СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕНТЫ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2005 года по МПК C22F1/04 B21B3/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано для производства лент из алюминиевых сплавов, в частности системы Al-Mg на прокатных станах, в том числе многоклетьевых при достижении повышенного качества получаемого проката преимущественно толщиной менее 1 мм.

Технической задачей данного изобретения является получение ленты из алюминиевых сплавов толщиной менее одного миллиметра с повышенным уровнем механических характеристик, пониженным уровнем структурной и механической анизотропии в условиях пониженной энергоемкости процесса в сравнении с известными способами.

Известен способ производства, например, полосы из алюминиевых сплавов, включающий горячую прокатку слитка в несколько проходов и смотку в рулон. При этом прокатку в последнем проходе осуществляют при 470-480 градусов, скоростью деформации 100-120 1/сек и с относительной степенью обжатия 50-70%. (Патент RU №2031749).

Одним из недостатков этого способа является невозможность получения полностью рекристаллизованной структуры с мелким однородным зерном, что в свою очередь не позволяет получить в дальнейшем тонкую ленту с низким уровнем анизотропии структурных и прочностных характеристик, этот способ имеет высокую энергоемкость за счет того, что прокатка ведется на структуре слабо релаксированной к восприятию следующих ступеней обжатия.

Известен также способ изготовления алюминиевой ленты, включающий горячую и холодную прокатку с повышенными степенями деформации и последующий отжиг в течение 2-5 часов. (Заявка РФ №96123990).

Однако совокупность режимов на стадии холодной прокатки не только не позволяет получить ленту малой толщины, но и принуждают авторов для получения равнозернистой структуры вводить операцию высокотемпературного длительного отжига, что повышает энергоемкость процесса, удорожает процесс за счет введения дополнительных печей отжига и снижает его производительность. Но рекристаллизованная структура проката не обеспечивает его повышенных механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности является способ производства ленты из деформируемых высокопрочных сплавов системы алюминий - магний, включающий многопроходную горячую прокатку, выдержку, последующую холодную прокатку и отжиг, причем горячую прокатку на двух последних проходах осуществляют со скоростью деформации 25-35 1/сек, а охлаждение заготовки между операциями горячей и холодной прокатки ведут со скоростью 15-20 градусов в час. (А/с СССР №804016).

Однако совокупность режимов деформации на двух последних стадиях горячей прокатки: скорость деформации 25-35 1/сек и охлаждение со скоростью 15-25 градусов в час, не гарантирует завершение процесса спонтанной рекристаллизации, получение мелкого зерна и, следовательно, не подготавливает структуру металла к восприятию операций окончательной прокатки. В результате окончательную прокатку в известном способе заканчивают на толщине 3 мм. Кроме того, режимы прокатки на заключительных стадиях окончательной прокатки (скорость деформации 25-35 1/сек и охлаждение скоростью 17-20 градусов в секунду) требует проведения дополнительного отжига при 350 градусов в течение 12 часов, что значительно увеличивает энергоемкость всего процесса и снижает его производительность. Кроме того, совокупность режимов на заключительной стадии прокатки и режима последующего охлаждения не дают возможности получить структуру с низкой анизотропией, вследствие чего при штамповке изделий из такой ленты развивается высокая фестонистость.

Техническим результатом данного изобретения является получение тонколистового проката из слитков массой более 5 тонн с повышенным качеством металла за счет создания регламентированной промежуточной структуры после горячей прокатки, гарантирующей достижение толщин менее 1 мм на заключительных операциях прокатки и облегчающей ее проведение. Кроме того, результатом данного изобретения является то, что совокупность регламентов на заключительных операциях прокатки и последующего охлаждения в рулоне позволяет получить структуру с низкой анизотропией, слабо выраженной фестонистостью и повышенным уровнем механических свойств. Дополнительным результатом данного изобретения является снижение энергоемкости процесса и повышение его производительности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства ленты из алюминиевых сплавов, включающем многопроходную горячую прокатку, релаксационную выдержку в рулоне, окончательную прокатку и последующий отжиг, согласно изобретению последний проход горячей прокатки проводят со скоростью деформации 60-150 1/сек и степенью деформации 35-60 1/сек при температуре Тр+30 градусов - Тр, где Тр - температура рекристаллизации данного сплава; релаксационную выдержку проводят в интервале температур Тр+30 градусов - Тр в течение 2-50 минут; окончательную прокатку проводят со степенью деформации 30-75% в диапазоне, начиная с температур Тр-100 градусов и заканчивая при Тр-150 градусов.

Сущность изобретения заключается в выборе параметров проведения горячей и окончательной прокаток, введении операции регламентированной релаксационной выдержки между горячей и окончательной прокатками и выборе параметров охлаждения ленты.

Основными требованиями, предъявляемыми к качеству ленты, являются повышенные пластические характеристики, квазиизотропность структуры и связанная с этим текстура, однородность структуры ленты по толщине, равнозернистость при малом размере зерна (менее 30 мкм), расположение полос сдвига под углом 45 градусов и низкий уровень фестонистости, обусловленная этим, т.е. повышенная изотропность механических характеристик.

Горячая прокатка в жестко заданных параметрах последнего прохода (скорость деформации 60-150 1/сек, степень деформации 35-60% и температура Тр+30 градусов - Тр, где Тр - температура рекристаллизации для данного сплава) обеспечивает накопление значительной внутренней энергии, достаточной для завершение прохождения спонтанной рекристаллизации, а температурно-временной интервал выдержки в рулоне (температура Тр+30 градусов - Тр, в течение 2-50 минут) обеспечивает завершение прохождения процесса спонтанной (метадинамической), но не собирательной рекристаллизации. Это подготавливает структуру металла перед окончательной прокаткой, устраняет текстуру перед стадией окончательной прокатки, снижает энергоемкость всего процесса и оптимизирует свойства металла на выходе. За счет реализации указанных условий резко снижается структурная неоднородность и текстурированность готового проката, повышается предел текучести. При повышенных степенях и скоростях деформации избыточная накопленная энергия стимулирует прохождение собирательной рекристаллизации, что может не дать возможности осуществить окончательную прокатку. При пониженных степенях и скоростях деформации накопленной энергии может не хватить для прохождения процесса спонтанной рекристаллизации и его завершения. Таким образом, в основе же лежит целенаправленное создание условий для прохождения процессов спонтанной рекристаллизации с формированием в структуре мелких равноосных зерен. Временной же интервал завершения прохождения спонтанной рекристаллизации обуславливается в большей степени составом сплава.

Окончательная прокатка, проведенная в заданных условиях (температура деформации Тр-100 градусов - Тр-150 градусов, степень деформации 30-75%) и последующее охлаждение позволяют получить металл с высоким уровнем пластических характеристик, снизить структурную и механическую анизотропию и достигнуть высоких степеней вытяжки при формовании изделий из ленты с низкой фестонистостью.

Совокупность же условий осуществления способа резко снижает энергоемкость процесса прокатки тонкой ленты и увеличивает производительность за счет снижения количества проходов и исключения операций отжига.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Для изготовления ленты из алюминиевых сплавов марки, например, 5052 отливали слиток этого сплава толщиной 500 мм, шириной 1600 мм, длиной 6000 мм. Затем его нагревают до температуры 440-480 градусов и выдают на прокатный стан. Черновую горячую прокатку, охватывающую уменьшение толщины исходного слитка с 500 до 50 м, осуществляют на реверсивном стане за 12-14 проходов. Последний проход проводили со скоростями деформации 60, 80, 100, 120 и 150 1/сек. После обрезки концов раскатанный до 50 мм слиток подвергают чистовой горячей прокатке, включающей 5 проходов, выполняемых на нереверсивном пятиклетевом стане. Полученную полосу толщиной 3-6 мм сматывают в рулон при температуре 330 градусов (Т_р=310 градусов).

По истечении пятиминутной выдержки продолжают чистовую горячую прокатку до толщины 1 мм, при этом температура рулона по завершении этой горячей прокатки составляет 260 градусов. Степени деформации при окончательной прокатке составляли 30-75%. Необходимые свойства состояния материала Н24 достигаются в указанном рулоне в ходе естественного охлаждения с 260 градусов до 60 градусов. Полосы сдвига располагались под углом 45 градусов. Анизотропия свойств низкая, уровень продольной пластичности - 5%.

Таким образом удается достичь поставленных целей - повысить качество ленты и уменьшить энергозатраты на ее производство.

Использование предлагаемого способа производства ленты из алюминиевых сплавов позволяет повысить качество ленты за счет создания условий, обеспечивающих завершение прохождения процесса спонтанной рекристаллизации перед окончательной прокаткой. Структура металла перед окончательной прокаткой подготовлена наиболее оптимальная и с точки зрения оптимизации свойств металла на выходе. Применение на стадии окончательной прокатки заданных условий вместе с регламентированным охлаждением способствует достижению лентой оптимальных характеристик, повышению степени вытяжки и снижению текстурной неоднородности при изготовлении конечного изделия - банки или изделия другого вида. Это в свою очередь повышает выход годного на конечной стадии вытяжки за счет снижения нарушения сплошности течения металла (устранения разрывов) при штамповке или глубокой вытяжке и уменьшения фестонистости.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано для производства лент из алюминиевых сплавов. Предложенный способ включает многопроходную горячую прокатку и окончательную прокатку, при этом последний проход многопроходной горячей прокатки проводят со скоростью деформации 60-150 1/сек и степенью деформации 35-60% при температуре Т_р+30÷Т_р, после многопроходной горячей прокатки проводят релаксационную выдержку в интервале температур Т_р+30÷Т_р в течение 2-50 минут, причем указанные скорость деформации, степень деформации и температура проведения последнего прохода горячей прокатки, а также указанные температура и время релаксационной выдержки обеспечивают завершение процесса спонтанной рекристаллизации, окончательную прокатку проводят со степенью деформации 30-75% в температурном диапазоне Т_р-100÷Т_р-150, где Т_р - температура рекристаллизации, затем проводят охлаждение на воздухе в рулоне. В частных случаях выполнения изобретения многопроходной горячей прокатке подвергают слитки массой не менее 5 тонн. Техническим результатом изобретения является получение тонколистового проката из слитков массой более 5 тонн с повышенным качеством металла, обладающего низкой анизотропией, слабо выраженной фестонистостью и повышенными механическими свойствами. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ производства ленты из слитков, выполненных из алюминиевых сплавов, включающий многопроходную горячую прокатку и окончательную прокатку, отличающийся тем, что последний проход многопроходной горячей прокатки проводят со скоростью деформации 60-150 1/с и степенью деформации 35-60% при температуре Т_р+30÷Т_р, после многопроходной горячей прокатки проводят релаксационную выдержку в интервале температур Т_р+30÷Т_р в течение 2-50 мин, при этом указанные скорость деформации, степень деформации и температура проведения последнего прохода горячей прокатки, а также указанные температура и время релаксационной выдержки обеспечивают завершение процесса спонтанной рекристаллизации, окончательную прокатку проводят со степенью деформации 30-75% в температурном диапазоне Т_р-100÷Т_р-150, где Т_р - температура рекристаллизации, затем проводят охлаждение на воздухе в рулоне.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многопроходной горячей прокатке подвергают слитки массой не менее 5 т.