铝合金热轧工艺

铝及铝合金热轧工艺

热轧坯料主要采用的是半连续、连续两种生产方式生产铝锭，现代化的热连轧大部分都是采用半连续铸造的生产方式生产铸锭，可生产出来的铸锭重量重，铸锭的尺寸、表面、化学成分和内部质量较高

一铸锭的制备和质量要求。

（1）铸锭的选择应考虑到客户的质量需求和自身设备能力和工艺水平。（举例子）（2）铸锭的厚度选择的依据：成品厚度和变形率

（3）铸锭宽度选择的依据：成品的宽度和合金的切边量

（4）铸锭长度的选择依据：热轧卷的卷径

二铸锭的断面形状：

（1）圆弧形

（2）梯形

（3）V字形

（4）长方形

三铸锭切头尾的目的

四热轧前铸锭头尾的处理方式

（1）表面要求不高的产品可以对铸锭浇铸口和底部不做任何处理

（2）对表面要求高的产品必须将头尾铸造缺陷部分全部切除

五、热轧前铸锭的表面处理

1、铣面

铸锭铣面量的确定原则：产品的用途、合金特点。铸造技术，目前国内带侧面铣的的铣削量大面一般8-15mm.小面8-10 mm.

铣床的特点：干铣和湿铣

2铣面后的表面质量要求

（1）铸锭小面弯曲不易过大

（2）铣刀痕的控制，刀痕深度不得大于0.15MM

（3）表面无粘铝现象

（4）无磕碰或存放时间过长

六、铸锭的加热

（1）天然气加热炉的基本特点，加热速度快、温度均匀、

（2）加热制度：均热温度，加热温度和炉内气氛

（3）加热温度必须满足热轧温度的要求，保证合金塑性高，变形抗力低

（4）装炉要求：先宽后窄，先一次后二次，先低温后高温，先小吨位后大吨位

七热轧工艺

（1）轧制方式和特点：纵轧、横轧、斜轧

（2）影响轧制的几个重要因素：轧制过程包括粗轧和精轧，在轧制过程中主要是轧辊，轧件和乳液三者之间的作用过程

（3）轧辊几个常用的术语

A：辊型

B：轧辊硬度

C表面粗糙度

D轧辊的基本结构

E轧辊的加工精度::尺寸精度、轧辊径向跳动、辊身两端直径差、配对辊

径差，表面状况。

八热轧制度设计

（1）热轧速度的确定

A开始轧制阶段，铸锭短且厚，绝对压下量大，咬入困难，一般为了咬入采用低速轧制

B 中间轧制阶段为了控制终轧温度和提高生产效率，一般都采用高速轧制

C 最后轧制阶段，因为带材变得薄而长，轧制过程温度降得太快，但是也

要控制表面所以要根据现场情况合理选择轧制速度。

热轧压下制度

热轧压下制度的确定主要包括热轧总加工率和道次加工率的确定（2）总加工率的确定原则

铝及铝合金板带材的热轧总加工率可达到90%以上，总加工率愈大，材

料的组织越均匀，性能越好，

A合金材料的性质。纯铝以及软合金，其高温塑性范围较宽，热脆性小、

变形抗力低，因而其总加工率越大，硬合金则相反。

（3）满足最终产品表面质量和性能的要求

供给冷轧的坯料，热轧总加工率应留足冷变形量，以利于控制产品性能

和获得良好的冷轧表面质量；铝及铝合金热轧制品的总加工率应大于

80%。

（4）轧机能力及设备条件

轧机最大工作开口度和最小轧制厚度并差越大，铸锭越厚，热轧总加工

率越大，但铸锭厚度受轧机开口度和辊道长度的限制。铸锭尺寸及质量，

铸锭厚且质量好，加热均匀，热轧总加工率相应增加。

道次加工率的确定原则

制定道次加工率应考虑合金的高温性能、咬入条件、产品质量要求及设备能力。不同轧制阶段加工率确定原则是：

（1）开始轧制阶段，道次加工率比较小，一般为2%~10%，因为前几道次主

要是变铸造组织加工组织，满足咬入条件。

（2）中间轧制阶段，随金属加工性能的改善，如果设备条件允许，应尽量加大道次变开量，对硬铝合金道次加工率可达45%以上，软合金可达50% （3）最后轧制阶段，一般道次加工率减小，为防止热轧制品产生粗大晶粒，热轧最后道次的加工率应大于临界变形量（15%~20%）；最后两道次温度较

低，变形抗力较大，其压下量分配应保持带材良好的板形，厚度偏差及表

面质量。

（5）热轧时的冷切和润滑

铝及铝合金具有较强的粘着工具的特点，轧制的时候必须采用冷切润滑。

在轧制铝板带时，采用金属轧制乳化液，可提高压下量，减少轧制压力，减少轧制道次，节约电能，人力，提高产品质量和数量。

使用金属轧制乳化液可以达到以下目的：

1）、减少变形区接触弧表面上的摩擦力和摩擦系数，在轧机上使用轧制用乳化液既可以增大道次压下量和减少道次数，同时还可以提高轧制速度，可减小最小可轧厚度）。

2）、是减少轧辊的磨损；

3）、防止金属粘（焊）在轧辊上。

4）、冷却功能。

5）、清洗功能。乳化液也起洗涤作用，他能从轧机的轧辊面和金属表面上冲掉金属微粒（磨损物）和其它污垢。

6）、在轧制过程中，应保证在辊面和金属表面上能均匀喷涂。如分布不均可产生波浪和飘曲。

7）、控制工作辊温度和辊型的分布等。

1、乳液的组成

乳液有几种主要的组成部分：基础油、润滑添加剂、乳化剂、润湿剂和抗氧化剂等。

基础油：具有一定的润滑作用，同时是其它润滑成分的载体。不同轧机基础油的粘度要求不同，粘度不同，意味着油膜厚度和油的流动性不同。好富顿公司选用特种基础油，其优点是粘温指数低，乳液平衡能力较好，具有一定的润滑能力，便于咬入。

润滑添加剂：在金属轧制过程中，要求金属轧制用油具有良好的减少摩擦和磨损的性能，润滑添加剂可以防止互相接触的金属产生磨损。为了减少摩擦表面间的摩擦力，防止产生干

摩擦而使用的添加剂称为润滑添加剂。润滑添加剂具有在摩擦表面上生成牢固油膜的能力及减少摩擦，改善润滑作用的能力。

乳化剂：具有易溶于油的亲油基和易溶于水的亲水基所组成。具有防止油水两相互相排斥的功能，而且将油和水两相连接起来，不使其分离的特殊功能。乳化剂具有降低油珠表面张力和降低油珠分散在水中的能量，同时由于乳化剂排列在油珠表面，亲水基都排列在油珠表面，由于同性相斥的作用，防止了油珠之间相互接近，聚集长大。乳化剂的主要作用：乳化、清洗、加溶、润湿、分散、起泡等作用。

润湿剂：润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。润湿作用通常是指液体在固体表面上附着的现象。为使乳液能更均匀的附着在轧辊和轧件表面，即在轧辊和轧件表面形成的油膜和润滑膜均匀，所以乳液中需要添加适量合适的润湿剂。

抗氧化剂：能延长油品氧化反应的诱导期，减缓油品氧化速度，延长油品使用寿命的添加剂。由于油品不可避免的都会出现氧化过程，因此如何阻止油品氧化，或者说如何延长油品使用寿命就是所有油品产商关注的问题，所以必需选择合适的抗氧化剂添加到油品中减缓油品的氧化速度，延长使用寿命。

2、乳化原理

铝热轧使用的是水包油型的乳化液，这种乳化液结合了油良好的润滑性能和水良好的冷却能力。然而大家都知道，油和水互不相溶，如何可以让油相能相对均匀地分散在水中呢？

水分子是极性分子，油分子是非极性分子，根据“相似相溶（极性分子溶于极性溶剂，非极性分子溶于非极性溶剂）”的原理得知两者不相溶。“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。具体的说：油不溶于水，是因为不含有与水相溶的基团。若含有水溶性基团，并且，憎水基团不是太大的话，则一般是水溶性的，如果憎水基团太大，那也不溶于水。相反，没有水溶基团，则一般不溶于水。油主要是一些烷基组成，没有水溶性基团，所以不溶于水。

油水不互溶，如果借助机械力量将水中的油相分散成为细小的油珠形式，油珠的表面积迅速增大，分散产生的能量迅速增加，表面张力大，这样，分散到水中的细小油珠仍会迅速地聚集成大的油珠，恢复到最低能量状态。

一般而言，乳化过程需要有化学品，热能和机械能来较好的完成。

首先，挑选合适的乳化剂，乳化剂分子由亲水基团和亲油基团组成，亲油基团与油珠结合，亲水基团会和水结合。这样能大大降低表面张力，降低分散所产生的高的能量，同时，也在油珠表面形成了保护层，防止油珠间的聚集长大。温度所提供的热能可以降低油珠表面张力，同时也为扩散提供一定的能量，所以，可以通过将水加热到一定温度，再进行加油配液，同时将乳液保持一定的温度也有助于乳化液稳定的运行。通过乳液泵的剪切来提供一定的机械能，为油珠分散提供所需要的机械能量，所以，乳液配液或使用是最好能保持循环和运动，也有助于乳化液油珠能均匀稳定的存在在水中。如下是乳化原理图：

3乳液的润滑原理 热分离性

铝轧制乳化液要具有适当的热分离效果，即在铝板带和轧辊表面要发生油水分离，在轧制咬入的高温高压作用下，分布在水中的油相分离出来，产生足够多的油性成分在轧辊表面形成良好的润滑膜。热分离很重要，它是润滑的先决条件。

热分离的好坏与轧辊温度，乳液自身性质及乳液的乳化状态有直接关系。当乳液和热的表面接触所分离的油量、乳液的润滑性能与热分离性能密切相关。通常乳粒尺寸越大，乳液越松，热分离量越大，反之亦然。

4液的维护和管理

物理管理主要包括：乳液的温度控制和乳液过滤、撇油、部分排放处理，清刷， 化学管理包括：溶度、PH 值、电导率。 5清刷辊的使用

油相

油分散在水中

机械能

化学品

热能 机械能 油珠分散在水中，形成水包油乳液

（1）清刷辊的配置

（2）清刷辊材质的选择

（3）清刷辊在轧制过程中的使用：清刷辊零位的调准，压靠清刷辊的液压力、轧辊的原始辊型，轧辊的热膨胀。

（4）