蜂窝铝箔产业化应用研究.pdf

第 卷 第 期有色金属加工 年 月 :./.蜂窝铝箔产业化应用研究苏冠英叶丹丹杨 敏刘雪梅吴世杰(洛阳龙鼎铝业有限公司河南 洛阳)收稿日期:作者简介:苏冠英()男助理工程师主要从事铝板、带、箔生产加工和技术研究工作摘 要:通过研究热轧、连续铸轧和连铸连轧加工铝板带坯料的特点介绍了 合金蜂窝铝箔生产工艺及控制要点结果表明连铸连轧 合金.蜂窝箔坯料不仅可以减少 个压延道次而且通过工艺参数调整可获得成品力学性能优良的蜂窝铝箔产品关键词:热轧连续铸轧连铸连轧蜂窝铝箔生产工艺中图分类号:文献标识码:文章编号:()蜂窝夹芯复合材料结构质量较轻压缩吸能效果好同时具有很高的比刚度、比强度值在极小重量增加的情况下可以有效提高抗弯刚度增强承受弯矩和压力能力是一种较理想的工业轻量化材料 目前学科交叉程度越来越高蜂窝夹芯材料获得越来越多研究人员的关注随着近几年生产工艺的快速发展和逐渐成熟生产成本大幅下降从而带动蜂窝夹芯材料由军事、航空等领域转向民用、商业领域目前市场上应用较广的蜂窝夹芯结构多为模仿天然蜂巢的六边形蜂窝结构而最常用的有铝蜂窝、蜂窝、纸蜂窝、玻璃钢蜂窝等在汽车、船舶、建筑、包装等领域获得广泛应用 本文将重点探讨铝蜂窝夹芯材料的产业化生产方式工艺流程及力学性能 铝蜂窝夹层结构铝蜂窝夹层结构由面板、底板及中间夹着一层厚而轻的铝蜂窝芯构成面板和夹芯之间通过粘接剂胶结成一个整体的刚性结构(图)上面板和下底板一般采用 合金或者 合金铝板还可与防火板、石材、陶瓷粘贴复合面板表面处理可用氟碳、滚涂、热转印、拉丝、氧化面板复合后厚度为.边框材料为 铝型材或不锈钢 铝蜂窝芯材多为 和 两种合金由于 合金加工成本偏高因此目前市场上商业应用最多的为 合金 蜂窝芯铝箔厚度为.铝蜂窝边长型号有 、等蜂窝芯按形状可分为正方形、菱形、圆形、正六边形等对比各种形状结构与性能正六边形结构生产制造简单、材料使用少、结构效率高性能方面更加耐压、耐拉是目前应用最广泛的类型蜂窝板整体厚度为 图 典型的铝蜂窝夹芯结构 铝蜂窝箔坯料加工冷轧带坯主要有铸锭热轧、双辊式连续铸轧、哈兹列特式连铸连轧三种加工方式 常规 合金蜂窝箔产品采用熔铸直冷热轧铸造工艺熔炼时采用含量.以上的铝锭、固体废料及 的电解铝液为原料放入熔炼炉内进行熔炼 铝熔体通过不同尺寸的铸模形成 厚的铸锭(大扁锭)铸锭需经过锯切头尾、铣面重新加热至 保温 送到双卷取热轧机通过高压下量的多道次轧制生产出 厚的热轧铝卷坯然后再 有色金属加工第 卷转入冷轧工序进行轧制 热轧设备投资高工序复杂能耗高、在制周期长生产成本偏高 一般用来生产罐料、汽车板、硬合金板厚板、高端 板、电子铝箔等产品双辊式连续铸轧有上注式、水平式、倾斜式三种形式其铸造工艺流程大体相同 首先采用含量 以上的铝锭、固体废料及 的电解铝液为原料在熔炼炉熔炼成铝或铝合金熔体其温度一般在 以下比铝或铝合金的熔点高 取尽可能低的温度 铝液经过精炼、静置后转入保温炉温度控制在 之后经流口和流槽进入除气装置在线添加晶粒细化剂经过滤后流入可以控制液面高度的前箱内流经放置有分流挡块的硅酸铝材质的铸嘴进入上下转动方向一致、内有循环冷却水的铸轧辊辊缝之间成为 的铸轧带坯通过卷取设备制成一定宽的铸轧卷 双辊式连续铸轧工艺投资少效率高能耗低生产成本低 生产时熔体在铸轧区内受到剧烈冷却冷却速度可达 /凝固为快速定向导热结晶晶体成长的方向性极强几乎垂直于铸轧辊表面其特点是生成较多的树枝状结晶并伴生一定的偏析带材中心局部树枝状晶快速成长为柱状晶柱状晶和带材中心呈的角度 生产 厚度 合金铸造速度为 /组织存在偏析和局部晶粒粗大不仅使生产不稳定性增加同时导致后工序轧制成品后产品性能稳定性下降高通量(哈兹列特)连铸连轧利用熔保一体炉采用 电解铝液 固体料进行炉内熔炼熔炼温度控制在 采用 通过高速旋转的石墨转子喷入一定比例 和 进行精炼静置 后铝熔体通过流槽流入 除气箱入口在入口处添加晶粒细化剂之后铝液流经过滤箱进入液面稳定且可调整液面高度的前箱 铝液在静压力作用下流入向下倾斜约 的真空一体成型铸嘴在内部充满循环水磁性支撑辊支撑外表面具有特定涂层的上下钢带间完成 厚铸板的连续铸造铸造时的冷却速度达到 /冷却量介于传统热轧和双辊连续铸轧之间生产 合金时晶粒组织接近热轧铸锭的晶粒组织 铸板经过导辊进入三连轧机直接进行热连轧加工出成品厚度.的 合金板坯该工艺铸造速度./轧制速度 /通过量为 /高通量连铸连轧工艺生产效率高与热轧工艺相比省去锯切、铣面和均热工序不仅提高了生产效率缩短在制周期而且根据测算仅电耗就可节约 度/综合成本则可降低 元/以上 国内目前的相关研究主要是采用热轧铸锭工艺加工 合金蜂窝箔夹芯材料而高通量连铸连轧工艺生产 合金蜂窝箔夹芯材料几乎无人研究 试验过程传统热轧 坯料轧制工艺流程为 坯料均火冷轧.分切涂布固化蜂窝芯成品 高通量连铸连轧.坯料均火冷轧.分切涂布固化 本实验参照国标 合金成分熔炼工序采用统一控制标准具体合金成分见表 合金坯料均火工艺均为 保温 均火后热轧料厚度.抗拉强度 延伸率连铸连轧坯料厚度.抗拉强度 延伸率 两种坯料均火后执行相同工艺成品厚度 成品取样裁 样片检测其力学性能和热封强度热轧料抗拉强度 延伸率.热封强度 连铸连轧料抗拉强度 延伸率.热封强度 表 合金化学成分表(质量分数)合金牌号国标.余量试验.余量 根据市场反馈普通的蜂窝铝箔成品力学性能要求抗拉强度 延伸率热封强度板面要求平整干净不影响下游涂胶使用 对比以上数据可知采用高通量连铸连轧工艺生产的铝蜂窝箔夹芯材料具有生产流程短成品率高能耗低产品性能好等明显优势 结论采用高通量连铸连轧工艺生产 合金蜂窝箔坯料与传统热轧工艺相比在确保产品质量的前提 第 期有色金属加工下可大幅缩短工艺流程提升成品率 高通量连铸连轧 合金.和热轧.坯料执行相同的生产工艺流程成品力学性能基本无区别均能满足铝蜂窝箔质量要求参考文献 赵景丽.蜂窝夹层结构复合材料的性能研究.西北工业大学.张广平戴干策.复合材料蜂窝夹芯板及其应用.纤维复合材料():.范秋习.蜂窝夹层复合材料.北京轻工业学院学报.():.胡玉琴.铝蜂窝夹层板等效模型研究及数值分析.南京航空航天大学.周国涛.合金的铸轧工艺研究.东北大学.(.):.:(上接第 页)(、碱度、硬度、电导率、油脂)进行在线实时监控及控制确保水冷强度稳定从而提高工艺参数的稳定性)对铸造机液位控制系统、水循环控制系统相关设备重点管控确保设备稳定性)制定开机预检前检查记录表对关键质控点、安全隐患点多人确认确保开机处于受控状态)控制铝熔体内的碱金属及硼含量等影响铝熔体质量的微量元素降低缺陷发生率)针对设备及员工操作特点制定液位控制、流槽维护、打渣等关键操作标准作业要领书专项培训提高员工认知及操作准确性)制定应急预案并定期应急演练确保员工能够有效及时排除安全隐患使生产过程安全受控参考文献 肖亚庆谢水生刘静安王涛.铝加工技术实用手册.冶金工业出版社.自动铸造控制系统.邵正荣铝合金扁铸锭自动控制工艺参数设定.轻合金加工技术.():.丁峰邵正荣等.提高全自动扁锭铸造机开机成功率的方法.绍兴文理学院学报杂志.():.胡永利孙自鹏.铝合金中氧化膜夹杂形成机理及熔铸工序控制措施.铝加工.():.吴超峰.扁锭铸造用循环水水质控制方案的探讨.有色金属加工.():.(.):.: