Способ изготовления ленты из сплавов алюминия

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в производстве листовых полуфабрикатов из сплавов алюминия. Предложен способ изготовления ленты из сплавов алюминия, включающий гомогенизацию слитка после полунепрерывного литья, горячую прокатку, холодную прокатку при закритических степенях обжатия ленты, рентгеновский анализ кристаллографической текстуры ленты и рекристаллизационный отжиг рулона ленты при оптимальной температуре в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, при этом рентгеновский анализ кристаллографической текстуры проводят по соотношению интенсивностей I двух интерференционных линий (220) и (200) на контрольных образцах ленты, выделенных после холодной прокатки и рекристаллизационного отжига рулона в температурном интервале первичной рекристаллизации, а оптимальную температуру рекристаллизации определяют по уравнению: а+bln(I₂₂₀/I₂₀₀) +c[ln(I₂₂₀/I₂₀₀)]²=0, где а, b, с - коэффициенты регрессии в корреляции между величинами фестонистости Ф и ln (I₂₂₀/I₂₀₀), а значение ln(I₂₂₀/I₂₀₀) соответствует величине Ф, стремящейся к нулю, и зависимости ln(I₂₂₀/I₂₀₀)= f(t), где t - температура рекристаллизационного отжига в температурном интервале первичной рекристаллизации. Изобретение позволяет снизить анизотропию и интенсифицировать операцию холодной штамповки ленты по сравнению с известными производственными способами. 1 з.п.ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству листовых полуфабрикатов из деформируемых сплавов алюминия.

Известен способ изготовления ленты из алюминия (патент РФ 2113922, МПК В 21 В 3/00, МПК C 22 F 1/04, опубл. 27.06.1998), включающий гомогенизацию, горячую прокатку, холодную прокатку со степенью деформации не менее 90% и низкотемпературный рекристаллизационный отжиг ленты при температуре 220-300^oС.

Однако известный способ характеризуется довольно высокой анизотропией ленты из-за формирования при отжиге кристаллографической текстуры рекристаллизации и, как следствие, значительной фестонистостью полуфабриката при штамповке. Образование фестонистости, особенно при глубокой вытяжке катаного полуфабриката, требует дополнительной обработки изделий: срезания кромки, увеличения размеров заготовки и приводит к росту производственных отходов, что не позволяет интенсифицировать операцию штамповки.

Более близким техническим решением является способ изготовления ленты из сплавов алюминия, изложенный в работе (Арышенский В.Ю. и др. Сборник трудов Международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию Самарского металлургического завода. Новые направления развития производства и потребления алюминия и его сплавов. - С.: НПО СГАУ, 2000, с. 78-90). Он состоит в гомогенизации слитка полунепрерывного литья, горячей прокатке, холодной прокатке при закритических степенях обжатия, включая деформацию не менее 90%, рентгеноструктурном анализе кристаллографической текстуры и рекристаллизационном отжиге рулонов при оптимальной температуре в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава.

Однако и этот способ не обеспечивает условий, при которых в структуре ленты формируется оптимальное соотношение объемов текстур прокатки и рекристаллизации, соответствующее наименьшей фестонистости ленты при последующей холодной штамповке. Причина состоит в том, что текстурный анализ методом построения и обработки полюсных фигур, являющийся частью содержания способа, недостаточно чувствителен к преобразованию текстуры прокатки в текстуру рекристаллизации.

Поставлена задача разработать такой способ изготовления ленты из сплавов алюминия, который позволит снизить анизотропию ленты и интенсифицировать процесс операции холодной штамповки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе изготовления ленты из сплавов алюминия, содержащем гомогенизацию слитка полунепрерывного литья, горячую прокатку, холодную прокатку при закритических степенях обжатия, рентгеноструктурный анализ кристаллографической текстуры и рекристаллизационный отжиг рулонов ленты при оптимальной температуре в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, согласно изобретению рентгеновский анализ кристаллографической текстуры проводят по соотношению интенсивностей I двух интерференционных линий (220) и (200) на контрольных образцах ленты, выделенных после холодной прокатки и отожженнных в температурном интервале первичной рекристаллизации, а оптимальную температуру отжига рулона определяют по уравнению: а+bln(I₂₂₀/I₂₀₀)+с[ln(I₂₂₀/I₂₀₀)]²=0, где a, b, с - коэффициенты регрессии в корреляции между величинами фестонистости Ф и ln (I₂₂₀/I₂₀₀), значению ln (I₂₂₀/I₂₀₀), соответствующему величине Ф, стремящейся к нулю, и зависимости In (I₂₂₀/I₂₂₀)=f(t), где t - температура отжига контрольных образцов в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, причем величину Ф находят по результатам испытаний тех же контрольных образцов на глубокую вытяжку.

Поставленная задача решается также благодаря тому, что температурный интервал первичной рекристаллизации в сплаве определяют по перегибам зависимости ln(I₂₂₀/I₂₀₀)=f(t).

Отличительный признак "рентгеновский анализ... проводят по соотношению интенсивностей I. ..линий..." необходим для получения количественной характеристики кристаллографической текстуры, более чувствительной к изменению характера текстуры ленты в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, нежели абсолютная интенсивность линий, используемая в качестве характеристики текстуры в способе-прототипе. Величина (I₂₂₀/I₂₀₀) в температурном интервале первичной рекристаллизации сплавов алюминия изменяется в 4-9 раз, тогда как абсолютная интенсивность - на несколько десятков процентов. Благодаря возросшей чувствительности текстурного анализа легче определить оптимальное соотношение объемов текстур прокатки и рекристаллизации, соответствующее наименьшей фестонистости ленты при последующей холодной ее штамповке. Этот признак для решения поставленной задачи не был использован ранее, судя по известным авторам и заявителю источникам информации.

Отличительный признак "...на контрольных образцах ленты, выделенных после холодной прокатки и отожженых в температурном..." необходим для того, чтобы весь рулон ленты сплава не оказался забракованным. Именно по контрольным образцам определяют оптимальную температуру отжига рулона. Этот признак не применяли ранее для нахождения корреляции между величинами Ф и (I₂₂₀/I₂₀₀₎, без которой невозможно решить поставленную задачу.

Отличительный признак ". ..оптимальную температуру отжига рулона определяют по уравнению"... обеспечивает прямое решение поставленной задачи.

Отличительный признак ". ..величину Ф находят по результатам испытаний тех же. .. образцов..." учитывает фактор возможной неоднородности структуры и, следовательно, фестонистости по ширине и длине ленты, что также способствует решению поставленной задачи. К тому же без результатов определения фестонистости решить поставленную задачу невозможно.

Признак "...температурный интервал... определяют по перегибам зависимости. . . " также соответствует решению поставленной задачи, ибо оценка температурного интервала первичной рекристаллизации сплава в текстурированном полуфабрикате другим методом исследования, нежели метод текстурного анализа, внесет в определение большую ошибку. К этому нужно добавить, что отжиг рулона вне температурного интервала первичной рекристаллизации сплава и не требуется. Поэтому перегибы названной в признаке температурной зависимости сужают область оптимальной температуры.

Таким образом, все отличительные признаки являются необходимыми и достаточными для решения поставленной задачи и соответствуют критерию новизны и изобретательскому уровню.

Сущность предложения подробно рассматривается на примере изготовления ленты из сплава алюминия 3104.

Слиток сплава после полунепрерывного литья разрезали на заготовки и подвергали их гомогенизационному отжигу. Охладив заготовку после гомогенизации до температуры 480-500^oС, прокатывали ее сначала до толщины 50 мм, затем - до толщины 2,5...2,8 мм. Температура горячекатаного листа толщиной 2,5...2,8 мм на выходе стана составляла 320-360^oС. По остывании листа его прокатывали до толщины 0,28. . .0,30 мм на стане холодной прокатки. Степень деформации холоднокатаной ленты составляла 88...91%.

Для нахождения оптимальной температуры рекристаллизационного отжига рулона холоднокатаной ленты предпринимали следующие воздействия на объект.

Прежде всего из ленты вырезали образцы для текстурного анализа и испытаний на глубокую вытяжку. Образцы для текстурного анализа отжигали при температурах в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава 3104. Текстурный анализ проводили по соотношению интенсивностей двух ренгеновских интерференционных линий (220) и (200). По результатам рентгенографирования строили зависимость ln(I₂₂₀/I₂₀₀)=f(t).

Испытания на вытяжку осуществляли на прессе Эриксена. Полученные значения фестонистости сводили в график зависимости Ф=f(t).

По зависимостям ln(I₂₂₀/I₂₀₀)=f(t) и Ф=f(t) посредством математической обработки полученных результатов находили корреляцию между величинами ln(I₂₂₀/I₂₀₀) и Ф. Для сплава 3104 такую корреляцию с достаточной точностью представляет многочлен второй степени. Ф= 0,49-0,73 ln(I₂₂₀/I₂₀₀)+1,63 [ln(I₂₂₀/I₂₀₀)]².

При величине Ф, стремящейся к нулю, нашли значение ln (I₂₂₀/I₂₀₀), соответствующее оптимальному соотношению объемов текстур прокатки и рекристаллизации в ленте. По этому значению и зависимости Ф=f(t) определили оптимальную температуру рекристаллизационного отжига холоднокатаного рулона. Для сплава 3104 такая температура составляет 300±5^oС. У стаканчиков, полученных глубокой вытяжкой из контрольных образцов ленты после отжига при температуре 300^oС, формируются практически ровные кромки, не требующие обработки резанием, чем и достигается решение поставленной задачи.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления ленты из сплавов алюминия обеспечивает уменьшение анизотропии листового полуфабриката благодаря формированию оптимального соотношения объемов кристаллографических текстур прокатки и рекристаллизации и способствует тем самым интенсификации холодной листовой штамповки - в отличие от известных способов, в том числе прототипа.

Формула изобретения

1. Способ изготовления ленты из сплавов алюминия, включающий гомогенизацию слитка после полунепрерывного литья, горячую прокатку, холодную прокатку при закритических степенях обжатия ленты, рентгеновский анализ кристаллографической текстуры ленты и рекристаллизационный отжиг рулона ленты при оптимальной температуре в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, отличающийся тем, что рентгеновский анализ кристаллографической текстуры проводят по соотношению интенсивностей I двух интерференционных линий (220) и (200) на контрольных образцах ленты, выделенных после холодной прокатки и рекристаллизационного отжига рулона в температурном интервале первичной рекристаллизации, а оптимальную температуру рекристаллизационного отжига рулона определяют по уравнению

а+bln(I₂₂₀/I₂₀₀)+c[ln(I₂₂₀/I₂₀₀)]²=0,

где а, b, с - коэффициенты регрессии в корреляции между величинами фестонистости Ф и l n (I₂₂₀/I₂₀₀),

значение l n(I₂₂₀/I₂₀₀), соответствующее величине Ф, стремящейся к нулю, и зависимости l n(I₂₂₀/I₂₀₀)=f(t),

где t - температура рекристаллизационного отжига контрольных образцов в температурном интервале первичной рекристаллизации сплава, причем величину Ф находят по результатам испытаний тех же контрольных образцов на глубокую вытяжку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температурный интервал первичной рекристаллизации в сплаве определяют по перегибам зависимости

l n(I₂₂₀/I₂₀₀)=f(t).