用于加工鋁合金片材材料的連續(xù)退火爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及連續(xù)退火爐，所述連續(xù)退火爐被設(shè)置用于在450°c-590Γ的設(shè)定的均 熱溫度（TSET)下使開(kāi)卷且移動(dòng)的（moving)可熱處理的鋁片材退火。
【背景技術(shù)】
[0002] 可熱處理的AlMgSi-合金系列（也稱(chēng)為6000-系列鋁合金）的汽車(chē)片材的工業(yè)規(guī) 模生產(chǎn)包括多個(gè)離散的步驟，即：對(duì)乳制板或鑄錠進(jìn)行半連續(xù)的直接激冷鑄造（DC-鑄造） 或電磁鑄造（EMC-鑄造）、在約500°C_580°C下對(duì)所述板預(yù)加熱數(shù)小時(shí)使微結(jié)構(gòu)均質(zhì)化、熱 乳制至規(guī)格為約3mm-12mm的熱乳制帶材、通常將熱乳制帶材進(jìn)行熱卷繞并冷卻至環(huán)境溫 度、以多道次（passes)將熱乳制帶材冷乳制至最終規(guī)格、任選在冷乳制之前或在冷乳制工 藝期間施加中間退火、以及使最終規(guī)格的帶材退火以調(diào)節(jié)所需的材料性能。退火可在連續(xù) 退火爐或分次式退火爐中完成。
[0003] 不幸的是，通過(guò)此方式由半連續(xù)鑄錠生產(chǎn)的片材產(chǎn)品往往經(jīng)受繩索圈（roping)、 皺折（ridging)或"漆刷（paintbrush)"線(xiàn)形成的現(xiàn)象（由此使用"繩索圈"一詞），即，相 較于由金屬乳制操作得到的剩余金屬，形成的窄條帶具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，并通常沿乳制 方向排列。在隨后的片材產(chǎn)品形成汽車(chē)部件的橫向應(yīng)變（transversestraining)期間，這 些條帶顯示出可見(jiàn)的表面起伏，降低了汽車(chē)產(chǎn)品的最終表面光潔度。本領(lǐng)域中的許多人已 遇到繩索圈，并發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變片材的生產(chǎn)方法而使重結(jié)晶發(fā)生在加工的中間階段，可抑制 繩索圈。例如，在US專(zhuān)利號(hào) 5, 480, 498 (Reynolds)、US專(zhuān)利號(hào) 4, 897, 124(SkyAluminum) 和US專(zhuān)利號(hào)6, 120, 623(Alcan)中記錄了繩索圈的抑制。在這些專(zhuān)利中，通過(guò)在片材產(chǎn)品 形成的中間階段（例如，在熱乳制之后但冷乳制之前、或在冷乳制早期階段之后）引入分次 (batch)退火步驟來(lái)控制繩索圈。
[0004] 生產(chǎn)6000-系列鋁片材材料的有經(jīng)濟(jì)吸引力的方法是在最終規(guī)格時(shí)連續(xù)退火。在 連續(xù)退火爐的末端，例如通過(guò)強(qiáng)制氣體冷卻系統(tǒng)或噴霧冷卻系統(tǒng)，將帶材材料迅速冷卻至 環(huán)境溫度。通過(guò)該固溶退火（solutionanneal)，主要合金元素Mg和Si溶解，從而產(chǎn)生良 好的成型性、屈服強(qiáng)度和烤漆硬化行為得到控制、并使片材材料達(dá)到T4回火。
[0005] 為了以有經(jīng)濟(jì)吸引力的方式在工業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)AlMgSi-合金片材材料，當(dāng)片材材 料移動(dòng)通過(guò)連續(xù)退火爐時(shí)，需要能夠維持足夠高的線(xiàn)速度。然而，在所需的退火溫度下，過(guò) 高的線(xiàn)速度可能影響帶材材料的均熱時(shí)間，并由此影響鋁帶材的機(jī)械性能等。
[0006] 因此，需要改進(jìn)的工藝和相應(yīng)的設(shè)備，以用于生產(chǎn)基本不顯示或者無(wú)繩索圈而同 時(shí)維持期望的T4特征的鋁汽車(chē)合金片材產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供連續(xù)退火爐，該連續(xù)退火爐理想地適用于實(shí)施AlMgSi鋁合 金片材連續(xù)退火的方法，所述鋁合金片材在最終厚度時(shí)具有優(yōu)良的繩索圈行為和優(yōu)良的機(jī) 械性能。
[0008] 本發(fā)明的這一目的和其它目的以及進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)通過(guò)提供連續(xù)退火爐而達(dá)到或 超過(guò)，所述連續(xù)退火爐被設(shè)置用于在450°C-590°C的設(shè)定的均熱溫度（TSET)下，通過(guò)對(duì)流換 熱器、特別是通過(guò)氣體燃燒使開(kāi)卷且移動(dòng)的可熱處理的鋁片材退火，并由此使移動(dòng)的鋁片 材能夠沿其長(zhǎng)度方向以浮動(dòng)排列的方式進(jìn)行實(shí)質(zhì)上水平的移動(dòng)，該連續(xù)退火爐具有入口工 段和出口工段，并且其中除了氣體燃燒設(shè)備外，在鄰近該連續(xù)退火爐的入口工段處提供加 熱裝置，用于以作為片材厚度的函數(shù)的平均加熱速度對(duì)鄰近該入口工段的移動(dòng)的鋁片材從 環(huán)境溫度預(yù)加熱至比TSET低5°C-100°C的溫度，該平均加熱速度至少為Y= -31 ·In(X) +50， 其中，Y是以°C/sec計(jì)的加熱速度，X是以mm計(jì)的片材厚度。
[0009] 在設(shè)定的固溶熱處理溫度或設(shè)定的均熱溫度（TSET)下（就AlMgSi合金而言，該 溫度為約500°C_590°C、更優(yōu)選約520°C_580°C)，本發(fā)明所述的連續(xù)退火爐通過(guò)使開(kāi)卷且 可熱處理的AlMgSi鋁合金片材連續(xù)移動(dòng)通過(guò)連續(xù)退火爐，可用于使最終厚度的鋁合金片 材連續(xù)退火，并且其中，在離開(kāi)出口工段后，將移動(dòng)的鋁片材從TSET迅速冷卻或淬火至約低 于100°C，其中，緊接在該連續(xù)退火爐的入口工段之前或鄰近該連續(xù)退火爐的入口工段處， 將移動(dòng)的鋁片材以作為片材厚度的函數(shù)的平均加熱速度從環(huán)境溫度預(yù)加熱至比TSET低約 5°C-KKTC的溫度，并且優(yōu)選較高的平均加熱速度。在傳統(tǒng)的連續(xù)固溶熱處理過(guò)程中，所得 到的AlMgSi鋁片材具有優(yōu)良的繩索圈性能，但是如果還需要優(yōu)良的機(jī)械性能，必須在相對(duì) 低的線(xiàn)速度下加工。根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，至少對(duì)于具有臨界的繩索圈的AlMgSi合金而言，在 維持優(yōu)良的繩索圈性能以及在T4狀態(tài)下的改善的機(jī)械性能（例如，屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度） 方面實(shí)現(xiàn)了改善的平衡，同時(shí)，由于允許更快的線(xiàn)速度，可通過(guò)更有經(jīng)濟(jì)吸引力的生產(chǎn)工藝 進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于A(yíng)lMgSi合金而言，碰撞性能是非常關(guān)鍵的材料性質(zhì)，例如，對(duì)于A(yíng)A6005和 AA6005A系列合金而言，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)以本發(fā)明的連續(xù)退火爐進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，可得到改善的碰撞性 能。
[0010] 在爐的優(yōu)選實(shí)施方式中，將移動(dòng)的鋁片材非?？焖俚貜沫h(huán)境溫度預(yù)加熱至最多比 TSET低75°C的溫度，更優(yōu)選至最多比TSET低60°C的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，將移動(dòng)的鋁片 材非?？焖俚貜沫h(huán)境溫度預(yù)加熱至最多比TSET低10°C的溫度。
[0011] 使用具有多個(gè)氣體循環(huán)設(shè)備的氣體燃燒設(shè)備，通過(guò)對(duì)流加熱對(duì)連續(xù)退火爐進(jìn)行加 熱，最新型的爐具有溫控裝置以控制設(shè)定的固溶熱處理溫度，控制精度為+/-3?；蚋谩?br>[0012] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)加熱設(shè)備或預(yù)加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置或感應(yīng)加熱設(shè) 備。更優(yōu)選的感應(yīng)加熱設(shè)備包括橫向磁通感應(yīng)加熱裝置。優(yōu)選感應(yīng)加熱裝置實(shí)質(zhì)上水平排 列，以使移動(dòng)的鋁片材通過(guò)入口工段水平移動(dòng)進(jìn)入連續(xù)退火爐。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)加熱的平均加熱速度作為片材厚度的函數(shù)至少為Y =-50 ·In(X)+80,其中，Y是以°C/sec計(jì)的平均加熱速度，X以mm計(jì)的厚度。優(yōu)選的平均 加熱速度作為片材厚度的函數(shù)至少為Y= -62 ·In(X)+100。更優(yōu)選的平均加熱速度作為片 材厚度的函數(shù)至少為Y= -93 ·1η(Χ)+150。更高的加熱速度對(duì)于所得到的鋁片材的各種性 能而言是有益的，并且對(duì)片材性能和可允許增加的線(xiàn)速度之間的平衡而言是有利的。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方式中，將爐設(shè)置用于加工最終規(guī)格為0. 3mm-4.5mm、更優(yōu)選 0. 7mm_4.5mm的錯(cuò)合金片材。片材寬度通常為約700mm-2700mm。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方式中，將爐設(shè)置用于使鋁片材實(shí)質(zhì)上水平地移動(dòng)通過(guò)連續(xù)退火爐的 距離為至少約20米、優(yōu)選至少40米、更優(yōu)選至少約55米。實(shí)際最大距離為約125米，但本 發(fā)明不限于該最大距離。
[0016] 在爐的實(shí)施方式中，對(duì)移動(dòng)的鋁片材在TSET下的均熱時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，以使均熱時(shí)間 為至少1秒、優(yōu)選至少5秒。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，移動(dòng)的鋁片材在TSET下的均熱時(shí)間為 至少20秒、更優(yōu)選至少25秒。均熱時(shí)間（tS(]AK)定義為在設(shè)定的固溶熱處理溫度或設(shè)定的 均熱溫度（TS(]AK) ±5°C下花費(fèi)的時(shí)間；例如當(dāng)TS(]AKS560°C時(shí)，均熱時(shí)間關(guān)注的是移動(dòng)的鋁 片材在560±5°C的溫度下花費(fèi)的時(shí)間。
[0017] 通過(guò)參考可熱處理的6000-系列鋁合金對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，通常在500°C _590°C 的溫度下，對(duì)處于最終規(guī)格的該6000-系列鋁合金進(jìn)行固溶熱處理。然而，還可將裝置本身 應(yīng)用至更廣范圍的待退火或待固溶熱處理的可熱處理的鋁合金，并根據(jù)實(shí)際的合金組成要 求更低的固溶熱處理溫度（例如460°C或480°C)，同時(shí)在鋁片材性能方面