李曉龍

（中鋁西北鋁業(yè)有限責(zé)任公司，隴西748111）

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)鋁箔品質(zhì)的要求日益提高，希望鋁箔的寬度更寬、針孔更少、力學(xué)性能和表面質(zhì)量更高。并且用戶對(duì)箔材板形的要求也越來(lái)越高。而目前生產(chǎn)的1235鋁合金鑄軋坯料普遍存在板形平整度較差，經(jīng)常出現(xiàn)中間松、二肋松的現(xiàn)象，在使用過(guò)程中容易起皺、報(bào)廢，從而引發(fā)質(zhì)量抗議，造成質(zhì)量退貨。

為了生產(chǎn)出符合市場(chǎng)要求的產(chǎn)品，我們采用1235和1145兩種合金在相同的生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)出寬度≥1300mm 鑄軋鋁箔坯料，分別對(duì)比研究了其對(duì)成品雙零箔表面、力學(xué)性能、刷水性能等質(zhì)量狀況和指標(biāo)的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，修訂了1145合金的工藝參數(shù)，最終確定了坯料寬度≥1300mm寬幅雙零鋁箔的生產(chǎn)工藝。

1 軋制方案

幅寬≥1300mm雙零箔的生產(chǎn)工藝流程：鑄軋坯料（7.0mm）→冷軋到0.6mm→坯料退火→箔軋到0.0065mm→分切→成品退火→檢驗(yàn)→包裝→交貨。

1.1 鋁箔坯料成分

兩種鋁箔的坯料均是由φ820mm×1600mm傾斜式雙驅(qū)動(dòng)鑄軋機(jī)生產(chǎn)的鑄軋卷坯，規(guī)格為7.0mm×1500mm，其化學(xué)成分分別見(jiàn)表1和表2。

表1 1235鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）

表2 高硅1145鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）

合金元素對(duì)坯料的組織、性能產(chǎn)生不同的影響，為了獲得組織均勻、性能優(yōu)良的鑄軋坯料，必須對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行合理的控制。

1.2 坯料的生產(chǎn)及質(zhì)量要求

采用靜置爐和爐外精煉系統(tǒng)，通入氮?dú)馀c氯氣的混合氣體對(duì)鋁液進(jìn)行精煉，并采用三級(jí)泡沫陶瓷過(guò)濾板對(duì)熔體除氣除渣，將熔體中氫含量控制在0.11mL/（kgAl）以下。

鑄軋坯料中的化合物主要是FeSiAl3和FeAl3。鋁箔坯料中的化合物尺寸應(yīng)控制在0.001mm～0.005mm之間。

熔鑄時(shí)使用優(yōu)質(zhì)的Al-Ti-B絲細(xì)化劑，將Ti在熔體中的添加量控制在ω（Ti）=0.012%～0.038%范圍內(nèi)。鑄軋時(shí)控制合適的鑄軋區(qū)范圍，嚴(yán)格控制鑄軋速度上限，盡量按澆注溫度下限進(jìn)行澆鑄。確保鑄軋坯料橫斷面低倍組織細(xì)小均勻，晶粒為Ⅰ級(jí)晶粒度的等軸晶粒[1]。

1.3 坯料的板形和表面質(zhì)量

按現(xiàn)行熔煉鑄軋生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，鑄軋卷的總縱厚差應(yīng)不大于0.15mm，鑄軋卷的同板差應(yīng)不大于0.05mm。板形的理想狀態(tài)應(yīng)為拋物線狀，鑄軋卷任一橫斷面的中凸度不允許為負(fù)值，但不大于0.10mm。鑄軋卷表面晶粒度為1～2級(jí)（8級(jí)晶粒度標(biāo)準(zhǔn)）[2]。低倍試驗(yàn)之前所取的樣品不能有影響檢測(cè)的裂紋、夾雜、孔洞、分層等缺陷。要求軋卷的塔形不大于10mm，兩邊嚴(yán)禁有裂口，表面要潔凈、平整，且無(wú)擦劃傷、無(wú)粘鋁、無(wú)金屬及非金屬壓入物、腐蝕等缺陷。

1.4 坯料的公差要求

寬度公差要求控制在2.0mm 以內(nèi)，鋁箔坯料的厚度公差要嚴(yán)格控制在厚度的3%以內(nèi)。

2 軋制生產(chǎn)工藝

2.1 道次分配及操作工藝

由于軋制道次分配對(duì)鋁箔軋制起著至關(guān)重要的作用，因此，我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定了道次分配方案。

2.1.1 冷軋生產(chǎn)

按現(xiàn)行冷軋生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，保證箔坯表面無(wú)腐蝕及可見(jiàn)的非金屬壓入、明暗條紋、松樹(shù)枝狀花紋、橫紋、磨削刀痕、折痕等缺陷，表面潔凈，基本無(wú)瑕疵；允許有單面直徑≤2mm的無(wú)手感不密集成行的點(diǎn)狀印痕、單面單個(gè)長(zhǎng)度≤5mm的無(wú)手感不密集成行的輕微針狀印痕、擦劃傷和壓過(guò)劃痕。無(wú)明顯的單邊、雙邊、二肋、中間波浪。箔坯端面不允許有≥5mm 的塔形、串層、深度≥1mm 的裂邊、碰傷以及翹邊、松卷、燕窩、墩傷等缺陷。冷軋生產(chǎn)工藝：鑄軋坯料（7.0mm）→3.6mm→1.8mm（切邊）→1.0mm→0.60mm±0.01mm。

2.1.2 箔軋生產(chǎn)

箔軋生產(chǎn)工藝：毛料退火（0.6mm）→0.30mm→0.15mm→0.067mm→0.031mm→0.0138mm

雙合軋制：0.0138mm×2→0.0063mm×2

2.2 箔軋前、后張力的選擇

2.2.1 前張力前張力起拉平箔材的作用，利于卷材展平、卷齊。前張力過(guò)大會(huì)掩蓋箔材真實(shí)板形，且物料過(guò)薄時(shí)容易將箔材拉斷；前張力過(guò)小會(huì)使卷取時(shí)松卷、串層、起皺。因此，操作時(shí)應(yīng)盡量將前張力控制在能保證卷材質(zhì)量的最小值。

2.2.1 后張力

后張力可降低箔材變形區(qū)的變形抗力，有利于提高道次壓下率。后張力過(guò)大時(shí)，鋁箔針孔數(shù)明顯增多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成斷帶；若后張力太小，不僅影響生產(chǎn)率，而且使鋁箔出現(xiàn)皺褶、開(kāi)縫等。因此，后張力與速度需調(diào)控在最佳配合參數(shù)。

2.3 軋制速度

軋制速度從兩個(gè)方面影響鋁箔的軋制。提高軋制速度，可顯著增加變形區(qū)油膜厚度，減少摩擦因數(shù)，且高速軋制的熱效應(yīng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)回復(fù)使箔材發(fā)生顯著的加工軟化，故提高軋速是加大道次加工率和提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效途徑。但是，速度過(guò)高不利于板形的控制，且箔材表面光亮度變差。軋制鋁箔成品時(shí)速度不宜大于500m/min。

3 退火工藝

3.1 毛料退火

按現(xiàn)行1235、1145合金雙零鋁箔毛料退火工藝制度進(jìn)行毛料退火。毛料退火的目的是消除冷變形過(guò)程中產(chǎn)生的冷作硬化。通過(guò)加熱，使材料獲得完全再結(jié)晶組織，提高其塑性以利于箔材軋制。毛料退火制度如下：150℃裝爐，升溫5h至460℃保溫2h；降溫2h至420℃，保溫13h；最后降溫3h至250℃出爐（金屬溫度為420℃）。

3.2 成品退火

按現(xiàn)行1235、1145合金雙零箔成品退火工藝制度進(jìn)行成品退火。成品退火的目的是為了獲得變形纖維組織基體上出現(xiàn)細(xì)小、均勻、彌散分布的再結(jié)晶晶粒不完全退火組織，便于在成品退火后獲得較好的力學(xué)性能和表面刷水試驗(yàn)達(dá)到A級(jí)要求【4】。

成品寬度601～800mm 的退火制度如下：80℃裝爐，升溫12h到180℃，保溫15h；再升溫8h 到210℃，保溫40h；最后降溫20h 到30℃出爐。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 試驗(yàn)結(jié)果

采用相同成品退火工藝對(duì)兩種合金雙零箔進(jìn)行退火后的結(jié)果如下：1235合金：45°抗拉強(qiáng)度較0°低0～5MPa，0°抗拉強(qiáng)度較90°低0～5MPa；高硅1145合金：各向異性差異不大。以上試驗(yàn)結(jié)果表明，高硅1145合金雙零箔耐溫性好于1235合金，其低倍組織以變形纖維組織為主。同時(shí)在觀察其再結(jié)晶的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，變形纖維組織基體上出現(xiàn)細(xì)小、均勻、彌散分布的再結(jié)晶晶粒，并且成品退火溫度有上調(diào)的空間，有利于提高雙零箔的除油性能。

經(jīng)過(guò)上述生產(chǎn)試驗(yàn)跟蹤，兩種合金鑄軋板低倍表面晶粒度為2級(jí)、高倍縱橫向第二相分布均勻，鑄軋表面質(zhì)量未發(fā)現(xiàn)異常，鑄軋板表面晶粒細(xì)小、均勻。三向力學(xué)性能中1235合金鑄軋板45°方向抗拉強(qiáng)度較0°和90°低0～5MPa；高硅1145合金鑄軋板45°方向抗拉強(qiáng)度較0°和90°低0～3MPa，較1235合金45°高0～3MPa。

軋機(jī)雙合軋制后，1235合金試驗(yàn)結(jié)果：45°抗拉 強(qiáng) 度 較0° 低10MPa，0° 抗拉 強(qiáng)度 較90° 低10MPa；高硅1145合金：0°抗拉強(qiáng)度與45°相同，0°和45°抗拉強(qiáng)度較90°低10MPa，各向異性呈縮小趨勢(shì)。雙合道次軋制過(guò)程中表面沒(méi)出現(xiàn)軋制暗紋、魚(yú)骨紋現(xiàn)象，并且表面白條現(xiàn)象有所減輕，軋制速度下降100～130m/min。

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，高硅1145合金雙零箔雙合軋制表面好于1235合金，并且雙合輥粗糙度有上調(diào)的空間，有利于表面軋制亮線的減輕。

表3 鑄軋卷質(zhì)量情況

表4 坯料退火后力學(xué)性能及晶粒度

表5 雙合道次后的力學(xué)性能、軋制表面質(zhì)量、軋制速度

表6 成品退火后力學(xué)性能及刷水性能

上述測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表3、表4、表5和表6。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種合金箔坯料采用相同退火工藝制度后，其各向異性情況與鑄軋卷反映情況基本一致。

4.2 化學(xué)成分的影響

Fe、Si是工業(yè)純鋁中的主要元素，對(duì)工業(yè)純鋁制品的組織和性能有很大的影響。適當(dāng)?shù)脑黾覵i含量和縮小Fe、Si比有利于提高合金強(qiáng)度和金屬流動(dòng)性[5]，減少鑄嘴掛渣概率和減少鑄軋氣道、孔洞、成分偏析、組織條紋等缺陷的產(chǎn)生。鑄軋板總加工率對(duì)鑄軋帶坯和最終半成品織構(gòu)都有明顯影響，鑄軋板總加工率愈大，帶坯的〈100〉絲織構(gòu)強(qiáng)度愈低，從而使冷軋板退火后的立方織構(gòu)減少，軋制織構(gòu)增強(qiáng)。這兩種織構(gòu)的變化，可導(dǎo)致板材制耳率的不同。立方織構(gòu)比例愈大，0°、90°制耳就愈強(qiáng)；軋制織構(gòu)所占比例愈大，45°制耳就愈強(qiáng)。一般退火材料的制耳均隨冷加工率的增大由0°、90°方向轉(zhuǎn)向45°方向。Fe是產(chǎn)生45°制耳的因素，適當(dāng)提高Fe 含量可降低退火板材0°、90°制耳。Si 是產(chǎn)生0°、90°制耳的因素，適當(dāng)增加Si 含量可降低硬狀態(tài)板材和經(jīng)高溫退火的較薄板材的制耳率。高硅1145合金正是應(yīng)用了上述冶金軋制工藝原理，在箔材軋制過(guò)程中獲得了較小的各向異性，從而也為通過(guò)增加軋輥粗糙度提高軋制速度和軋制表面質(zhì)量提供了可能。

5 輥系參數(shù)

在軋制過(guò)程中，由于工作輥和鋁箔直接接觸，其粗糙度、輥形及其他尺寸公差直接影響鋁箔質(zhì)量。輥形指輥身中部和輥身兩端的直徑差以及這個(gè)差值的分布情況，輥形影響壓下量和鋁箔板形[6]。

為了提高軋制速度及成品的表面質(zhì)量，我們將工作輥粗糙度適當(dāng)增加，并適當(dāng)減小軋制油粘度，同時(shí)對(duì)工作輥更換周期進(jìn)行了明確規(guī)定，見(jiàn)表7。

表7 工作輥工藝參數(shù)、更換周期、工藝油粘度

通過(guò)追加工藝試驗(yàn)，雙合輥粗糙度已調(diào)整為0.043μm，高硅1145合金雙零箔雙合道次的軋制速度提高到400～450m/min，符合生產(chǎn)要求。在此工藝條件下，表面軋制亮線明顯減少，靜態(tài)下基本不可見(jiàn)，證明表7規(guī)定內(nèi)容是可行的，為最佳工作輥工藝參數(shù)、工藝油粘度及更換周期。

6 結(jié)論

（1）高硅1145合金雙零鋁箔生產(chǎn)工藝是在1235合金雙零鋁箔生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上的一種延伸和工藝完善，它主要解決了1235合金雙零箔生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的軋制暗紋以及低硅1145合金雙零箔生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到的魚(yú)骨紋和成品退火耐溫性較低等問(wèn)題。

（2）針對(duì)寬幅雙零箔對(duì)表面質(zhì)量、力學(xué)性能、刷水性能等狀況和指標(biāo)的特殊要求，通過(guò)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，確定了合金牌號(hào)和化學(xué)成分。重新摸索工作輥工藝參數(shù)、更換周期、工藝油粘度及成品退火工藝制度，并制定出了適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，穩(wěn)定和完善了坯料寬度≥1300mm 的寬幅雙零鋁箔的生產(chǎn)工藝，使寬幅雙零箔的表面白條現(xiàn)象和軋制亮線有所減輕，表面質(zhì)量明顯提高，并且穩(wěn)定，滿足用戶使用要求。