專利名稱：鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁基帶材及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年 來，國內(nèi)外發(fā)電廠空冷技術(shù)得到飛速發(fā)展，成果顯著。電站空冷系統(tǒng)的作用是使用空氣而不是水冷凝汽系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠蒸汽輪機的冷端，將蒸汽輪機低壓缸內(nèi)做功后的乏汽冷凝成為凝結(jié)水，從而完成一個做功循環(huán)而進入下一個做功循環(huán)。利用空氣冷卻的空冷方式代替利用水冷卻的濕冷方式，可實現(xiàn)發(fā)電廠節(jié)水的目的，目前在發(fā)電廠得到應(yīng)用的空氣冷卻系統(tǒng)有直接空冷系統(tǒng)(ACC系統(tǒng))；采用表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(Hamon系統(tǒng))；采用混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(HL系統(tǒng))。從工藝系統(tǒng)和能源節(jié)約方面來看HL系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備多，占地中等，系統(tǒng)調(diào)節(jié)困難，Hamon系統(tǒng)復(fù)雜程度中等，設(shè)備比HL系統(tǒng)少，占地多，而ACC系統(tǒng)簡單，設(shè)備少，占地少，系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活，另外從對發(fā)電量的影響來看由于ACC系統(tǒng)采用機械通風(fēng),受大風(fēng)影響相比于HL系統(tǒng)和Hamon系統(tǒng)程度最小，從而導(dǎo)致直接空冷系統(tǒng)無論在單機容量還是在應(yīng)用上都發(fā)展較快，間接空冷系統(tǒng)的發(fā)展較為緩慢。ACC系統(tǒng)的散熱器由鋼制品或鋼鋁復(fù)合制品構(gòu)成，而由于鋼的熱傳導(dǎo)效率低于鋁，所以鋼鋁復(fù)合材料在電廠散熱器的制備上得到了廣泛的應(yīng)用，但是鋼的熔點比鋁高許多，所以鋼鋁進行焊接時，因鋁過早熔化發(fā)生流淌且Al的表面氧化物非常致密穩(wěn)定而難于去除，導(dǎo)致鋼鋁無法焊接，此外由于電廠大型散熱器在高溫高壓環(huán)境下使用，又必須兼?zhèn)涓咝醾鲗?dǎo)功能，所以發(fā)電廠大型換熱器用鋼鋁復(fù)合材料對材質(zhì)和綜合性能提出了更高的要求，而一般鋁合金材料無法滿足，所以電廠大型散熱器所用材料一直被德國企業(yè)壟斷，我國作為發(fā)電行業(yè)的產(chǎn)能大國，空冷設(shè)備市場需求巨大，國內(nèi)生產(chǎn)處于空白，一直依賴進口導(dǎo)致經(jīng)濟浪費嚴(yán)重，且傳統(tǒng)的4系A(chǔ)l-Si合金，添加了多種除起到釬焊作用外的其它元素，造成了資源浪費，而不適用于鋼鋁復(fù)合的釬料上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決電廠散熱器使用的鋼管和鋁翅片無法焊接，鋼鋁復(fù)合制品一直依靠進口，而傳統(tǒng)的4系A(chǔ)l-Si合金作為鋼鋁復(fù)合的釬料基材造成資源浪費的問題，提供了一種鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材及其制備方法。本發(fā)明的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由Si :0. 75% O. 9%、Fe :0. 30% O. 45%、Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%、Zn < O. 03% 和余量的 Al 組成；其中Cu、Mn、Mg和Zn為雜質(zhì)，其它雜質(zhì)單一含量的允許范圍為彡O. 05%，全部雜質(zhì)的允許范圍為< O. 15%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金帶材的性能沒有影響。本發(fā)明的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法按以下步驟進行一、按鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中元素的質(zhì)量百分比為Si :0. 75% O. 9%、Fe :0. 30% O. 45%、Cu < O. 01%、Mn
<O. 05%、Mg < O. 05%,Zn < O. 03%和余量的Al分別稱取鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金和純鋁錠，然后加入到煤氣反射爐中，在溫度為700 740°C的條件下熔煉并攪拌，得到鋁合金熔液；二、將步驟一的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入電阻反射爐中，經(jīng)除氣、扒渣后轉(zhuǎn)入靜置爐，在溫度為70(T730°C的條件下，靜置15 30min ;三、將經(jīng)步驟二的鋁合金熔液用陶瓷過濾器過濾后鑄造，得到鋁合金鑄錠；四、將步驟三的鋁合金鑄錠加熱到480 520°C后，利用熱軋機進行開坯軋制，然后卷曲，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品；五、將步驟四的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品利用冷軋機冷軋，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品；六、將步驟五的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品用水清洗，然后利用拉伸彎曲矯直機進行矯直；七、將步驟六的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品在退火爐里進行退火，然后出爐空冷，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材；其中步驟二中的除氣、扒渣和步驟三中的鑄造方法均為常規(guī)技術(shù)；步驟一中的煤氣反射爐和步驟二中的電阻反射爐均為市售設(shè)備； 步驟四中的冷軋機為市售的四輥冷軋機，其軋輥表面粗糙度Ra為O. 16 μ m O. 32 μ m ；本發(fā)明的制備方法得到的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中的Cu、Mn、Mg和Zn為雜質(zhì)，其它雜質(zhì)單一含量的允許范圍為< O. 05%，全部雜質(zhì)的允許范圍為< O. 15%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金帶材的性能沒有影響。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材是通過添加Si元素和少量的Fe元素，嚴(yán)格控制合金中各元素的百分比，使鋁的親鋼性和焊接性增強，而制備了一種電廠散熱器中鋼管和鋁翅片焊接時使用的釬料用鋁基帶材，本發(fā)明的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，除了添加可提高Al的釬焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于傳統(tǒng)4系A(chǔ)l-Si合金降低了成本，并填補了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，解決了該材料依靠進口的局面，且本發(fā)明鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的抗拉強度為7(Tl00MPa、斷后伸長率為20°/Γ25%，復(fù)合強度好，能滿足鋼鋁復(fù)合的使用要求，與鋼復(fù)合后得到的鋼鋁復(fù)合材料滿足了發(fā)電廠大型散熱器對鋼鋁復(fù)合材料高熱傳導(dǎo)、難釬焊的苛刻要求，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠空冷設(shè)備中。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由Si O. 75% O. 9%、Fe 0. 30% O. 45%、Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%、Zn < O. 03%和余量的Al組成；其中Cu、Mn、Mg和Zn為雜質(zhì)，其它雜質(zhì)單一含量的允許范圍為彡O. 05%，全部雜質(zhì)的允許范圍為< O. 15%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金帶材的性能沒有影響。本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，除了添加可提高Al的釬焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于傳統(tǒng)4系A(chǔ)l-Si合金降低了成本，填補了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，解決了該材料依靠進口的局面，且本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的抗拉強度為7(Tl00MPa、斷后伸長率為209Γ25%，復(fù)合強度好，能滿足鋼鋁復(fù)合的使用要求，與鋼復(fù)合后得到的鋼鋁復(fù)合材料滿足了發(fā)電廠大型散熱器對鋼鋁復(fù)合材料高熱傳導(dǎo)、難釬焊的苛刻要求，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠空冷設(shè)備中。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由 Si 0. 78% O. 88%、Fe 0. 32% O. 42%、Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%、Zn < O. 03% 和余量的 Al 組成。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由 Si 0. 82%,Fe 0. 37%,Cu 0. 008%、Mn :0. 03%、Mg :0. 03%,Zn :0. 02% 和
余量的Al組成。具體實施 方式四本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法按以下步驟進行一、按鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中元素的質(zhì)量百分比為Si :0. 75% O. 9%、Fe :0. 30% O. 45%,Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%,Zn < O. 03% 和余量的 Al 分別稱取鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金和純鋁錠，然后加入到煤氣反射爐中，在溫度為700 740°C的條件下熔煉并攪拌，得到鋁合金熔液；二、將步驟一的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入電阻反射爐中，經(jīng)除氣、扒渣后轉(zhuǎn)入靜置爐，在溫度為70(T73(TC的條件下，靜置15 30min ;三、將經(jīng)步驟二的鋁合金熔液用陶瓷過濾器過濾后鑄造，得到鋁合金鑄錠；四、將步驟三的鋁合金鑄錠加熱到480 520°C后，利用熱軋機進行開坯軋制，然后卷曲，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品；五、將步驟四的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品利用冷軋機冷軋，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品；六、將步驟五的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品用水清洗，然后利用拉伸彎曲矯直機進行矯直；七、將步驟六的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品在退火爐里進行退火，然后出爐空冷，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材；其中步驟二中的除氣、扒渣和步驟三中的鑄造方法均為常規(guī)技術(shù)；步驟一中的煤氣反射爐和步驟二中的電阻反射爐均為市售設(shè)備；步驟四中的冷軋機為市售的四輥冷軋機，其軋輥表面粗糙度Ra為O. 16 μ m O. 32 μ m ；本實施方式的制備方法得到的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中的Cu、Mn、Mg和Zn為雜質(zhì)，其它雜質(zhì)單一含量的允許范圍為< O. 05%，全部雜質(zhì)的允許范圍為< O. 15%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金帶材的性能沒有影響。本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，除了添加可提高Al的釬焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于傳統(tǒng)4系A(chǔ)l-Si合金降低了成本，填補了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，解決了該材料依靠進口的局面，且本實施方式的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的抗拉強度為7(Tl00MPa、斷后伸長率為209Γ25%，復(fù)合強度好，能滿足鋼鋁復(fù)合的使用要求，與鋼復(fù)合后得到的鋼鋁復(fù)合材料滿足了發(fā)電廠大型散熱器對鋼鋁復(fù)合材料高熱傳導(dǎo)、難釬焊的苛刻要求，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠空冷設(shè)備中。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四不同的是步驟一中煤氣反射爐的溫度為710 730°C，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
四或五不同的是步驟二中靜置是在溫度為71(T720°C的條件下進行的，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四或五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
四至六之一不同的是步驟四中的所述的熱軋方法，軋制過程中的溫度控制在390 510°C，進行卷曲時鋁合金鑄錠的厚度為
7.5 8. 5_，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
四至七之一不同的是步驟四中的所述的熱軋方法，軋制過程中的溫度控制在400 500°C，進行卷曲時鋁合金鑄錠的厚度為8_，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
四至八之一不同的是步驟五中所述的冷軋方法是在每道次加工率為389Γ42%的條件下進行的，且得到鋁基帶材成品厚度為
O.3mm，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
四至九之一不同的是步驟六中清洗成品的水溫為8(Γ100 ，矯直在延伸率為1% 3%條件下進行，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四至九之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
四至十之一不同的是步驟七中所述的退火過程是先將鋁基帶材裝入退火爐，加熱8 9h，升溫到380°C，然后后保溫lh，其它步驟與參數(shù)與具體實施方式
四至十之一相同。用以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果
試驗一、本試驗的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法按以下步驟進行一、按質(zhì)量百分比為 Si 0. 82%、Fe 0. 37%、Cu 0. 008%、Mn 0. 03%、Mg 0. 03%、Zn 0. 02% 和余量的 Al 分別稱取鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金和純鋁錠，然后加入到煤氣反射爐中，在溫度為720°C的條件下熔煉并攪拌，得到鋁合金熔液；二、將步驟一的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入電阻反射爐中，經(jīng)除氣、扒渣后轉(zhuǎn)入靜置爐，在溫度為715°C的條件下，靜置20min ;三、將經(jīng)步驟二的鋁合金熔液用陶瓷過濾器過濾，將得到的液相物經(jīng)鑄造，得到鋁合金鑄錠；四、將步驟三的鋁合金鑄錠加熱到500°C后，利用熱軋機進行開坯軋制，軋制過程中的溫度控制在450°C，當(dāng)鋁合金鑄錠的厚度為8_時進行卷曲，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品；五、將步驟四的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品利用冷軋機在每道次加工率為389Γ42%的條件下進行冷軋，得到厚度為O. 3mm鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品；六、將步驟五的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品，用溫度為IOO0C的水清洗，然后利用拉伸彎曲矯直機在延伸率為1% 3%的條件下進行矯直；七、將步驟六的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品放入退火爐里，加熱9h，升溫到380°C，保溫lh，進行退火，然后出爐空冷，得到本試驗的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材；其中步驟二中的除氣、扒渣和步驟三中的鑄造方法均為常規(guī)技術(shù)；步驟一中的煤氣反射爐和步驟二中的電阻反射爐均為市售設(shè)備；步驟四中的冷軋機為市售的四輥冷軋機，其軋輥表面粗糙度Ra為O. 16 μ m O. 32 μ m ；本試驗的制備方法得到的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中的Cu、Mn、Mg和Zn為雜質(zhì)，其它雜質(zhì)單一含量的允許范圍為< O. 05%，全部雜質(zhì)的允許范圍為< O. 15%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金帶材的性能沒有影響；本試驗的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，除了添加可提高Al的釬焊性能的Si元素和少量的Fe元素外，未添加其他元素，使得相比于傳統(tǒng)4系A(chǔ)l-Si合金降低了成本，填補了該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，解決了該材料依靠進口的局面。對試驗一制得的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材進行抗拉強度測試現(xiàn)根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 288，采用金屬材料室溫拉伸試驗方法對試驗一制得的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材進行抗拉強度測試，測得試驗一制得的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材抗拉強度為88MPa、斷后伸長率為24% ;復(fù)合強度好，能滿足鋼鋁復(fù)合的使用要求，與鋼復(fù)合后得到的鋼鋁復(fù)合材料滿足了發(fā)電廠大型散熱器對鋼鋁復(fù)合材料高熱傳導(dǎo)、難釬焊的苛刻要求，廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠 空冷設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，其特征在于鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由SiO. 75% O. 9%、Fe 0. 30% O. 45%、Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%、Zn < O. 03%和余量的Al組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，其特征在于鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由 Si 0. 78% O. 88%、Fe 0. 32% O. 42%、Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg <O. 05%、Zn < O. 03% 和余量的 Al 組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，其特征在于鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，按質(zhì)量百分比由 Si 0. 82%、Fe 0. 37%、Cu 0. 008%、Mn 0. 03%、Mg 0. 03%、Zn 0. 02% 和余量的Al組成。
4.如權(quán)利要求I所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，其特征在于其制備方法按以下步驟進行一、按鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材中元素的質(zhì)量百分比為Si :0. 75% O. 9%、Fe :0. 30% O. 45%,Cu < O. 01%、Mn < O. 05%、Mg < O. 05%,Zn < O. 03% 和余量的 Al 分別稱取鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金和純鋁錠，然后加入到煤氣反射爐中，在溫度為700 740°C的條件下熔煉并攪拌，得到鋁合金熔液；二、將步驟一的鋁合金熔液轉(zhuǎn)入電阻反射爐中，經(jīng)除氣、扒渣后轉(zhuǎn)入靜置爐，在溫度為70(T73(TC的條件下，靜置15 30min ;三、將經(jīng)步驟二的鋁合金熔液用陶瓷過濾器過濾后鑄造，得到鋁合金鑄錠；四、將步驟三的鋁合金鑄錠加熱到480 520°C后，利用熱軋機進行開坯軋制，然后卷曲，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品；五、將步驟四的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材半成品利用冷軋機冷軋，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品；六、將步驟五的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品用水清洗，然后利用拉伸彎曲矯直機進行矯直；七、將步驟六的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材成品在退火爐里進行退火，然后出爐空冷，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法，其特征在于步驟一中煤氣反射爐的溫度為710 730°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法，其特征在于步驟四中的所述的熱軋方法，軋制過程中的溫度控制在380 520°C，進行卷曲時鋁合金鑄錠的厚度為7 9mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法，其特征在于步驟五中所述的冷軋方法是在每道次加工率為389Γ42%的條件下進行的，且得到鋁基帶材成品厚度為O. 3mmο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法，其特征在于步驟六中，清洗成品的水溫為8(Tl00°C，矯直在延伸率為1% 3%條件下進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材的制備方法，其特征在于步驟七中所述的退火過程是先將鋁基帶材裝入退火爐，加熱8 9h，升溫到380°C，然后后保溫lh。
全文摘要
鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材及其制備方法，它涉及鋁基帶材及其制備方法，本發(fā)明是要解決電廠散熱器使用的鋼管和鋁翅片無法焊接，鋼鋁復(fù)合制品一直依靠進口，而傳統(tǒng)的4系A(chǔ)l-Si合金作為鋼鋁復(fù)合的釬料基材造成資源浪費的問題，提供了一種鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材及其制備方法，本發(fā)明制備的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn和Al組成，本發(fā)明的制備方法如下配料經(jīng)熔煉、鑄造、熱軋、冷軋和退火處理，得到鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材，本發(fā)明的鋼鋁復(fù)合用鋁基帶材抗拉強度為70~100MPa、斷后伸長率20%~25%，具有復(fù)合強度高，熱傳導(dǎo)效率高、易釬焊的優(yōu)點，可用于發(fā)電廠空冷設(shè)備中。
文檔編號C22C21/02GK102828074SQ20121031237
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者王京華, 羅建華, 魏繼承, 徐濤, 韓冰, 盧杰, 田野, 王兆立 申請人:東北輕合金有限責(zé)任公司