[发明专利]电解铝液直接铸轧生产低铁低硅3004合金工程化工艺

说明书

技术领域

本发明属于铝加工技术领域，具体地说是涉及一种用电解铝液直接铸轧生产3004合金的新工艺。

背景技术

3004合金属于热处理不强化的铝合金，综合了Al-Mn系二元合金和Al-Mg系二元合金的优点，具有时效软化现象。目前，热轧供坯方式生产3004合金技术已经很成熟，国内外多采用(Dc)铸造的方法先生产铸锭，后经热轧和热处理，最终制成罐材。热轧工艺流程为：铝锭重熔→铸锭→锯切→均匀化→铣面→热轧→冷轧→部分退火→轻度冷轧→完全退火→冷轧→包装。采用热轧生产的3004H₁₉特薄板具有良好的机械特性，适于制造深冲件，但热轧供坯过程中，熔炼时金属烧损为2.5％，切头尾量为6％，铣面量为5.5％，热轧生产7mm厚带材最终成品率约为85％。如果考虑铸锭过程及热轧过程产生的废品，综合成品率仅为80％，因此具有投资大、工序多、运行成本高的不足。

3004铝合金主要用于易拉罐罐体，现有技术中很少采用铸轧法生产，因为铸轧工艺的独特性，导致铸轧材料的抗拉强度、延伸率、制耳率等机械特性难以满足深冲件的生产要求，在深冲时存在易开裂等技术问题。只有有效控制成份含量，优化铸轧生产各环节的工艺参数，才能使工艺更简化、成本更低、性能更优，使铸轧生产取得突破性的重大技术进展。

US5714019(申请号494897)，即WO97/01652专利披露了铸轧生产1-5mm罐体料，合金成分为锰0.8-2.0％、铁0.4-1.5％、镁0.3-1.5％、铜0.1-0.4％、硅≤0.4％，其余为铝；也可以是锰0.2-1.0％、铁0.1-0.5％、镁1.0-3.0％、铜0.2-0.5％、硅≤0.3％，其余为铝。首先铸轧1-5mm的铝合金带，在580°-610℃下退火2-16个小时，冷轧到0.35-0.7mm后在450°-560℃下空气冷却或水冷却淬火1分钟，再冷轧到0.2-0.3mm。

US4517034(申请号483337)、US4526625(申请号483453)及其同族专利GB2123319，披露了连续铸造生产1英寸以下的饮料罐用3004合金，合金成分为锰0.5-1.5％、铁0.1-1.0％、镁0.5-1.5％、硅0.1-0.5％、路0.1-0.4％、铜≤0.25％、锌≤0.25％，其余为铝。首先加热到950°-1150°F均匀化处理，再冷轧至75％后在550°F下去应力退火，然后进行再结晶，最后冷轧至50％。

US3930895(申请号463575)披露了一种用于深冲加工的3004变形铝，其锰含量高达1.6-3％，首先制造出合金熔体，在水冷式轧辊下冷铸出金属坯料，然后加热至950°-1150°F均匀化处理，接着在室温下空气冷却后冷轧，在连续冷铸形变中加工性能和组织性能得到改进，绝大多数的硬相粒子为4-12微米。

JP150283专利披露了在水平双辊下直接连续铸造生产3004的工艺，合金成分为锰≤3.0％、铁＜0.7％、镁0.8-1.3％、铜＜0.25％、硅＜0.3％、锌＜0.25％，其余为铝。合金铝液流经水平铸辊时以10²℃/秒-10⁴℃/秒的速度冷却，形成含有4μm以上厚的(MnFe)Al₆等金属化合物的10mm铝薄板。

CN200810123258.5专利公开了铸轧3004合金深冲材的制造方法，其步骤是：先常规铸轧8.5mm坯料，再冷轧至4.8-5.4mm后进行300-400℃×10-14h退火，然后多道次冷轧至成品厚度，先在180-220℃下保温2-4h，再在380-440℃下保温15-25h。

上述专利虽然都涉及到3004合金的生产工艺，但US4517034、US4526625及其同族专利GB2123319公开的是连续铸造法工艺，US3930895公开的是冷铸法工艺，US5714019公开的是铸轧法，却不是电解铝液直接铸轧生产工艺；CN200810123258.5采用的是常规铸轧，增加了常规退火工序，而没有涉及高温快速退火；而JP150283公开的是水平双辊直接连续铸轧工艺，却没有考虑到铸轧过程中铝液重力与应力的关系，致使合金坯料上下结晶不均匀，影响到后续的冷轧工艺。同时，上述所有专利存在的不足在于铝合金的净化率低，杂质成分太高，直接影响到合金的微观织构及冲压性能，在罐体深冲加工时大量产生裂边、制耳率高等问题，使生产过程无法稳定化开展，造成效率低下、成本浪费。

发明内容