюминиевые чушки и отходы фольгопрокатного производства. Полученный расплав расшихтовывают до заданного состава сплава и разогревают до температуры, обеспечивающей возможность подачи его в валковый кристаллизатор. Температура расплава не должна превышать 790oC, в противном случае наблюдается интенсивное насыщение расплава газами, приводящее к снижению качества металла.

Процесс формования полосовой заготовки в валках-кристаллизаторах должен осуществляться при температуре металла 685-730oC и температуре поверхности валков-кристаллизаторов 45-60oC. При температуре расплава ниже 685oC и температуре поверхности валков-кристаллизаторов менее 45oC наблюдается захолаживание металла, образование трещин, "скворешен" на формуемой полосе. При завышении температуры расплава более 730oC и превышении температуры поверхности валков-кристаллизаторов более 60oC расплав не успевает полностью закристаллизоваться. Окончательное затвердевание расплава происходит после выхода формуемой полосы из валков-кристаллизаторов, что приводит к нарушению целостности получаемой полосовой заготовки, полностью приводящей ее к непригодности для дальнейшей прокатки.

Величина пластической деформации металла в процессе кристаллизации со степенью 25-45% обеспечивает формирование структуры, близкой к деформированному состоянию с определенным размером зерна и уровнем механических свойств. Достижение толщины формуемой полосовой заготовки, равной 0,0052-0,01 от минимальной величины диаметра валков-кристаллизаторов в совокупности с величиной пластической деформации, обеспечивает наилучшие условия проработки формуемого материала, способствует формированию в формуемой полосе высокого уровня физико-механических свойств и обеспечивает условия получения фольговой заготовки, обладающей высокими эксплуатационными свойствами.

Температура полосы, выходящей из валков-кристаллизаторов, составляет 220-250oC. Для тогo чтобы избежать увеличения размера зерна и ухудшения за счет этого механических свойств полосовой заготовки, осуществляют подстуживание полосовой заготовки до 140-220oC и при этой температуре сворачивают в рулон. Рулон полосовой заготовки охлаждают с температуры 140-220oC до комнатной температуры со скоростью 2-6 град./час. Температурный диапазон 140-220oC исключает возможность роста размера зерна с одной стороны и обеспечивает снятие внутренних напряжений, способствуя разупрочнению сплава в необходимых пределах. Скорость охлаждения до комнатной температуры в интервале 2-6 град. /час способствует формированию необходимого уровня механических свойств, обеспечивая запас пластичности сплава в процессе его дальнейшей холодной прокатки.

Холодную прокатку полосовой заготовки осуществляют в несколько проходов до заданного размера со степенью деформации 39-58% в каждом проходе. Указанная степень деформации обеспечивает высокую производительность процесса прокатки, заданную точность проката и определяет оптимальный режим прокатки листов и лент из алюминиевых сплавов, обеспечивающий формирование высоких механических свойств фольговой заготовки.

Величина удельных передних и задних натяжений, равная 0,4-2,5 кгс/мм2, обеспечивает в процессе холодной прокатки получение подката с высокими характеристиками планшетности, что положительно сказывается на дальнейшей обработке полученного подката. Увеличение в каждом последующем проходе по сравнению с предыдущим скорости деформации в 1,45-2,8 раза обеспечивает постоянство теплового баланса прокатки и способствует высокой производительности процесса прокатки.

Отжиг холоднокатанной ленты проводят в атмосфере азота, что обеспечивает высокое качество поверхности получаемых листов и лент, используемых в качестве фольговой заготовки для последующей прокатки фольги. Температура изотермической выдержки ниже 390oC в течение менее 5 часов не обеспечивает формирования уровня прочностных и пластических характеристик необходимого для дальнейшей прокатки фольги. Изотермическая выдержка при температуре более 500oC длительностью выше 7 часов приводит к росту размера зерна и снижению технологических свойств листов и лент. Нагрев до температуры изотермической выдержки со скоростью 25-50 град/час обеспечивает достаточно равномерный высокоскоростной подъем температуры и равномерный прогрев всего отжигаемого рулона.

Ступенчатое охлаждение с температуры изотермической выдержки, осуществляемое сначала с печью до 260-340oC, а затем на воздухе до комнатной температуры способствует стабилизации свойств получаемых листов и лент, устраняя возникновение термических напряжений и температурных перепадов по объему рулона, отрицательно сказывающихся на качестве получаемых полуфабрикатов.

Предложенный способ иллюстрируется на следующем примере.

Для получения фольговой заготовки из сплава 8111 готовили расплав алюминия в плавильной печи. В качестве исходного сырья использовали жидкий алюминий марки A5, чушки алюминия марки A5 и отходы гладкой фольги из сплава 8111. После расплавления шихты расплав расшихтовывали до заданного химического состава, нагревали до 770oC и переливали в миксер, откуда расплав по металлопроводу подавали в валки-кристаллизаторы при температуре 692oC. Температуру поверхности валков-кристаллизаторов поддерживали на уровне 52oC. В процессе кристаллизации сплава осуществлялась пластическая деформация металла со степенью 33% до достижения толщины полосовой заготовки 8,0 мм, что составляет 0,0084 от минимальной величины диаметра (951 мм) валков- кристаллизаторов. Полученная полосовая заготовка подстуживается до 155oC, сворачивается в рулон при этой температуре, после чего охлаждается со скоростью 3,5 град./час до комнатной температуры.

После охлаждения полосовую заготовку подвергают холодной прокатке в несколько проходов по следующим режимам: 1 проход - с 8 до 4 мм (величина относительной степени деформации за проход - 50%). Величина переднего удельного натяжения - 0,75 кгс/мм2; заднего удельного натяжения - 0,45 кгс/мм2. Скорость деформации составляет 2,42 сек-1.

2 проход - с 4 до 2,1 мм (величина относительной степени деформации за проход - 47,5%). Величина переднего удельного натяжения - 1,15 кгс/мм2; заднего удельного натяжения - 0,7 кгс/мм2. Скорость деформации 6,56 сек-1 (в 2,7 раза выше, чем в предыдущем проходе).

3 проход - с 2,1 до 1 мм (величина относительной степени деформации за проход - 52%). Величина переднего удельного натяжения - 1,55 кгс/мм2; заднего удельного натяжения - 1,3 кгс/мм2. Скорость деформации 12,7 сек-1 (в 1,93 раза выше, чем скорость деформации в предыдущем проходе).

4 проход - с 1 до 0,57 мм (величина относительной степени деформации за проход - 43%). Величина переднего удельного натяжения - 1,8 кгс/мм2 заднего удельного натяжения - 1,7 кгс/мм2. Скорость деформации - 19,0 сек-1 (в 1,49 раза выше, чем скорость деформации в предыдущем проходе).

Отжиг холоднокатанной ленты проводят в садочных печах. После загрузки рулонов осуществляют продувку объема печи азотом в течение 1,5 часа, а затем осуществляют нагрев садки со скоростью 30 град./час до температуры 450+5oC и проводят изотермическую выдержку в течение 6 часов. После изотермической выдержки осуществляют охлаждение до температуры 300oC с печью и далее - до комнатной температуры - на воздухе. Полученная фольговая заготовка обладает следующим уровнем механических свойств: в= 9,3 кгс/мм2, = 36%. При этом, полученная фольговая заготовка характеризуется равномерной структурой, обеспечивающей стабильный процесс прокатки фольги и высокий уровень выхода годного.

Использование оптимальных режимов изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов способствует получению более высокого уровня механических свойств. Например, лента толщиной 0,57 мм из сплава 8111, полученная по оптимальным режимам прокатки обладает следующим уровнем свойств: в= 10,2-10,5 кгс/мм2, = 40-42%. Источники информации 1. Ивао Осаму "Алюминиевая фольга и технология ее производства". "Киндзоку. Киндоки." 1977, 47, N 8, р.36-42.

2. Авторское свидетельство СССР N 1548259, М.кл. C 22 F 1/04, 1988.

3. Авторское свидетельство СССР N 1306484, М.кл. C 22 F 1/04, 1982.

Формула изобретения

Способ изготовления листов и лент из алюминиевых сплавов, преимущественно фольговой заготовки, для последующей прокатки фольги, включающий отливку сплава в виде полосовой заготовки в валках-кристаллизаторах, термическую обработку, последующую холодную прокатку в несколько проходов до заданной толщины и отжиг, отличающийся тем, что перед отливкой сплава осуществляют приготовление расплава и нагрев его до температуры не выше 790oC, а отливку сплава в виде полосовой заготовки осуществляют путем подачи расплава при 685 - 730oC в валки-кристаллизаторы с температурой поверхности валков-кристаллизаторов 45 - 60oC и осуществляют пластическую деформацию металла в процессе кристаллизации со степенью 25 - 45% до достижения толщины формуемой полосовой заготовки 0,0052 - 0,01 от минимальной величины диаметра валков-кристаллизаторов, затем полученную полосовую заготовку подстуживают до 140 - 220oC и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 2 - 6 град/ч, последующую холодную прокатку до заданного размера проводят в несколько проходов с относительной степенью деформации в каждом проходе 39 - 58% и величиной удельных передних и задних натяжений 0,4 - 2,5 кгс/мм2, причем скорость деформации в каждом последующем проходе увеличивается по сравнению с предыдущим в 1,45 - 2,8 раза, а отжиг холоднокатанной ленты осуществляют в атмосфере азота при температуре металла 390 - 500oC с изометрической выдержкой в течение 5 - 7 ч, причем нагрев до температуры изотермической выдержки осуществляют со скоростью 25 - 50 град/ч, а охлаждение с температуры изотермической выдержки осуществляют ступенчато, сначала с печью до 260 - 340oC, а затем до комнатной температуры на воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления из алюминиевых сплавов рабочих поверхностей гладильных подушек

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности, к коррозионно-стойкому сплаву на основе алюминия, способу получения деформированных полуфабрикатов и изделию из него, предназначенных для использования в авиакосмической, судостроительной и автомобильной отраслях промышленности, где важным является вес изделия

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности сплавов систем Al-Mg-Li и Al-Mg-Sc, используемых в качестве обшивочных листов в авиакосмической технике и судостроении, в том числе и в сварных вариантах

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении высоколегированных сплавов, применяемых для получения изделия литьем и обработкой давлением

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств металлов

Изобретение относится к алюминиевому сплаву для механической обработки, содержащему следующие компоненты, мас

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия преимущественно системы Al-Li, предназначенных для применения в качестве конструкционного материала в авиакосмической технике, и способу их термической обработки

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств металлов и может быть использовано при анализе стабильности свойств жаропрочных алюминиевых сплавов при эксплуатации

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве калиброванных прутков

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении широкой номенклатуры поршней двигателей внутреннего сгорания для автомобильного и гусеничного транспорта, авиационной техники, морских и речных судов
Изобретение относится к области термомеханической обработки легких сплавов, может использоваться в машиностроении при изготовлении деталей из тонких листовых сплавов, содержащих бериллий, с целью повышения деформируемости и механических свойств материала
Изобретение относится к термомеханической обработке алюминиевых сплавов и может быть использовано в производстве пластин теплообменных аппаратов, одноразовой посуды и др

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения деформированных полуфабрикатов сложной формы из высокопрочных алюминиевых сплавов и изделий из таких полуфабрикатов в виде шпангоутов, фитингов, балок и т.д

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению антифрикционных сплавов на основе алюминия, и может быть использовано в производстве подшипников
Изобретение относится к термомеханической обработке легких сплавов и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей из тонких листовых материалов, содержащих бериллий

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении полос из алюминиевого сплава
Наверх