用于加工铝合金片材材料的连续退火炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及连续退火炉，所述连续退火炉被设置用于在450°c-590Γ的设定的均 热温度（TSET)下使开卷且移动的（moving)可热处理的铝片材退火。
【背景技术】
[0002] 可热处理的AlMgSi-合金系列（也称为6000-系列铝合金）的汽车片材的工业规 模生产包括多个离散的步骤，即：对乳制板或铸锭进行半连续的直接激冷铸造（DC-铸造） 或电磁铸造（EMC-铸造）、在约500°C_580°C下对所述板预加热数小时使微结构均质化、热 乳制至规格为约3mm-12mm的热乳制带材、通常将热乳制带材进行热卷绕并冷却至环境温 度、以多道次（passes)将热乳制带材冷乳制至最终规格、任选在冷乳制之前或在冷乳制工 艺期间施加中间退火、以及使最终规格的带材退火以调节所需的材料性能。退火可在连续 退火炉或分次式退火炉中完成。
[0003] 不幸的是，通过此方式由半连续铸锭生产的片材产品往往经受绳索圈（roping)、 皱折（ridging)或"漆刷（paintbrush)"线形成的现象（由此使用"绳索圈"一词），即，相 较于由金属乳制操作得到的剩余金属，形成的窄条带具有不同的晶体结构，并通常沿乳制 方向排列。在随后的片材产品形成汽车部件的横向应变（transversestraining)期间，这 些条带显示出可见的表面起伏，降低了汽车产品的最终表面光洁度。本领域中的许多人已 遇到绳索圈，并发现通过改变片材的生产方法而使重结晶发生在加工的中间阶段，可抑制 绳索圈。例如，在US专利号 5, 480, 498 (Reynolds)、US专利号 4, 897, 124(SkyAluminum) 和US专利号6, 120, 623(Alcan)中记录了绳索圈的抑制。在这些专利中，通过在片材产品 形成的中间阶段（例如，在热乳制之后但冷乳制之前、或在冷乳制早期阶段之后）引入分次 (batch)退火步骤来控制绳索圈。
[0004] 生产6000-系列铝片材材料的有经济吸引力的方法是在最终规格时连续退火。在 连续退火炉的末端，例如通过强制气体冷却系统或喷雾冷却系统，将带材材料迅速冷却至 环境温度。通过该固溶退火（solutionanneal)，主要合金元素Mg和Si溶解，从而产生良 好的成型性、屈服强度和烤漆硬化行为得到控制、并使片材材料达到T4回火。
[0005] 为了以有经济吸引力的方式在工业规模上生产AlMgSi-合金片材材料，当片材材 料移动通过连续退火炉时，需要能够维持足够高的线速度。然而，在所需的退火温度下，过 高的线速度可能影响带材材料的均热时间，并由此影响铝带材的机械性能等。
[0006] 因此，需要改进的工艺和相应的设备，以用于生产基本不显示或者无绳索圈而同 时维持期望的T4特征的铝汽车合金片材产品。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供连续退火炉，该连续退火炉理想地适用于实施AlMgSi铝合 金片材连续退火的方法，所述铝合金片材在最终厚度时具有优良的绳索圈行为和优良的机 械性能。
[0008] 本发明的这一目的和其它目的以及进一步的优势通过提供连续退火炉而达到或 超过，所述连续退火炉被设置用于在450°C-590°C的设定的均热温度（TSET)下，通过对流换 热器、特别是通过气体燃烧使开卷且移动的可热处理的铝片材退火，并由此使移动的铝片 材能够沿其长度方向以浮动排列的方式进行实质上水平的移动，该连续退火炉具有入口工 段和出口工段，并且其中除了气体燃烧设备外，在邻近该连续退火炉的入口工段处提供加 热装置，用于以作为片材厚度的函数的平均加热速度对邻近该入口工段的移动的铝片材从 环境温度预加热至比TSET低5°C-100°C的温度，该平均加热速度至少为Y= -31 ·In(X) +50， 其中，Y是以°C/sec计的加热速度，X是以mm计的片材厚度。
[0009] 在设定的固溶热处理温度或设定的均热温度（TSET)下（就AlMgSi合金而言，该 温度为约500°C_590°C、更优选约520°C_580°C)，本发明所述的连续退火炉通过使开卷且 可热处理的AlMgSi铝合金片材连续移动通过连续退火炉，可用于使最终厚度的铝合金片 材连续退火，并且其中，在离开出口工段后，将移动的铝片材从TSET迅速冷却或淬火至约低 于100°C，其中，紧接在该连续退火炉的入口工段之前或邻近该连续退火炉的入口工段处， 将移动的铝片材以作为片材厚度的函数的平均加热速度从环境温度预加热至比TSET低约 5°C-KKTC的温度，并且优选较高的平均加热速度。在传统的连续固溶热处理过程中，所得 到的AlMgSi铝片材具有优良的绳索圈性能，但是如果还需要优良的机械性能，必须在相对 低的线速度下加工。根据本发明发现，至少对于具有临界的绳索圈的AlMgSi合金而言，在 维持优良的绳索圈性能以及在T4状态下的改善的机械性能（例如，屈服强度、抗张强度） 方面实现了改善的平衡，同时，由于允许更快的线速度，可通过更有经济吸引力的生产工艺 进行生产。对于AlMgSi合金而言，碰撞性能是非常关键的材料性质，例如，对于AA6005和 AA6005A系列合金而言，已发现当以本发明的连续退火炉进行生产时，可得到改善的碰撞性 能。
[0010] 在炉的优选实施方式中，将移动的铝片材非常快速地从环境温度预加热至最多比 TSET低75°C的温度，更优选至最多比TSET低60°C的温度。在一个实施方式中，将移动的铝片 材非常快速地从环境温度预加热至最多比TSET低10°C的温度。
[0011] 使用具有多个气体循环设备的气体燃烧设备，通过对流加热对连续退火炉进行加 热，最新型的炉具有温控装置以控制设定的固溶热处理温度，控制精度为+/-3Γ或更好。
[0012] 在优选的实施方式中，预加热设备或预加热装置包括感应加热装置或感应加热设 备。更优选的感应加热设备包括横向磁通感应加热装置。优选感应加热装置实质上水平排 列，以使移动的铝片材通过入口工段水平移动进入连续退火炉。
[0013] 在一个实施方式中，预加热的平均加热速度作为片材厚度的函数至少为Y =-50 ·In(X)+80,其中，Y是以°C/sec计的平均加热速度，X以mm计的厚度。优选的平均 加热速度作为片材厚度的函数至少为Y= -62 ·In(X)+100。更优选的平均加热速度作为片 材厚度的函数至少为Y= -93 ·1η(Χ)+150。更高的加热速度对于所得到的铝片材的各种性 能而言是有益的，并且对片材性能和可允许增加的线速度之间的平衡而言是有利的。
[0014] 在一个实施方式中，将炉设置用于加工最终规格为0. 3mm-4.5mm、更优选 0. 7mm_4.5mm的错合金片材。片材宽度通常为约700mm-2700mm。
[0015] 在一个实施方式中，将炉设置用于使铝片材实质上水平地移动通过连续退火炉的 距离为至少约20米、优选至少40米、更优选至少约55米。实际最大距离为约125米，但本 发明不限于该最大距离。
[0016] 在炉的实施方式中，对移动的铝片材在TSET下的均热时间进行设置，以使均热时间 为至少1秒、优选至少5秒。在进一步的实施方式中，移动的铝片材在TSET下的均热时间为 至少20秒、更优选至少25秒。均热时间（tS(]AK)定义为在设定的固溶热处理温度或设定的 均热温度（TS(]AK) ±5°C下花费的时间；例如当TS(]AKS560°C时，均热时间关注的是移动的铝 片材在560±5°C的温度下花费的时间。
[0017] 通过参考可热处理的6000-系列铝合金对本发明进行说明，通常在500°C _590°C 的温度下，对处于最终规格的该6000-系列铝合金进行固溶热处理。然而，还可将装置本身 应用至更广范围的待退火或待固溶热处理的可热处理的铝合金，并根据实际的合金组成要 求更低的固溶热处理温度（例如460°C或480°C)，同时在铝片材性能方面