蘇冠英，黃海濤，趙國輝，張安樂

(洛陽龍鼎鋁業(yè)有限公司，河南 洛陽 471300)

空調(diào)箔的規(guī)格和合金比較單一，適合大規(guī)模生產(chǎn)，1100合金、3102合金、8011合金鋁箔是空調(diào)散熱器翅片材料中最常見的產(chǎn)品[1]，約占空調(diào)箔市場份額的80%。傳統(tǒng)鑄軋生產(chǎn)的1100合金、3102合金和8011合金空調(diào)箔，雖然具有抗拉強度適中、延伸率好、杯突值優(yōu)等特點，但光箔的耐腐蝕性較差[2]，使用壽命短，為此行業(yè)內(nèi)通常在光箔表面涂敷特殊涂料來增加耐腐蝕性能[3]，不僅增加成本，而且?guī)韲乐氐沫h(huán)境污染。十九大召開之后，生態(tài)環(huán)境問題被明確納入社會主義初級階段的主要矛盾，各項環(huán)保法規(guī)不斷健全，國家對鋁合金熔煉過程中存在的環(huán)境污染問題，提出了更高的要求，相關(guān)企業(yè)面臨巨大的環(huán)保壓力，環(huán)保治理投入資金大增[4]。

隨著我國空調(diào)箔生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)已形成大中小、高中低生產(chǎn)空調(diào)箔的企業(yè)群體，鋁箔產(chǎn)能的增加，使市場形勢處于供大于求的狀態(tài)?？照{(diào)箔市場競爭日趨激化、環(huán)保要求愈加嚴苛，散熱器翅片在朝著輕量化、小型化方向發(fā)展的同時，對散熱效率、散熱器壽命、散熱器性能的要求也不斷提高。因此，優(yōu)化散熱器的材料和結(jié)構(gòu)設計，合理的元素調(diào)整、采用先進的釬焊方法以及利用犧牲陽極保護材料原理開發(fā)的多層復合材料涂層結(jié)構(gòu)等獲得的新材料是增強耐腐蝕性能[5]，延長使用壽命的主要研究方向。環(huán)保防腐型散熱器越來越受到市場青睞，特別是歐美發(fā)達國家市場。

1 實驗方法

本試驗采用高通量連鑄連軋工藝生產(chǎn)7072合金空調(diào)用鋁箔坯料，該生產(chǎn)工藝在國內(nèi)尚屬首次，與傳統(tǒng)熱軋(DC)生產(chǎn)工藝相比，省去了鑄錠的切頭銑面和板坯的加熱等工序，具有工藝流程短，生產(chǎn)能力強，生產(chǎn)成本低等明顯優(yōu)勢。

高通量連鑄連軋生產(chǎn)7072合金空調(diào)箔坯料的工藝為：清爐→配料→裝爐→升溫熔化→第一次精煉→靜置扒渣→配料→第二次精煉→靜置扒渣→成分調(diào)整→第三次精煉→靜置扒渣→靜置保溫→傾爐→在線鈦絲→在線除氣→過濾箱過濾→前箱液面控制→鑄造→三機架軋制→卷取。即通過鑄機工藝參數(shù)調(diào)整鑄造出19mm鑄板，然后直接經(jīng)過三連軋設備獲得厚度為3mm～7mm的鑄軋卷。

本實驗參照國標7072合金成分，熔煉工序采用統(tǒng)一控制標準，具體合金成分見表1。為驗證7072合金產(chǎn)品的加工特性和成品性能，本實驗生產(chǎn)3.8mm和7.0mm兩種厚度的坯料，冷箔軋根據(jù)坯料厚度制定合適的工藝流程。

表1 7072合金化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

1.1 坯料加工

高通量連鑄連軋熔煉工序采用85%電解鋁液+15%固體料進行精煉鑄造，按照以上7072合金成分進行配料生產(chǎn)；鑄機選用合適的鋼帶和鑄嘴，生產(chǎn)速度為6m/min～8m/min，鑄機通過量為30t/h～50t/h，實現(xiàn)19mm鑄板的連續(xù)批量生產(chǎn)。三連軋通過調(diào)整彎輥、粗糙度、張力、軋輥凸度、乳液濃度等參數(shù)，給19mm鑄板匹配不同的道次壓下量，分別實現(xiàn)3.8mm×1635mm和7.0mm×1635mm坯料的批量生產(chǎn)。坯料生產(chǎn)過程中無異常，板型、邊部和表面質(zhì)量均滿足空調(diào)箔坯料使用要求。7072合金19mm鑄板金相如圖1所示。

(a)鑄板上部 (b)鑄板中部 (c)鑄板下部圖1 連鑄連軋7072合金19mm鑄板照片F(xiàn)ig.1 Continuous casting and rolling 7072 alloy 19mm casting plate

1.2 壓延加工

不同厚度坯料的具體工藝流程如下：(1)7.0mm坯料未均火，7.0-4.3-2.7-1.7-1.1-0.71-切邊-0.47-0.32-0.22-0.15-0.1-分切-成品退火-檢查包裝；合計10個加工道次。(2)7.0mm坯料均火，7.0-均勻化退火(580℃)-3.9-2.2-1.35-0.85-0.54-切邊-0.35-0.23-0.16-0.1-分切-成品退火-檢查包裝；合計9個加工道次。(3)3.8mm坯料未均火，3.8-2.2-1.25-0.72-切邊-0.48-0.32-0.21-0.145-0.1-分切-成品退火-檢查包裝；合計8個加工道次。(4)3.8mm坯料均火，3.8-均勻化退火(580℃)-2-1.1-0.65-切邊-0.4-0.25-0.16-0.1-分切-成品退火-檢查包裝；合計7個加工道次。

2 試驗結(jié)果

2.1 7.0mm坯料未均火

7.0mm坯料轉(zhuǎn)冷軋后直接進行生產(chǎn)軋制，道次加工率控制在30%～40%，7072合金鋁含量高，易于壓延加工，在冷軋生產(chǎn)過程中，投入板型控制系統(tǒng)(AFC)和厚度控制系統(tǒng)(AGC)，可以獲得平整的板型和目標厚度尺寸，軋制0.15mm厚度轉(zhuǎn)鋁箔進行成品軋制，成品軋制時跟換工作輥，擦拭導路及輥系，保證油品質(zhì)量。壓延過程無異常，成品板型和表面質(zhì)量良好。取0.1mm成品切成三縱三橫規(guī)格為30mm×180mm樣片，進行馬弗爐退火試驗，退火后力學性能數(shù)據(jù)見表2。

表2 成品退火后力學性能(7.0mm坯料未均火)

由表2數(shù)據(jù)可知，7.0mm坯料不均火軋制0.1mm退火溫度在290℃～300℃退火時，成品力學性能最接近客戶使用要求，因此大爐退火工藝定為295℃保溫20h～30h。成品退火后抗拉強度95MPa，延伸率20.6%，杯突值6.3mm，杯突值較差，力學性能與客戶要求有差距，不能滿足下游客戶沖制使用要求。

對比兩組患者在經(jīng)過治療后的臨床效果并計算有效率,有效率等于顯效人數(shù)與有效人數(shù)之和與總?cè)藬?shù)的百分比(評判標準:顯效:患者的臨床癥狀明顯減輕,病情保持穩(wěn)定;有效:臨床癥狀有所減輕;無效:臨床癥狀無明顯變化甚至癥狀加重,病情反復不定)。

2.2 7.0mm坯料均火

7.0mm坯料轉(zhuǎn)冷軋先經(jīng)過高溫均勻化退火，再進行壓延軋制，道次加工率控制在30%～45%，取0.1mm成品切成三縱三橫規(guī)格為30mm×180mm樣片，進行馬弗爐退火試驗，退火后力學性能數(shù)據(jù)見表3。

表3 成品退火后力學性能(7.0mm坯料均火)

由表3數(shù)據(jù)可知，7.0mm坯料均火后軋制0.1mm退火溫度在280℃～290℃退火時，成品力學性能最接近客戶使用要求，大爐退火工藝定為285℃保溫20h～30h。成品退火后抗拉強度93MPa，延伸率25.8%，杯突值7.1mm，力學性能和表面質(zhì)量完全滿足客戶使用要求。

2.3 3.8mm坯料未均火

3.8mm坯料轉(zhuǎn)冷軋直接進行壓延軋制，道次加工率控制在30%～45%，取0.1mm成品切成三縱三橫規(guī)格為30mm×180mm樣片，進行馬弗爐退火試驗，退火后力學性能數(shù)據(jù)見表4。

表4 成品退火后力學性能(3.8mm坯料未均火)

由表4數(shù)據(jù)可知，3.8mm坯料未均火直軋0.1mm成品退火溫度在290℃～300℃退火時，成品力學性能最接近客戶使用要求，大爐退火工藝定為295℃保溫20h～30h。成品退火后抗拉強度92MPa，延伸率20.3%，杯突值6.7mm，延伸率和杯突值較差，力學性能與客戶要求有差距，不能滿足下游客戶沖制使用要求。

2.4 3.8mm坯料均火

3.8mm坯料轉(zhuǎn)冷軋先經(jīng)過高溫均勻化退火后，進行壓延軋制，道次加工率控制在30%～50%，取0.1mm成品切成三縱三橫規(guī)格為30mm×180mm樣片，進行馬弗爐退火試驗，退火后力學性能數(shù)據(jù)見表5。

表5 成品退火后力學性能(3.8mm坯料均火)

由表5數(shù)據(jù)可知，3.8mm坯料均火后軋制0.1mm退火溫度在280℃～290℃退火時，成品力學性能最接近客戶使用要求，大爐退火工藝定為285℃保溫20h～30h。成品退火后抗拉強度91MPa，延伸率26.2%，杯突值7.0mm，力學性能和表面質(zhì)量完全滿足客戶使用要求。同時可以減少2～3個壓延加工道次，降低軋制加工成本約150元/t。

綜上述說，對以上四種方案進行對比分析可知，第四種方案不僅可保證成品力學性能和表面質(zhì)量，同時壓延加工成本最低，是7072合金空調(diào)箔坯料最合適的壓延加工方案。

3 試驗結(jié)果分析

由于連鑄連軋工藝流程與傳統(tǒng)鑄造設備區(qū)別較大，鑄造的19mm鑄板內(nèi)更易產(chǎn)生偏析和疏縮等組織缺陷[7]，在后續(xù)軋制過程中，會出現(xiàn)局部變形不均，導致冷軋態(tài)鋁板帶內(nèi)部組織不均勻，從而影響退火后的晶粒大小和成型性能。

再結(jié)晶退火主要用于消除金屬及合金因冷變形而造成的組織與性質(zhì)亞穩(wěn)定狀態(tài)，其目的是恢復與提高金屬塑性，獲得塑性和強度的合適匹配，得到各向異性更好的合金組織。再結(jié)晶前通常會發(fā)生回復過程，回復對再結(jié)晶形核的影響有兩重性[8]?；貜蜁r空位濃度大大減少，這使控制再結(jié)晶晶核形成的擴散過程減慢?；貜蜁r多邊化等過程的影響較為復雜，在變形程度較小的某些金屬中，亞晶將以大約相同的速度在整個系統(tǒng)中形成和長大，并可能達到較為均勻粗大的尺寸和織構(gòu)的高度完整性。若變形位錯分布不均勻，在條件有利的部位多邊化將進行較快而生成粗大的亞晶，并逐步成為再結(jié)晶晶核[9]。這種多邊化將成為再結(jié)晶的起始階段，有利于再結(jié)晶的過程。因此，進行再結(jié)晶退火消除鑄造缺陷，減少各向異性，是部分鋁板帶加工過程的必要工序。

本實驗對連鑄連軋生產(chǎn)的3.8mm坯料采用馬弗爐均火后制取金相，也證明了坯料均火可較明顯的改善鋁板帶的晶粒度，均火后金相照片如圖2所示。

(a)軋板上部 (b)軋板中部 (c)軋板下部圖2 3.8mm軋板均火照片F(xiàn)ig.2 3.8mm rolling sheet homogenizing

7072合金空調(diào)箔的成品力學性能和很多因素有關(guān)，例如合金成分、軋制工藝和熱處理制度等，另外，影響杯突性能的因素還有晶粒的大小、形狀。晶粒尺寸變大時，屈服極限下降，屈強比減小，因此可見晶粒尺寸增大時，鋁板的杯突性能變好，但晶粒粗大會導致沖制品的表面出現(xiàn)桔皮狀[10]。因此，晶粒過于粗大，雜質(zhì)會因為晶粒晶界的相對減少而集中，也會使金屬脆性增大。

本次對比試驗主要變量為坯料厚度和退火工藝，其中均勻化退火(再結(jié)晶退火)是關(guān)鍵對比指標。本次試驗7072合金坯料采用的再結(jié)晶退火溫度為580℃，成品退火溫度區(qū)別不大，均達到再結(jié)晶退火溫度。不同厚度的3.8mm～7.0mm坯料經(jīng)過高溫均勻化退火后，鑄造內(nèi)部缺陷如偏析、縮松減少，各向異性消失，利于后續(xù)壓延加工，同時均火后成品延伸率和杯突值均有不同程度的提升，相同厚度的坯料可減少1個軋制道次。

以上四種方案的試驗物料經(jīng)冷軋和箔軋軋制成品0.1mm進行再結(jié)晶退火，冷軋變形量、退火溫度是影響板材再結(jié)晶程度的重要因素。冷軋變形量越大，板材形變儲能就越高，再結(jié)晶驅(qū)動力越大，相同溫度退火后再結(jié)晶程度越高，晶粒越細小，再結(jié)晶織構(gòu)組分越多。退火后的力學性能隨再結(jié)晶程度的變化而發(fā)生改變?；貜碗A段時抗拉強度由于位錯密度的下降略有降低，再結(jié)晶開始后急劇下降，同時延伸率和杯突值迅速增加[11]。至完全再結(jié)晶后，兩者的變化速度又開始降低。

再結(jié)晶溫度以下退火，樣品以軋制織構(gòu)為主，此時易出現(xiàn)45°制耳傾向，且制耳率較高。再結(jié)晶開始后立方織構(gòu)逐漸增加，軋制織構(gòu)與立方織構(gòu)共存，此時易形成0°、90°、45°方向制耳，其制耳沿0°、45°、90°方向均勻分布，具有較低的各向異性。完全再結(jié)晶后，退火溫度繼續(xù)升高，樣品中形成強立方織構(gòu)，易形成0°、90°制耳傾向，制耳率提升[12]。

本次試驗物料鑄板厚度為19mm，軋制0.1mm成品的加工率均為99.5%，軋板坯料厚度為7.0mm，坯料不經(jīng)再結(jié)晶退火，成品延伸率為20.6%，杯突值為6.3mm；坯料經(jīng)再結(jié)晶退火，成品延伸率為25.8%，杯突為7.0mm，提升空調(diào)箔產(chǎn)品延伸率28%，杯突值11%。說明，坯料進行再結(jié)晶退火，可以消除鑄板的偏析，降低疏縮等組織缺陷對成形性能的不利影響，獲得延伸率和杯突值更優(yōu)的空調(diào)箔產(chǎn)品。

4 結(jié)論

(1)采用高通量連鑄連軋工藝可以正常生產(chǎn)7072合金空調(diào)箔坯料，充分發(fā)揮設備特性，使空調(diào)箔產(chǎn)能大幅提高至30t/h～50t/h；

(2)高通量連鑄連軋7072合金3.8mm和7.0mm不同厚度的坯料執(zhí)行相同的生產(chǎn)方案，成品力學性能基本無區(qū)別，均能滿足空調(diào)箔質(zhì)量要求；

(3)使用3.8mm厚度坯料，采用坯料和成品再結(jié)晶退火可以獲得性能優(yōu)異的空調(diào)箔產(chǎn)品，與7mm坯料相比可減少2個冷軋加工道次，明顯降低生產(chǎn)成本；

(4)坯料再結(jié)晶退火對于改善鋁板帶坯料晶粒平均尺寸和成品延伸率和杯突值有較明顯的提升效果。