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2019年中国铝加工产业年度大会“铝轧制分论坛”专场报道
2019-6-24 16:46:21
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中国有色金属加工工业协会
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    6月18-20日,2019年中国铝加工产业年度大会暨中国(邹平)铝加工产业发展高峰论坛在山东邹平召开。本次活动吸引了来自国内主要铝加工企业、相关高校和研究院所、辅料及配套服务企业以及政府部门700多名代表参加会议。在6月19日的大会开幕式、主旨演讲及中国铝加工材料学院与研究院院长论坛之后,6月20日上午,又根据铝及铝合金成形工艺的不同,开设了铝挤压和铝轧制两个分论坛。铝轧制分论坛邀请了国内相关重点铝加工企业和研究院所的八位专家做专题报告,全国有色轻金属标准化分技术委员会秘书长葛立新主持。铝轧制分论坛专家报告精彩纷呈,下面将对报告亮点进行总结,与读者分享。

全国有色轻金属标准化分技术委员会秘书长葛立新主持论坛

亮点分享一:

航空用7000铝合金扁铸锭质量控制与评价

南山集团技术中心总工程师  吴欣凤

    报告重点讲述了铝合金航空用扁铸锭生产过程质量控制及铸锭质量评价要求。

    为保证7000系铝合金航空用扁铸锭产品质量,生产过程中重要质量控制点为熔炼、炉内精炼和D.C铸造。报告详细讲述了熔炼过程中需严控熔炼温度、装炉量与精炼工艺、电磁搅拌和加合金温度;炉内精炼需控制精炼时间、控制氯化物生成,用专门的取样工具以免污染合金成分;铸造过程需严控铸造温度在液相线35℃以上,控制铸造水温及水流量等。铸锭质量稳定是后续产品稳定的基础,制定质量控制点,严格监控铸锭质量波动情况,保证铸锭质量的稳定性;实行机械化操作,尽可能降低人为因素的影响,设备可自动采集并存储工艺数据;为保证产品的稳定性,必须保证人员、设备、工艺的稳定性。

    评价铸锭质量时需对铸锭生产过程质量控制和铸锭质量进行评价。生产过程评价需进行化学成分控制、工艺固化及过程监测。质量评价需从化学成分宏观偏析、组织结构、能谱分析等方面结合生产工艺,分析铸锭规格、合金种类及铸造工艺对产品质量的影响,是过程及质量控制中最重要的部分。



南山集团技术中心总工程师吴欣凤作报告

亮点分享二:

铝合金车身轻量化解决方案的发展

诺贝丽斯中国区董事总经理  刘清

    近年来,汽车制造业对环保和安全性能方面日益关注,汽车制造商不仅要达到二氧化碳平均排放标准,同时北美汽车制造商还要满足企业平均燃油经济性标准(CAFE),为了能够减轻汽车质量,就有必要选择最适宜的轻量化材料。全铝车身合规的成本虽然高于全钢车身,但铝的减重效果更为明显。同时,通过合金技术和加工技术,可以把铝材强度做的很高,甚至高过钢材。实现汽车轻量化有几十种技术路径和手段,从成本上考虑,铝车身轻量化是最具有经济性的方法。

    采用铝合金材料的轻量化解决方案可以提高燃油车的燃油效率,据统计,每减轻10%的车身重量可以降低6-7%的燃油消耗。对于逐渐增长的电动车市场,采用铝合金的轻量化方案在提高行车里程,从而降低电池成本方面扮演了重要角色。铝合金轻量化是改善油耗的具有成本优势的办法,欧洲和美国在车门、发罩、尾门和翼子板等覆盖件用铝合金板料的占比逐年增加。



诺贝丽斯中国区董事总经理刘清作报告

亮点分享三:

铝制易拉罐材料产业发展现状、市场前景及关键技术

南山轻合金有限公司总工程师  顾华锋

    南山轻合金有限公司是一家拥有一流的设备、一流的技术、一流的产品的现代化铝轧制企业,厂区面积328万平方米,拥有各类专业技术人员1000余名,各种生产设备60余台套。其中,熔铸厂年产能80万吨,热轧厂年产能75万吨,冷轧厂年产能60万吨,精整厂年产能55万吨,铝箔厂年产能8万吨。

    3004、3104H19和3104H24orH26属于中等强度合金,具有良好的成形性及耐蚀性,主要用于DRD&DI罐身;但是近年来,为了降低成本,部分无耐压要求的饮料盖及食品盖已开始使用。5052/5042/5151属于Al-Mg系合金,它是中等强度合金的代表,具有良好的耐蚀性、成形性以及熔接性;它的应用范围较广,可用于DR&DRD食品罐身盖及饮料盖。5182属于Al-Mg系合金,它具有较高的强度,成形性及耐蚀性表现良好,可用于有耐压要求的有气饮料盖及拉环,如啤酒、碳酸、充氮气饮料等。

    罐体料性能特点:(1)力学性能。在满足罐底耐压强度的情况下,通常强度越高断罐率增加越明显;(2)烘烤后屈服强度。检测TS/YS衰减量,衰减量越少,白罐到成品罐的罐底耐压降低越少。板带厚度的控制主要取决于带宽、凸度和平均厚度偏移。

    铝罐加工过程包括上料、涂油润滑、下料冲杯、变薄拉伸、打底型、切口、清洗、印刷、烘干、内涂层及喷底、缩口/翻边和检测等步骤。

    制罐加工金属表面润滑与清洗需达到平衡。板带预涂油提供动流体润滑,油膜厚度帮助防止模具与铝表面直接接触;变薄拉伸冷却润滑液提供边界润滑,油膜强度帮助控制负载(减少分离力/加工力),并防止模具与铝表面直接接触。清洗需注意槽液温度、喷淋时间、喷淋压力和药液浓度等方面,清洗质量需达到以下标准:①满足清洗除油的要求,罐壁没有明显破水(DI水膜),表面张力40-60dyn;②金属表面腐蚀的要求达到4-8mg/330ML和6-12mg/500ML;③马弗炉罐体金黄色且均匀,罐底无花斑,转换膜均匀致密;④控制合理的膜厚,通常罐体在10-15mg/m²或100-200nm厚。

    美洲、东南亚、欧洲和澳洲等地区的铝罐平均厚度均呈现下降趋势。铝罐轻量化及CBS DOWNGAUGE,可减少铝材消耗,降低二氧化碳排放;按中国全年380亿只罐包装单位,每只罐平均减重0.20g,大约少用铝材8900吨,约减排二氧化碳13万吨。



南山轻合金有限公司总工程师顾华锋作报告

亮点分享四:

铝箔坯料用宽幅铸轧带生产关键技术

贵州中铝铝业有限公司副总工程师  梁明霞

    铝箔坯料用宽幅铸轧带生产关键控制技术包括:(1)化学成分。不同的合金元素对铝箔坯料的组织及性能产生不同的影响,为了获得组织均匀、性能优良的铝箔坯料,必须确定合理的化学成分范围,并进行全过程的稳定控制。(2)熔体净化。铝合金在熔铸过程,熔体中不同程度存在气体、各种金属及非金属夹杂物等,是铝箔生产中针孔、孔洞、断带的最主要影响因素,也是评价铝箔坯料质量稳定性的重要指标,因此不断优化熔体净化工艺尤为重要。熔体净化包含精炼除气、熔体过滤和晶粒细化三个方面。(3)宽幅铸嘴布流。铸轧生产时,须通过铸嘴将熔体平稳、均匀地充满在铸轧辊缝之间,既要保证铝液的均匀分配,又要保证铝液温度的平衡分布,同时还要保证板面质量,不能出现因铸嘴前沿挂渣凝铝等问题导致的板面划伤,因此,对铸轧板尺寸精度、组织性能、表面质量都是非常重要的。(4)冷轧后退火工艺及控制,改善产品的组织和性能,细化晶粒,消除材料内应力,降低强度,提高塑性,满足客户要求的力学性能。

    同时,在生产中还需要加强质量管理及过程控制。针对关键或薄弱工序,建立质量控制点,自检与专检相结合,科学的规定检验项目及频次,不仅对产品技术指标进行检验,还要起到对关键工艺过程验证和监督的作用。



贵州中铝铝业有限公司副总工程师梁明霞作报告

亮点分享五:

锂离子电池铝箔国家标准探讨

广州优箔良材科技有限公司博士  李涤生

    报告主要介绍了电池箔的生产技术难点及性能要求特点,进而引出锂离子电池用铝箔国家标准修改的必要性并给出修改建议。

    电池箔属于铝箔中高端精加工产品,与普通铝箔产品相比,其加工难度更大,工艺控制精度及生产工艺技术的要求也更高。电池箔生产主要技术难点有:(1)厚度要求严格。厚度越来越薄,达到8微米甚至6微米,已经超过了目前铝箔产品单张轧制的最小可轧极限厚度;厚度精度要求达到±2%,是目前所有铝箔产品中最高的。(2)高强度。目前一般的电池箔产品,要求强度≥180MPa,而且是纯铝合金。这已经相当于8系合金的性能。随着电池技术的不断发展,出于各方面的考虑,很多用户都在不断提高电池箔产品的强度要求,目前200MPa以上强度的要求已经很普遍,有些用户甚至要求强度达到270甚至300MPa以上,这已经达到了铝箔产品冷硬化的强度极限,生产难度极大。(3)高的表面达因值。为满足涂布过程及涂碳过程的需要,电池箔产品对于表面达因值的要求较高,但是高的表面达因值控制却与高强度轧制相互矛盾,极高的板形要求及厚度差都是与高强度超薄轧制相矛盾。

    随着动力电池能量密度的提升,作为集流体的铝箔也越来越薄,因而要求其具有更低的杂质含量、更少的自放电、更好的厚薄均匀性、更高的表面张力、更好的粘结性能、更薄的厚度、更高的强度、更高的导电率、合适的伸长率等要求。

    但是,现行锂离子电池用铝箔国家标准存在性能和精度要求较低、涵盖范围较小以及标准分级不明确等问题,不符合动力电池用铝箔市场高性能、高精度和高安全性的要求,因此,迫切需要对原标准进行修订,目前新标准编制工作正在进行中。新国标将完善或新增以下内容:光箔牌号及状态、抗拉强度和延伸率、表面湿润张力、表面洁净度测试、基材厚度与面密度、端面外观、切边外观、版型控制、针孔、功能性图层箔和残留油量/保质期等。



广州优箔良材科技有限公司博士李涤生作报告

亮点分享六:

铝板带箔常见主要缺陷及控制

华北铝业有限公司总经理助理  张深阳

    通过多年生产经验积累及参考各种标准、文献,整理汇总了铝板带箔在生产中由于各种因素产生的各类缺陷,并分别对缺陷的形貌特征、产生原因及控制方法进行细致分析。其中,铝板带缺陷类型包括18种表面缺陷,12种板形、形状、尺寸缺陷和4种组织缺陷;铝箔缺陷类型包括19种表面缺陷,9种板形、形状、尺寸缺陷和4种组织缺陷。

    本报道仅以铝板带表面缺陷-热带为例进行说明。热带形貌特征:部分铝熔体未完成结晶就被拉出铸轧区,从而在板面上留下没有进行过轧制变形的铸造带状组织。形成原因:铸轧温度太高,速度太快,冷却强度不够致使带材出轧时尚未完全凝固,或者前箱液面太低,铸嘴严重堵塞等导致熔体供给不足,熔体不能与辊面充分接触,因而未受轧制变形,保留铸态组织。控制方法:①先降低铸轧速度,再检查工艺参数是否适当,适当调整前箱温度、铸轧速度、前箱液面高度;②合理安排铸咀结构,或提供铸轧温度,确保铸咀内铝熔体的流动通畅。

    最后,报告以PS版基和锂离子电池用铝箔常见缺陷为例进行分析。对我国铝板带箔的生产加工过程具有重要指导意义。



华北铝业有限公司总经理助理张深阳作报告

亮点分享七:

熔剂对铝及铝熔体的物理净化

郑州西盛铝业有限公司董事长  李有望

    报告对熔剂净化的目的和意义进行了介绍,同时指出了熔剂化学净化的弊端,针对熔剂净化的热力学原理和动力学原理进行了分析,最后介绍了熔剂物理净化部分应用实例。

    铸坯气孔、夹渣等遗传性缺陷将严重恶化铸坯加工性能及构件服役性能。铸造前熔体净化是规避铸坯气孔、夹渣等冶金缺陷的有效手段。熔体净化的基本对象包括气、渣、杂以及碱金属/碱土金属等。

    熔剂化学净化存在以下四个方面的弊端:二次污染铝熔体;二次烧损;有害气体排放;腐蚀侵蚀熔炼控制系统和设备材料。熔剂物理净化可有效避免上述弊端,物理净化广泛应用于中国铝业、闽发铝业等数十家企业。



郑州西盛铝业有限公司董事长李有望作报告

亮点分享八:

超高压铝硅合金组织与性能研究

北京航空航天大学材料科学与工程学院副教授  郑瑞晓

    铝硅合金应用已非常成熟,但其性能仍有提高空间,为扩大应用提供了基础条件。研究表明,综合采用高温高压固溶+时效工艺,有望获得Si纳米颗粒在Al晶粒内部弥散析出的理想组织,从而大幅提高Al-Si合金力学性能,拓宽其应用范围。研究结果验证了硅颗粒纳米化的可行性及其对合金性能改善的巨大贡献。虽然目前的技术手段制备的样品尺寸较小,暂时不具备工程应用价值,但是随着科技进步,其他新兴技术有望被用于制备高强韧纳米结构Al-Si合金,进而大幅拓展其应用范围。



北京航空航天大学材料科学与工程学院副教授郑瑞晓作报告



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