CN104259781A - 货运火车车厢用铝合金板材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，包括步骤：熔炼、精炼及除气，铸造，锯切及铣面，加热，热轧，辊式矫直及横切，精密锯切。本发明所述制备方法工艺严谨，制备所得产品耐腐蚀、产品性能好、均匀性好、产品性能稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种铝合金板材的制造方法，尤其涉及一种货运火车车厢用铝合金板材的制造方法。
【背景技术】
轻量化已成为轨道交通运输的发展趋势，铝制货运车是货运车轻量化的有效途径之一，货运火车车厢用铝合金板材在现有技术中存在如下不足之处：工艺粗糙易导致表面擦划伤、粘铝严重，热轧坯料质量不良，产品性能--尤其抗腐蚀性能不稳定，均匀性差，产品性能有待提高。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种工艺严谨、产品性能好、产品性能稳定的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，以解决现有技术中工艺粗糙、产品性能不好、产品性能不稳定的问题。
本发明采用的技术方案是：一种货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，包括如下步骤：
A.熔炼、精炼及除气：按生产5083铝合金铸锭的各项元素成分进行投料并熔炼，熔炼时熔化炉气温度为1100℃，熔体温度应保持在700～750℃之间，转炉温度控制在735～745℃之间，然后转入保温炉进行精炼，精炼温度为720～730℃，精炼气体为氮氯混合气，精炼时间为40min，精炼后静置30min后，加入钛丝，添加量为0.2%，使用氯氩混合气体进行在线除气后，得到Na%≤0.0005%，氢含量≤0.25ml/100gAl的铝材；
B.铸造：将除气后所得铝材转入锻造，在铸造温度为368～378℃，单块铸锭冷却水量为820～1300lpm，铸造速度为45～48mm/min的环境下得到厚度为520～650mm，宽度为1350～2520mm的铸锭；
C.锯切及铣面：用锯切机锯切铸锭头尾夹渣、裂纹及形状不规则的部分切除，并送至铣面机铣面，大面铣面量＞8mm，侧面铣面量＞5mm；
D.加热：将铣面后的铸锭送入加热炉进行加热处理，炉气温度为550～600℃，铸锭的温度为470～500℃，保温2～3小时；
E.热轧：将加热后所得铸锭在开轧温度为450～490℃，终轧温度为360～450℃下进行粗轧，粗轧后转入精轧，精轧开轧温度为350～440℃，经3～5机架连续轧制成成品厚度并卷取，卷取张应力为18～22MPa，终轧温度在235～270℃，经热轧后得到6±0.3mm 厚度的6mm型板材或8±0.4mm厚度的8mm型板材；
F.辊式矫直及横切：将热轧后所得板材经辊式矫直机矫直后得到纵向不平度≤0.3%，横向不平度≤0.4%的6mm型板材，或纵向不平度≤0.2%，横向不平度≤0.4%的8mm型板材，矫直后将板材横切至预定长度；
G.精密锯切：经横切后所得板材送至精密锯床处锯切至成品预定宽度及长度，得到抗拉强度≥305MPa，屈服强度≥215MPa，延伸率≥12％的货运火车车厢用铝合金板材成品。
本发明进一步的技术方案是：在步骤A中所述氮氯混合气体中氯气含量为5～10%。
本发明进一步的技术方案是：在步骤A中所述氮氯混合气体的流量为4～5m3/h。
本发明进一步的技术方案是：在步骤A中所述钛丝的种类为Al5Ti0.2B。
本发明进一步的技术方案是：在步骤D中所述铸锭在加热炉内所待时间≤48h。
本发明进一步的技术方案是：在步骤E中所述精轧是通过穿带成功后，由机架间带材冷却集管喷射乳化液至带材表面进行降温，并配合调整轧机轧制速度，使轧制速度在1～2.5m/s范围内波动。
本发明进一步的技术方案是：步骤G中所述成品预定宽度的公差为±2mm，成品板材两对角线的预定长度公差≤8mm。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明所述制备方法工艺严谨，制备所得产品耐腐蚀、产品性能好、均匀性好、产品性能稳定。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
本发明提供了一种货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，包括如下步骤：
A.熔炼、精炼及除气：按生产5083铝合金铸锭的各项元素成分进行投料并熔炼，熔炼时熔化炉气温度为1100℃，熔体温度应保持在700～750℃之间，转炉温度控制在735～745℃之间，然后转入保温炉进行精炼，精炼温度为720～730℃，精炼气体为氮氯混合气，精炼时间为40min，精炼后静置30min后，加入钛丝，添加量为0.2%，使用氯氩混合气体进行在线除气后，得到Na%≤0.0005%，氢含量≤0.25ml/100gAl的铝材；
优选的，熔体温度为710℃、720℃或730℃，熔体温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向，还会因冒口热量不足，使铸件得不到合理的补缩；熔炼温度过高不仅浪费能源，更严重的是因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，从而导致合金的机械性能的下降，铸造性能和机械加工性能恶化，变质处理的效果削弱，铸件的气密性降低；
优选的，所述5000系列的铝合金铸锭按重量百分比计算，各元素含量为：Si：0.15％，Fe：0.35％，Cu：0.10％，Mn：0.45%～0.80％，Mg：4.3%～4.70％，Cr：0.05～0.2％，Na：≤0.0005％，Zn：0.2％，Ti：0.10％，Be：0.0005%～0.003％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，其余为Al；
在另一优选的方案中，所述5000系列的铝合金铸锭按重量百分比计算，各元素含量为：Si：0.15％，Fe：0.35％，Cu：0.10％，Mn：0.45%，Mg：4.5%，Cr：0.05，Na：≤0.0005％，Zn：0.2％，Ti：0.10％，Be：0.001％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，其余为Al；
在另一优选的方案中，所述5000系列的铝合金铸锭按重量百分比计算，各元素含量为：Si：0.15％，Fe：0.35％，Cu：0.10％，Mn：0.50%～0.70％，Mg：4.40%～4.60％，Cr：0.10％，Na：≤0.0005％，Zn：0.2％，Ti：0.10％，Be：0.003％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％，其余为Al；
B.铸造：将除气后所得铝材转入锻造，在铸造温度为368～378℃，单块铸锭冷却水量为820～1300lpm，铸造速度为45～48mm/min的环境下得到厚度为520～650mm，宽度为1350～2520mm的铸锭；优选的，冷却水量为1000lpm或1100lpm；
C.锯切及铣面：用锯切机锯切铸锭头尾夹渣、裂纹及形状不规则的部分切除，并送至铣面机铣面，大面铣面量＞8mm，侧面铣面量＞5mm；由于半连续铸造的铸锭，表面均不同程度地存在着疏松、缩孔、气孔、夹渣、偏析瘤等缺陷，必须通过铣面机将表面存在缺陷的部分铣掉，如果铣面量过小，则不能很好的将铸锭的缺陷部分去除掉，本实施例中的铣面量控制在上述范围与产品尺寸工艺预定值之间，恰好能将铸锭的缺陷部分去除掉，既不会造成多余的损耗，也不会把铸锭的缺陷带到后续的工序中去；
D.加热：将铣面后的铸锭送入加热炉进行加热处理，炉气温度为550～600℃，铸锭的温度为470～500℃，保温2～3小时；保温2～3小时可保证铸锭从心部到表面的温度均匀，避免后续工序中轧件轧制到心部时由于温度不均匀发生开裂；
E.热轧：将加热后所得铸锭在开轧温度为450～490℃，终轧温度为360～450℃下进行粗轧，粗轧后转入精轧，精轧开轧温度为350～440℃，经3～5机架连续轧制成成品厚度并卷取，卷取张应力为18～22MPa，终轧温度在235～270℃，经热轧后得到6±0.3mm 厚度的6mm型板材或8±0.4mm厚度的8mm型板材；
优选的，精轧终轧温度为245℃或255℃，终轧温度是确保产品力学性能的重要工艺参数，在该终轧温度下能够保证产品具有良好的抗拉强度、屈服强度和延伸率，同时在该温度下轧机所承受的负荷又不会太大，不会对设备造成损伤；
F.辊式矫直及横切：将热轧后所得板材经辊式矫直机矫直后得到纵向不平度≤0.3%，横向不平度≤0.4%的6mm型板材，或纵向不平度≤0.2%，横向不平度≤0.4%的8mm型板材，矫直后将板材横切至预定长度；
G.精密锯切：经横切后所得板材送至精密锯床处锯切至成品预定宽度及长度，得到抗拉强度≥305MPa，屈服强度≥215MPa，延伸率≥12％的货运火车车厢用铝合金板材成品。
步骤A中所述氮氯混合气体中氯气含量为5～10%。
步骤A中所述氮氯混合气体的流量为4～5m3/h。
步骤A中所述钛丝的种类为Al5Ti0.2B。
步骤D中所述铸锭在加热炉内所待时间≤48h；保证铸锭在炉内加热过程中，晶粒不会过于粗大，如果大于48H，晶粒容易长得过于粗大。
步骤E中所述精轧是通过穿带成功后，由机架间带材冷却集管喷射乳化液至带材表面进行降温，并配合调整轧机轧制速度，使轧制速度在1～2.5m/s范围内波动；通过该方式，控制终轧温度在235～270℃。
现有的带材终轧温度控制方式，主要是通过控制轧机的辊缝润滑和轧辊冷却的乳液量以及轧制速度在单机架双卷取轧机上实现的，其缺点在于整卷产品的温度极不均匀，头尾温差大，力学性能不均匀，但本发明步骤E主要是在3～5机架的连轧机组上实现，通过布置在精轧机组机架间的带材冷却集管喷射乳化液至带材表面进行降温，且乳液喷射压力可调，并配合调整轧机轧制速度，头尾温差可控制在±5℃以内，整卷温度均匀性好，使整卷产品的力学性能均匀性得到质的提高。
步骤G中所述成品预定宽度的公差为±2mm，成品板材两对角线的预定长度公差≤8mm。
本发明所述制备方法工艺严谨，制备所得产品耐腐蚀、产品性能好、均匀性好、产品性能稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
A.熔炼、精炼及除气：按生产5083铝合金铸锭的各项元素成分进行投料并熔炼，熔炼时熔化炉气温度为1100℃，熔体温度应保持在700～750℃之间，转炉温度控制在735～745℃之间，然后转入保温炉进行精炼，精炼温度为720～730℃，精炼气体为氮氯混合气，精炼时间为40min，精炼后静置30min后，加入钛丝，添加量为0.2%，使用氯氩混合气体进行在线除气后，得到Na%≤0.0005%，氢含量≤0.25ml/100gAl的铝材；
B.铸造：将除气后所得铝材转入锻造，在铸造温度为368～378℃，单块铸锭冷却水量为820～1300lpm，铸造速度为45～48mm/min的环境下得到厚度为520～650mm，宽度为1350～2520mm的铸锭；
C.锯切及铣面：用锯切机锯切铸锭头尾夹渣、裂纹及形状不规则的部分切除，并送至铣面机铣面，大面铣面量＞8mm，侧面铣面量＞5mm；
D.加热：将铣面后的铸锭送入加热炉进行加热处理，炉气温度为550～600℃，铸锭的温度为470～500℃，保温2～3小时；
E.热轧：将加热后所得铸锭在开轧温度为450～490℃，终轧温度为360～450℃下进行粗轧，粗轧后转入精轧，精轧开轧温度为350～440℃，经3～5机架连续轧制成成品厚度并卷取，卷取张应力为18～22MPa，终轧温度在235～270℃，经热轧后得到6±0.3mm 厚度的6mm型板材或8±0.4mm厚度的8mm型板材；
F.辊式矫直及横切：将热轧后所得板材经辊式矫直机矫直后得到纵向不平度≤0.3%，横向不平度≤0.4%的6mm型板材，或纵向不平度≤0.2%，横向不平度≤0.4%的8mm型板材，矫直后将板材横切至预定长度；
G.精密锯切：经横切后所得板材送至精密锯床处锯切至成品预定宽度及长度，得到抗拉强度≥305MPa，屈服强度≥215MPa，延伸率≥12％的货运火车车厢用铝合金板材成品。
2.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：在步骤A中所述氮氯混合气体中氯气含量为5～10%。
3.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：在步骤A中所述氮氯混合气体的流量为4～5m3/h。
4.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：在步骤A中所述钛丝的种类为Al5Ti0.2B。
5.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：在步骤D中所述铸锭在加热炉内所待时间≤48h。
6.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：在步骤E中所述精轧是通过穿带成功后，由机架间带材冷却集管喷射乳化液至带材表面进行降温，并配合调整轧机轧制速度，使轧制速度在1～2.5m/s范围内波动。
7.如权利要求1所述的货运火车车厢用铝合金板材的制造方法，其特征在于：步骤G中所述成品预定宽度的公差为±2mm，成品板材两对角线的预定长度公差≤8mm。
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