13有色金属轧制2.ppt

1、板带箔材生产工艺,罗晓东,平辊轧制可得产品：板材、带材、箔材。 铝及铝合金厚度等于或小于0.20mm，称为箔材(Foil)，而对于重有色金属等于或小于0.05mm以下方称为箔材。 产品技术条件又称技术标准，技术标准有国家标准(GB)、部级标准(YB)、企业标准(QB)；国际标准(ISO)。,产品技术条件,产品技术标准的内容,（1）产品分类及应用范围 有色金属及合金加工产品，均可按金属及合金系统分类，按金属及合金中的主要组成元素（或按特殊加工方法或按使用要求）分组。 （2） 产品品种 产品品种包括合金牌号、供应状态、规格等。供应状态见表 - 。其中括号内为铝及其合金的状态代号。 （3）技术要求

2、包括：外形尺 趁寸及允许偏差，化学成分，力学性能，物理性能，工艺性能，金相组织，表面质量，内部质量。 此外，对产品的验收规则和试验方法、包装、标志、运输及保管办法等都有具体规定。 技术标准是组织生产、拟定生产工艺和选择设备的依据，检验产品质量的准则。,板带和箔材的供应状态,生产方法,有色金属板带箔材一般采用平辊轧制方法进行生产。 轧制可分为热轧、冷轧及温轧。冷轧热轧一般结合起来使用，热轧用于材料加工的前期阶段，尽量实现较大的变形量，生产冷轧的坯料，再经过随后的冷轧改善其内外质量和尺寸精度，获得所需的合格产品，即通常的冷轧板带。也可只采用热轧而获得最终产品热轧板带。,大多数合金在冷态与热态下均可

3、加工，但一些合金由于各种原因，变形温度类型受到一定限制。例如： （1）室温下塑性较小的金属不宜采用冷轧。例如镁及镁合金往往采用热轧及温轧。 （2）在热变形温度下具有热脆性的金属则不宜采用热轧。例如锡磷青铜(QSn 6.50.1等)，一般工厂采用水平连铸薄卷坯，经均匀化退火后成卷冷轧。 （3）加热时易于沾污、难于保护且其本身又具有良好冷加工性能的金属建议避免热轧。例如钽、铌尽量采用冷轧。 另外，较薄轧件，易于很快冷却，实现热轧比较困难。 （4）脆塑转变温度较高、冷变形极为困难，而热变形又容易氧化的材料，如钨、钼、铬、钛及其合金可以采用温轧。,生产方法,在板带材轧制方式中，冷轧坯料的来源除一般锭坯

4、热轧外，还有连铸连轧法，连续铸轧法之后冷轧及连铸薄卷坯冷轧。 连铸连轧法是指金属在一条作业线上连续通过熔化、铸造、轧制、剪切及卷起等工序而获得板带坯料的生产方法。 连续铸轧法是指液态金属直接在两旋转的轧辊间结晶，并承受一定热变形而获得板带坯料的生产方法，又称为无锭轧制。铸轧法在软铝板带箔坯料生产中应用较普遍。 这两种方法都有生产工序少、周期短、废料少、成品率高、生产效率高、减少能耗等优点。,生产方法,板材轧制方法有块式法和带式法两种方式。 块式法，设备及操作简单，投资少，生产的品种、规格灵活性较大，轧件方向可调、改善组织灵活。但生产率和成品率低，劳动强度大。通常采用单机架进行。只适用于中小型工

5、厂的板材生产。对于中厚板和变断面板，则因为打卷限制，这是唯一的方法。 带式法是一种最广泛的方法，它可采用大铸锭、高速度轧制，金属损失少，生产率和成品率高。而且容易实现生产过程的连续化、自动化和计算机控制。但是，设备较复杂，投资大，建设周期较长，适用于产量大，技术力量较强，品种较单一的大中型工厂。生产宽而薄的板材，带式法因实行张力轧制而显示出优越性。 带式法生产板带材有单机架（可逆式或不可逆式）、双机架及多机架半连轧全连轧几种形式。 箔材：轧制或双合轧制（可轧得小于0.007mm的铝箔）。,生产方法,轧制工艺,制定轧制工艺流程的原则 轧制生产工艺流程主要根据合金特性、产品规格、用途及技术标准、生

6、产方法、设备技术条件所决定。确定产品工艺流程的原则是: 充分利用合金的塑性,在确保质量,满足技术要求的前提下,尽可能缩短或简化工艺流程; 根据设备条件,保证各工序设各负荷均衡,安全运转,充分发挥设各潜力; 尽量采用新技术、新工艺、新设备; 提高生产率,降低成本,提高经济效益和社会效益。,轧制工艺,铝合金板带材 典型工艺流程,轧制工艺,铜合金板带材 典型工艺流程,热轧工艺,热轧在结晶温度以上进行的轧制，同时存在硬化、软化，铅、镉、锡等室温下也属于热轧。 1、热轧特点 显著降低能耗，减少成本； 改善加工工艺性能； 可采用大压下量轧制，提高生产效率（成品率）； 可采用大铸锭轧制，连续化、自动化生产。

7、 不足： 难以精确控制力学性能，不均匀、强度低； 尺寸难以精确控制，表面质量不高。,热轧工艺,2、热轧工艺 锭坯选择及预处理热轧温度热轧速度压下制度辊型控制等。 （1）热轧锭坯（锭坯尺寸表示：厚度宽度长度，即HBL。） 连续、半连续铸锭，铝合金铸轧。 铸锭形状 生产板带材的铸锭一般为长方形扁锭,铸锭外形应保证沿横向厚度均匀。端头或侧面应规整,断面呈圆弧形或梯形，可防止轧制过程不均匀变形产生裂纹或张嘴等缺陷的产生。 铸锭厚度。 总变形量（80%）、成品率 D/H=57 铸锭宽度（B80%L）: B=nb +b-B (b-成品宽；b-总切边量) 铸锭质量：化学成分、尺寸偏差、表面质量、内部质量等,

8、轧制工艺,（2）铸锭表面处理 机械处理、化学处理（蚀洗）、表面包覆（防腐、工艺） （3）锭坯热处理 均匀化退火：加热速度、保温时间、冷却 锭坯加热：温度、时间、气氛（Al-电阻炉、天然气，Cu-微氧化气氛，防“氢气病”，Cu、Ni-控制S含量）。,均匀化退火制度,轧制工艺,（4）热轧工艺参数 轧制温度： 开轧温度:(上限：0.850.90TM, 下限：（单相）0.650.70 TM,（多相）相变点5070C；避开脆性区！） 终轧温度：相变温度5070C，无相变0,650.70TM; 轧制速度： 低速咬入-高速轧制-低速抛出。Al合金：1100s-1;Cu合金810s-1 压下制度： 80%（A

9、l），9095%。 道次：塑性、咬入、轧辊强度、主电机功率 （5）热轧辊 支承辊-平辊，工作辊-凹辊（热精轧凹度-0.30 -0.10mm）,热轧工艺,铜板带热轧工艺 铸锭及加热 热轧 铣面（正、侧） 半连续铸造等，轧前加热T开轧，终轧T相变T。 气氛：一般纯铜-低氧化气氛，无氧铜-还原、中性气氛（O4%）、S含量控制（Cu2S）,冷轧工艺,（五）冷轧 冷轧特点 加工硬化，塑性下降、变形抗力增加，脆裂 冷轧与热轧相比,其主要优点如下： 板带材产品的组织与性能更均匀,性能更优良。 板带材精度高,表面光洁,板形好。 通过采取不同的加工率或配合成品热处理,可获得各种不同状态的产品。 冷轧能轧制热轧不

10、可能轧出的薄板带或箔材。热轧的极限厚度36mm,而冷轧的极限厚度可至0.001mm,甚至更薄。 冷轧时的冷却润滑及辊型控制比较重要,并可采用较大的张力,增加冷轧带材的道次加工率。 冷轧的生产率高,轧制速度可达710m/s甚至更高。 冷轧也存在一些缺点,如冷轧时由于金属变形抗力高,道次加工率比较小，变形能耗大。 因此,在有色金属板带材的生产中,冷轧与热轧常相互配合,很少单独使用。,冷轧工艺,冷轧工艺：酸洗、压下制度、张力、轧制速度、冷轧辊 （1）酸洗 轧件经热轧及热处理后,采用酸洗法清除表面的氧化皮。过程:酸洗冷水洗热水洗干燥。如铜及其合金酸洗: CuO+H2SO4CuSO4+H2O Cu2O+

11、H2SO4Cu+CuSO4+H20 Cu+2HNO3Cu(NO3)2+H2,冷轧工艺,（2）冷轧压下制度 中间冷轧总加工率：金属/合金性质、设备条件、最小可轧厚度,冷轧工艺,成品冷轧总加工率 硬状态产品或特硬状态产品：按金属力学性能与冷轧加工率的关系曲线,来确定成品冷轧总加工率的范围。 半硬状态产品：可按金属力学性能与冷轧加工率的关系曲线确定（成品加工率一般小于50%）;也可以利用冷轧后经低温退火控制性能（与冷轧总压下率关系不大）。 软状态产品：软态产品的力学性能主要取决于成品退火工艺。成品冷轧总加工率对成品退火工艺（T、t）及最终力学性能也有很大影响。一般成品冷轧总压下率不小于50%。 表面

12、要求光亮的产品：预留抛光轧制加工率(一般3%5%)。,冷轧工艺,道次加工率分配： 前两道次大道次加工率，保证顺利咬入，不打滑； 道次加工率分配：轧制压力相近，最后道次较小加工率； 结合生产效率，退火等设备； 连续冷轧时，各机架金属的秒流量相等； 设备安全。,冷轧工艺,（3）冷轧时的张力 张力-带材及箔材成卷冷轧时,由于卷筒与轧辊的线速度差使带材张紧的外力; 前张力-作用方向与轧制方向相同的张力; 后张力-作用方向与轧制方向相反的张力； 单位张力-作用在带材断面上的平均张应力。,冷轧工艺,张力在冷轧中的作用 降低单位压力,调整主电机负荷 调整张力能控制带材厚度,便于轧制更薄的产品； 调整张力可使

13、带材平直,获得良好的板形; 防止带材在轧制过程中跑偏,保证轧制稳定; 张力为增大卷重、提高轧制速度、实现轧制过程机械化以及计算机控制创造了有利条件。 （4）冷轧速度 低速咬入及抛出，一般1020m/s，最高:Cu-20m/s, Al-40m/s,产品缺陷与质量控制,常出现的缺陷，主要有厚度超差、板形不良、表面缺陷及组织性能不合要求等。 它们分别在热轧或冷轧阶段产生，或在熔铸、热轧阶段孕育而在冷轧阶段暴露。 （1）厚度超差 产生原因：所有使实际承载辊缝大小变化的因素（压下变动、轧制压力变动、坯料、工艺因素）都可导致厚度波动。如坯料厚度超差，坯料性能不均；压下分配不合理，操作或控制不当；张力不稳定

14、或头尾失张；轧速变化太大，升降速时未及时调整压下；润滑冷却不均；测量不准等， 措施：消除来料厚度不均；采用合理的加热与热处理工艺，减少炉内温差；合理分配道次压下量；根据辊温变化，合理冷却润滑；适当调整张力，；升降速时应及时调整压下或延长稳速轧时间；勤校测量仪或提高其测量精度。生产中应根据具体条件和超差的原因，采取相应措施。采用厚度自动控制系统AGC是保证厚度精度的可靠手段。,产品缺陷与质量控制,表现形式：波浪（单边、中间、两边及双侧波浪）、压折、侧弯、瓢曲、翘曲等。 波浪产生原因：所有使实际承载辊缝形状变化的因素和沿板宽坯料和工艺不一致的因素都可导致板型波动。措施：视具体情况分析，找出其中最主

15、要的原因采取效措施。 采用AFC系统是提高板形精度、消除板形缺陷最有效的控制手段。 压折产生原因：与波浪相似，当出现了严重的波浪瓢曲而被继续压皱，则产生压折，多出现于冷轧薄板带。 侧弯产生原因：与单边波浪相同。 瓢曲多见于宽而硬的薄轧件，产生原因：与中间波浪相同。 翘曲是热或是冷轧厚板易产生的板形缺陷，产生原因：板材上下两面延伸不一致。当两个工作辊径不相等，压下量分配不合理（一般压下量太小易上翘，压下量太大易下翘），上下辊的转速不一致，或上下辊出现轴向错动，上下辊润滑不均或辊温下一致等，均会产生翘曲。,板形不良,产品缺陷与质量控制,表现形式：除了热轧过程中可能出现层裂，张咀，缠辊及粘辊现象外，

16、板带热轧冷轧中常见的表而缺陷有起皮、起泡、夹压、裂纹、裂边、分层、辊印、压坑金属及非金属压入物划伤、擦伤、腐蚀斑点及油斑等。 产生原因：与铸锭质量、轧制工艺及设备、轧辊质量、热处理、冷却润滑及操作水平等有关。 措施：可针对其原因，采取相应措施。,表面缺陷,产品缺陷与质量控制,影响产品性能的本质因素是制品的成分和组织，加工过程的各种工艺因素通过影响金属内部组织的变化来影响性能。产品性能对一般结构材主要是指力学性能。 原因：除合金成分、铸造组织影响产品组织性能之外，热轧产品组织性能不合格的主要原理是终轧温度控制不当及加热温度不合理，变形量不够。 冷轧产品主要取决于冷轧加工硬化程度及热处理工艺。 加

17、工率控制性能的产品，主要是成品总加工率控制不严，或坯料和成品厚度波动大导致组织性能不合。 成品退火控制性能产品，主要是成品退火制度不合理，退火设备性能较差、加热时过热、过烧、氧化、吸气等原因造成的。也与成品退火前的冷轧总加工率大小有关。 为了使组织性能合格，必须保证锭坯化学成分符合标准，严格遵守轧制制度，合理控制终轧温度，保证足够热轧加工率和合理的冷轧加工硬化程度，采用合理的加热与热处理制度。,组织性能不合,产品缺陷与质量控制,为了防止产品出现的各种缺陷，全面提高产品质量，主要从以下几个方面采取措施： 1、坯料因素：合理调整金属的化学成分，改善铸锭质量，设法使成分组织均匀，减少坯料本身缺陷，正

18、确的选择坯料尺寸。 2、轧辊因素：合理设计轧辊辊型形状尺寸，保证其硬度，使其表面光洁，变形过程中注意合理调控轧辊温度。 3、变形工艺因素：选择合适的变形程度，采取合理的温度速度制度，保持良好的冷却润滑，注意减少外摩擦的有害影响，尽量减少变形的不均匀性，保持变形温度的均一性，尤其是要维持适当的变形终了温度。 4、加热及热处理因素：采取合适的温度时间制度，注意炉内气氛，尽量使被处理材料温度均匀。 5、其他因素：勤于观察，细心操作，加强管理，注意各种辅助工序。生产过程中的产品质量问题要及时发现、纠正和去除，不带入下一道工序 生产过程中情况是复杂的，有些质量问题不是单一因素造成的，针对具体问题，我们应全面分析，找出问题出现的实际主要原因，采取相应的针对性措施。,H62 0.1 96Y2水箱铜带生产,(1) 铸锭准备： 成分按H62标准，Cu60.563.6%，余为Zn采用半连续铸造，表面铣削后尺寸为：155 620 1040mm (2) 铸锭加热：在煤气反射炉中加热到750780，时间22.5h，氧化性气氛。 (3) 热轧：在辊径为850的二辊可逆轧机上经九道次轧成1