关于精整车间

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关于精整车间(退火炉)

(有关铝箔退火后存在问题和解决办法预想报告)

作者:刘正权

一·退火的含义·目的

1·退火的含义

2·退火的目的

二·退火炉在公司的任务·目标·作用

1·退火炉有哪些任务

2·退火炉为公司完成哪些目标

3·退火炉在公司起到什么重要作用

三·退火的分类及目的

1·均匀化退火

2·中间退火

3·表面退火

4·双零箔的退火

四·公司退火出现的产品质量问题及如何解决

1·双零铝箔发粘现象及如何解决

2·亮晶(亮点) 产生的原因及改进:方法

3·箔材表面平整度和箔卷缠绕松紧程度对油斑的影响

4·控制双零铝箔的针孔数,提高超薄铝箔的质量

一·退火的含义·目的

1·退火的含义

将金属构件加热到高于或低于临界点,保持一定时间,随后缓慢冷却,从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。

2·退火的目的

(1) 降低硬度,改善切削加工性;

(2)消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;

(3)细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。

在生产中,退火工艺应用很广泛。根据工件要求退火的目的不同,退火的工艺规范有多种,常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。

二·退火炉在公司的任务·目标·作用

1·退火炉有哪些任务

退火炉任务之重,责任之大,属公司机密

主要任务是,为完成公司的:均匀化退火,中间退火,表面退火,大卷空调箔及双零箔的退火。

2·退火炉为公司完成哪些目标

(1)退火合格率达,100﹪,达到预期交货。

(2)做到节能降耗·降本增效。

3·退火炉在公司起到什么重要作用

退火炉在公司起到至关重要的作用,可以说98﹪的产品都要通过退火,来改善产品的质量性能。

三·退火的分类和目的

1·均匀化退火

均匀化退火又叫扩散退火是将钢加热到略低于固相线温度(Ac3或Accm 以上150-300℃),长时间保温(10-15h),然后随炉冷却,以使钢的化学成分和组织均匀化。均匀化退火能耗高,易使晶粒粗大。为细化晶粒,均匀化退火后应进行完全退火或正火。这种工艺主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻坯。

例如:我公司的(均退料2.0/2.55*1010/1050/1130.)等就采用这一工艺。2·均匀化退火目的

为了减少金属铸锭、铸件或锻坯化学成分的偏析和组织的不均匀性,将其加热到高温,长时间保持,然后进行缓慢冷却,以达到化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。

3·中间退火

中间退火:为消除工件形变强化效应,改善塑性,便于实施后继工序而进行的工序间退火。冷加工时两个塑性加工工序之间的退火。大多用于板、管、带、丝等金属材料的冷轧、冷拔道次之间的低温退火。冷加工时由于加工温度低,在加工过程中金属产生不同程度的加工硬化,从而引起金属的变形抗力增大和塑性降低。加工硬化超过一定程度后,金属将因过分硬脆而不适于继续冷加工。需要通过低温退火进行软化或再结晶,使其恢复塑性,降低变形抗力,以便进行后续的冷加工。金属加工硬化的剧烈程度与冷加工的变形程度有关。在冷轧钢板时,每次中间退火之前所完成的冷轧道次叫作一个轧程。在一定条件下,钢质越硬,成品越薄,所需轧程越多,需要软化的中间退火次数越多。如冷轧到0.5mm的

成品,仅进行一次中问退火。冷轧到0.2mm的成品需两次中间退火。轧至0.05mm 的成品需要三次中间退火。

在冷轧硅钢薄板时,需经1~3次的中间退火。目的是消除冷加工硬化,恢复钢的塑性和冷变形能力,同时,每次中间退火进行脱碳,使钢中碳含量降到0.01%左右。硅钢薄板的中间退火在连续式退火炉中进行。加热到800~900℃,远高于通常的再结晶温度,以加快碳原子的扩散。经保温3~8min后冷却到150℃左右出炉。炉中通以分解氨和水蒸气,作为脱碳气氛,以加快脱碳过程,提高脱碳效果。

一般冷轧材的中间退火温度是该钢种的再结晶温度以上100~150℃。4·中间退火的目的

为了消除形变强化、改善塑性,便于施行下道工序而采用的工序间的退火。

例如:我公司的(中退料0.5*970/1010/1130/1050/)等就采用这一工艺。5·表面退火

表面退火又称低温退火(或高温回火),这种退火主要用来消除铸件,锻件,焊接件,热轧件,冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除,将会引起钢件在一定时间以后,或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。

例如我公司的,表退料,空调箔就采用这一工序

6·表面退火目的

主要用来消除热轧件,冷拉件的残余应力或便于随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。

7·双零箔的退火

为了控制铝箔的力学性能,而且要消除铝箔表面的残油,获得平整光亮的表面,并能自由展开.不同用途的铝箔,要求的除油程度不同,一是为了获得一定的塑性;二是为了获得光亮、干净无残油的表面质量。

8·双零箔的退火目的

一是为了获得一定的塑性;二是为了获得光亮、干净无残油的表面质量。

例如我公司的(0.0045/0.0065/0.007/0.009)等就采用这一工艺。

四·公司退火出现的产品质量问题及如何解决

1·双零铝箔发粘现象

双零铝箔发粘现象包含现两层意思:铝箔的力学性能不合使用要求及铝箔表面除油效果不良而造成铝箔在使用过程中产生剥离困难.通过改善成品退火工艺并控制轧制工序的轧制油量及其理化性能,调整分卷分切的张力使用参数,消除了铝箔发粘缺陷.铝箔按生产状态有软硬两种,双零箔大多数是在软化退火后使用,软化退火不仅是为了控制铝箔的力学性能,而且要消除铝箔表面的残油,获得平整光亮的表面,并能自由展开.不同用途的铝箔,要求的除油程度不同,如复合用铝箔及电容器用铝箔表面不得有残留润滑油.但近年来,用户对双零箔的质量提出的要求越来越高.铝箔发粘成为主要缺陷之一,软状态双零箔发粘现象主要表现为:双零箔手感“发软”,用户使用过程中不易于保持平整的板型;双零箔卷层与层之间粘连,严重的形成“板结”,在开卷过程中,剥离困难,造成铝箔不能正常使用.严重影响了铝箔的生产销售.

1.1·双零铝箔发粘问题的解决措施

退火工艺改进

1.1 双零箔成品退火制度的原则通常双零箔退火的目的,一是为了获得一定的塑性;二是为了获得光亮、干净无残油的表面质量.过去制定双零箔成品退火工艺的主要考虑因素,是纯铝箔的再结晶温度和轧制油的馏程.由于纯铝箔的再结晶温度约为240~260℃,铝箔轧制油的馏程一般约为200~260℃,过去制定的退火工艺,退火温度一般为300~400℃,退火周期10~40h.这种退火制度,由于温度高,油脂燃烧,发生油膜碳链分解氧化,引起铝箔污染,造成黄褐色油斑.

1.2 以往双零箔成品退火工艺的不足近几年来,逐步采用所谓低温长时间退火工艺,其退火温度不低于280℃,退火时间可达到150h,但双零箔退火后的效果并不理想.双零箔的退火温度是否必须高于纯铝箔的再结晶温度?如果低于再结晶温度进行退火,能否满足用户的使用要求?低温下,除油效果怎么样?退火温度和时间如何掌握,才能保证力学性能表面质量均符合要求,是必须通过试验回答的问题.

1.3 新退火工艺的制定依据退火工艺主要参数是退火时间,主要取决于装炉量、箔卷的宽度和卷径.装炉量大,卷径越大,箔材越宽,则退火时间越长.应保证除油效果的前提下,退火温度越低越好,而不必考虑铝箔是否充分再结晶.满足用户使用要求是制定新退火的依据.

1.4 新退火工艺应用效果在循环空气炉中进行铝箔的退火试验.考虑到消除铝箔卷的起棱鼓缺陷,要慢速加热,慢速冷却,采用阶梯式加热制度.根据铝箔卷径和铝箔宽度来试验退火保温时间;根据不同的退火温度来考察铝箔的力学性能、铝箔的粘附性和铝箔的脱脂性能.退火试验结合工业生产,选用10t 箱式循环空气炉,加热功率为360kW,最高加热温度为535℃.试验铝箔的合金状态为1235-O,厚度为0.006~0.007mm,卷径300~500mm,宽度分别为350、460、520、787、920、1024、1216mm,根据试验铝箔的规格退火时间(加热+保温+冷却)为30~150h,退火温度为180~300℃.铝箔的力学性能,粘附性和脱脂性的检测方法分别执行GB3198-1996附录C~附录E.拉伸试验设备为ZLD-10电子拉力试验机.试验结果见表1,根据试验数据,经分析研究,确定工业生产的退火温度在250℃以下,可消除铝箔的发粘缺陷.表1 铝箔退火试验结果对比退火温度/℃σb/MPa δ/% 脱脂性开卷特性 280~250 41~69 0.5~1.0 A级易粘连 240 73~89 0.5~1.0 A级L≤200mm 230 76~91 0.5~1.0 A级L≤200mm 220 87~98 1.0 B级.

2、轧制工艺控制

通过适当的退火工艺,可以达到良好的除油效果,获得表面干净无残油、无粘接、无油斑、光滑能自由展开的高质量铝箔.但这里有一个前提,即轧制工序的铝箔带油量及轧制油和添加剂的性能、种类和配比必须适宜.如果轧制工序带油量大的话,靠后续的退火工序无法达到良好除油效果.

2.1 轧制油量的控制双零铝箔硬状态下表面残油厚度约0.02~

0.2μm.表面残油量大,会使铝箔的复合、印刷等精制加工产生困难.在实际生产中,应严密监视轧机出口侧铝箔表面的带油量,不允许有可见的白色带油痕迹,否则应及时检查并调整支承辊清辊器、出口则防油板清辊器以及轧制线参数等.

2.2 轧制速度的控制轧制速度过快,铝箔表面的油膜会加厚,通过甩溅造成的带油量也增加,铝箔表面光泽变暗,这将会给退火脱脂工序造成困难.双零箔的成品精轧速度不易于超过500m/min,道次压下率也控制在50%左右.

2.3 轧制油及添加剂的理化性能铝箔轧制油除冷却和润滑作用外,还应能够保证铝箔表面光亮,退火时易挥发,轧制达到一定的压下率,氧化稳定性好,无难闻气味等.轧制油一般以矿物油为基油,粘度为(1.5~

3.0)×10-6m2/s,添加剂为高级脂肪酸、高级脂及高级醇.酸类分子的极性强,与铝箔表面形成较为牢固的吸附膜,在较高的退火温度下,发生油膜碳链的分解氧化,引起铝箔污染,造成黄褐色油斑.由于油酸饱和吸附最小浓度为1%,因此在轧制油中加入少量油酸即可在铝箔表面形成一层较为牢固的化学吸附膜,况且,油酸属于不饱和分子结构,在长期使用过程中,易发生氧化变质,所以,不希望多量使用.轧制油温的控制很重要.随着轧制油温的增加,轧制油变稀可能润滑不良,使轧制负荷迅速增加,轧制速度提高,轧机甩油严重,粘铝现象增加.使用脂肪酸时,细粉生成速度快于醇或脂的,基于此,也应限制油酸的过量使用.

3、分切工艺控制

铝箔的表面除油质量,除与轧制工序和退火工序的质量控制有关外,还与分切工序的卷紧程度有关.由于铝箔卷在退火炉中被热空气所包围,箔材层与层之间的轧制油需通过一定的缝隙逸出,挥发变成气体,如铝箔卷卷得太紧,轧制油的挥发就变得困难.生产中,控制好双零箔的空隙率很重要.分切操作中,根据不同的料宽,把分切的锥度张力在6%到32%之间进行调整,取得了较好的除油效.

2·亮晶(亮点) 产生的原因及改进方法

亮晶产生的基本原因:在正常轧制的过程中,轧辊表面与铝箔的表面是不直接接触的,轧制力是通过轧制油膜进行传递的。从金属的成形摩擦学的角度来说,轧辊和铝箔两个接触面之间完全由液体润滑剂隔开,铝箔成形过程中所产生的摩擦即为流体摩擦,如果在轧制过程中这一层液体润滑剂所组成的油膜一旦局部被破坏,就形成了混合摩擦(由流体摩擦、干摩擦、边界摩擦组成)。干摩擦和边界摩擦常常会导致轧制工件的成形异常,也就是成形压力不通过油膜,而是通过局部的点直接接触传递到轧制工件上,形成现在所谓的“亮晶”。而流体摩擦部分属于正常成形表面,不会影响亮晶,这就是亮晶产生和弥散分布的原因。

亮晶(亮点)改进方法:

(1)合卷机的涂油。由于合卷的涂油太少或涂油不均,使两层铝箔在轧制过程中油膜的厚薄不均,或部分地方没有油膜,致使两层铝箔之间形成干摩擦或边界摩擦,所以我们在合卷的过程中,加大涂油量,降低速度,并要求涂油均匀。

(2)采用低闪点的双合油。最先采用的是闪点为82℃的轧制基础油,后来改为闪点为70℃的双合油。闪点为70℃的油与82℃的油相比,其黏度更低,挥发性

更强,其形成的油膜更薄,铝箔暗面形成的油膜分布均匀,此时的润滑性能偏低,使两张铝箔之间的摩擦力增大,使两层铝箔之间不存在相对滑动。

(3)轧辊粗糙度的不均一或配对径差太大,也是产生亮晶的非常重要的原因,当轧辊的上下辊粗糙度不均一时,致使上下层铝箔与上下工作辊的摩擦因数不一样,由于轧辊的转速是同步的,致使两层铝箔之间产生相对错动。同样由于上下工作辊的角速度是相同的,辊径的差别使其线速度不一样,在双合轧制时使两层铝箔之间也随着工作辊的转动而产生相对滑动。

(4)严格控制双合前的铝箔厚度,使双合时两张的厚度差达到要求,否则不允许双合在一起。当两张铝箔的厚度差较大时,由于金属的流动,上下两张铝箔的加工率不一致,使金属的流动不同步,两张铝箔容易产生错动,产生亮晶。

3·箔材表面平整度和箔卷缠绕松紧程度对油斑的影响

铝箔是卷状生产的,层与层之间紧贴,如果铝箔表面不平,分切时缠绕不紧,卷内不平出含有一定量的空气,退火时轧制油氧化燃烧不完全,产生残碳而形成油斑;如果成品卷缠的太紧,卷内不平处的油分子挥发不出去,受热扩散到边部,遇氧不完全燃烧形成边部油斑;如果箔面平整,缠绕松紧合适,层与层之间紧贴,基本上无空气存在,在退火加热时,轧制油顺利挥发,在成品卷端面处,空气流动性好,富氧燃烧完全,因此不产生油斑。

在铝箔轧制时应调整好轧制油流量,即控制好辊温,使扎出的箔材表面平整,箔面因不平而形成油斑,同时,在分卷机上分卷时,控制好张力,电流和速度,使分出的成品卷空隙率为8﹪~15﹪之间,解决了因缠绕不合适造成的油斑废品。

4·控制双零铝箔的针孔数,提高超薄铝箔的质量

1·铝箔坯料对针孔度的影响

铝箔坯料状况直接影响轧制产品的质量和成品率的高低。随着铝箔厚度的减小,隐藏在坯料内部的各种缺陷,如夹杂、气泡、外来杂质、粗大第2相粒子等都将逐步暴露出来,对铝箔轧制和产品质量产生不良影响,如形成穿孔或裂缝,严重时将使铝箔断带。统计资料表明,铝箔中的针孔数随夹杂量、化合物尺寸的增加而增加,并且随铝箔厚度的减薄而呈指数函数增加。存在于坯料表面的各种缺陷,如擦伤、起皮、水斑、灰污等,也将以拉长的形式继续存在于铝箔表面,当压下量达到一定程度时,会使铝箔穿孔或断裂。

1.1铝箔坯料的化学成分对铝箔针孔数的影响

铝箔中的化合物相主要有α(FeSiAl)相、β(FeSiAl)相和FeAl3相。α(FeSiAl)相是比较理想的铸态化合物,这种相以骨骼状和圆颗粒状为主,容易在变形过程中被破碎,而且较容易在均匀化过程中溶解到基体;FeAl3相为针片状化合物,在铝箔轧制过程中,这种粗大化合物相形成裂纹源,扩展形成针孔。进口坯料的化合物以α(FeSiAl)相和β(FeSiAl)相为主,而国产铝箔毛料中的化合物则以α(FeSiAl)相和FeAl3相为主,这也就造成国产双零箔针孔数高出国外的原因。要控制最佳晶粒度,得到组织均匀、晶粒细小的坯料,生产中可使用适量的Al-Ti-B晶粒细化剂细化晶粒。铝箔??料中的化合物尺寸应控制在0.001~0.005mm之间,过大容易形成裂纹源,裂纹扩展形成针孔,过小将使加工硬化率加大。

1.2坯料冶金质量对铝箔针孔数的影响

铝箔坯料的冶金质量主要指它的铸轧质量,铸轧质量的好坏主要取决于两个方面:一是铸轧时卷入异物如粉尘、大颗粒物质,在轧制过程中都会导致针孔产生;二是铸轧时有夹杂、气泡及氧化膜。随着轧制厚度的减薄,气泡压破成为针孔,夹杂和氧化膜等会从很薄的铝箔表面上脱落形成针孔。因此,必须对铝熔体进行净化处理,加强过滤、除气、扒渣。

2·铝箔生产工艺对针孔度的影响

冷轧工艺的合理性对铝箔针孔数的多少有直接的影响。例如:轧辊的凸度、表面粗糙度,轧制油的过滤精度,轧制速度和后张力控制,退火工艺等都是影响铝箔针孔数的主要原因。

2.1轧辊的凸度、表面粗糙度对铝箔针孔的影响

辊形凸度较大或较小时会在箔材横向两端或中间出现针孔,故应选择合适的轧辊凸度,以降低针孔出现的几率。轧辊表面太粗糙,轧制速度较快,易造成断带,而且针孔多,铝箔表面光洁度低;轧辊表面粗糙度小,则轧制速度慢,影响生产率的提高,增加成本。为保证铝箔生产的稳定性和产品质量,降低针孔数,在生产中规定:中轧棍表面粗糙度为0.05~0.1μm,精轧辊表面粗糙度控制在0.02~0.03μm,且尽量使整个轧辊辊面的粗糙度均匀一致。

2.2铝箔轧制油对针孔度的影响

轧制油在铝箔生产中起到承载、洗涤、冷却和润滑作用。轧制油中粒子的尺寸大于10μm时形成铝箔针孔的主要原因。去除这些颗粒的主要手段就是过滤,要合理调整轧制油配比,从而保证轧制油的过滤精度,且粘度不能过大,过大会使铝箔表面粗糙度增加,易产生针孔;过滤时,避免发生污油倒流,轧制时若轧制油量不足,造成落入箔面的外来颗粒清洗不掉,且起不到润滑作用,使箔面产生针孔;要定期更换过滤布,以免滤饼中杂质进入净油箱污染净油,造成双零铝箔针孔数增加或产生白条;轧制过程中要控制油温不能过高,以免轧制油变稀而润滑不良,使轧制负荷迅速增加,轧制速度提高,轧机甩油严重,粘铝现象增加,造成针孔等缺陷。

2.3轧制速度和后张力控制对针孔度的影响

生产铝箔时,轧制速度和后张力(即开卷张力)的控制应结合轧辊表面粗糙度和轧制油的性能进行调整。特别是在轧制成品的前一道次和成品道次,轧制速度和开卷张力的控制是否合适对针孔影响最大。轧制速度太快或后张力过大时,双零铝箔针孔数明显增多,严重时造成断带。轧制速度太慢或后张力太小时,不仅影响生产率,而且使铝箔出现皱褶、开缝等。

2.4热处理工艺对针孔度的影响

热处理中控制粗大化合物相颗粒的尺寸和数量可有效降低针孔率、提高塑性加工性能和铝箔产品质量。热处理工艺与化学成分和合金相的控制密切相关,对合金相的控制一方面应尽可能使Fe、Si元素从铝基体中析出,以第二相化合物的

形式存在于铝基体中;另一方面还应通过适当的合金设计和工艺优化,控制第2项的种类、形状、大小、分布和数量。双零铝箔生产涉及了从熔铸、冷轧、中间退火、箔轧等多个轧制工艺和热处理工艺环节;前环节的组织特征必将遗传和影响到后环节,各工艺之间是相互影响和制约的,孤立研究和设计各工艺参数或只考虑其中一个“主要”环节都是片面、不充分的。因此要综合考虑铝箔生产的热处理和加工变形过程的组织变化和规律,制定合理且经济的优化工艺制度。

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