Nel mondo della lavorazione dell’alluminio, il processo di laminazione gioca un ruolo cruciale nel determinare le proprietà finali e la qualità dei coils di alluminio. Questo post del blog approfondisce i diversi metodi di laminazione delle bobine di alluminio, concentrandosi sulla laminazione a colata continua e sulla colata e laminazione continue, così come la laminazione a caldo e la laminazione a freddo.

I processi convenzionali di produzione delle lastre di alluminio possono essere riassunti come segue:

Laminazione a colata continua: lastra di alluminio 7-8 millimetri arrotolati, poi laminato a freddo fino allo spessore desiderato;

Casting continuo e rotolamento: lastra di alluminio 15-20 millimetri, riscaldato e laminato a caldo a tre supporti 1-2 millimetri, finiti o ulteriormente laminati a freddo per ottenere materiali più sottili;

Finitura calda che rotola a 3-4 millimetri, raffreddato e arrotolato, poi laminato a freddo fino allo spessore desiderato.

In termini di qualità della superficie: la laminazione a colata continua è superiore alla laminazione a caldo, che è superiore alla colata continua e alla laminazione.

In termini di proprietà meccaniche: la laminazione a caldo è superiore alla colata continua e alla laminazione, che è superiore alla laminazione a colata continua.

I prodotti sottoposti a laminazione a freddo hanno una superficie più fine, dimensioni più precise, e un aumento significativo della resistenza alla trazione e dell'allungamento, rendendoli indispensabili per applicazioni che richiedono grandi deformazioni successive.

Cast-rolling continuo vs. Colata continua e laminazione

Rolling del cast continuo

Laminazione a colata continua, noto anche come laminazione a freddo diretto o laminazione a liquido, è un processo in cui il metallo liquido viene versato direttamente nello spazio tra i rulli per formare prodotti semilavorati o finiti. I rulli agiscono come cristallizzatori per il metallo liquido e contemporaneamente esercitano una pressione per deformare il metallo. Poiché l'alluminio liquido entra nella zona di colata e laminazione attraverso un ugello di alimentazione, incontra i rulli rotanti di colata e laminazione.

Il calore dell'alluminio liquido viene rapidamente assorbito dall'acqua di raffreddamento nei rulli, provocando un rapido calo della temperatura e una solidificazione sulla superficie del rullo. I rulli applicano quindi una certa quantità di riduzione di laminazione per formare la bobina fusa-laminata. L'ingresso e l'uscita del metallo nella zona di colata e laminazione sono sempre bilanciati, garantire un processo stabile di colata continua e laminazione.

Tipicamente, la larghezza della lastra è determinata dalla larghezza del prodotto finito specificata nell'ordine. Lo spessore di avvolgimento convenzionale è 7-8 millimetri, con una larghezza massima fino a 2000 millimetri.

Poiché il processo avviene a temperature allo stato solido, il materiale prodotto ha una struttura a grana più grande. Tuttavia, a causa della bassa temperatura di lavorazione, sulla superficie non si formano scaglie di ossido, ottenendo un'elevata finitura superficiale. Ma la duttilità è relativamente bassa.

Colata continua e laminazione

La colata e la laminazione continue comportano la solidificazione del metallo liquido in una lastra nello stampo di una colata continua, che viene poi laminata direttamente in un laminatoio ancora calda, o dopo un leggero riscaldamento, per completare il processo di deformazione. A differenza della laminazione a colata continua, non vi è alcuna fase di raffreddamento e avvolgimento nella colata e laminazione continua.

La lastra viene riscaldata direttamente e poi laminata. La presenza della fase di riscaldamento influisce sulle proprietà del materiale, rendendo più semplice la deformazione plastica rispetto alla laminazione a colata continua. Il prodotto finito ha una migliore duttilità ed è più stabile nelle applicazioni che richiedono successive lavorazioni di deformazione.

Attualmente, solo Longding e Ding Sheng (Mongolia Interna) gli stabilimenti producono materiali di colata continua e laminazione utilizzando la tecnologia di colata continua e laminazione Hazelett. Questa tecnologia è stata applicata commercialmente negli anni '60, ma la sua applicazione e ricerca in Cina sono state relativamente brevi.

In 2009, Longang Iguguang Nual-Precidan ha bevuto la Plate Co., Ltd. (Luoyang Longding) ha introdotto la prima linea di colata continua e laminazione Hazelett in Cina, che è stato messo in produzione a marzo 2011. In 2013, Mongolia Interna Liansheng New Energy Materials ha introdotto la seconda linea di colata continua e laminazione Hazelett in Cina, che è stato messo in produzione ad aprile 2018.

Entrambe le linee di produzione hanno una larghezza di progetto di 2100 millimetri e una capacità di progettazione combinata di 400,000 tonnellate. In 2018, le due linee hanno prodotto un totale di 250,000 tonnellate, e dentro 2019, 350,000 tonnellate. In termini di struttura del prodotto, Longding produce principalmente vari fogli a zero singolo, cinghia del cavo, cintura a piastre decorative, materiale per imbutitura profonda, e billette di materiali per radiatori di automobili, con una produzione annua di ca 180,000 A 200,000 tonnellate. I prodotti di Liansheng includono principalmente fogli a doppio zero, lamina a zero singolo, pellicola per l'aria condizionata, e billette di materiali per radiatori di automobili.

La composizione del processo di colata continua e laminazione comprende un gruppo forno fusorio, un dispositivo di degasaggio e rimozione delle scorie in linea, una macchina per lastre (il processo principale e il segno che lo distingue dalle altre tecnologie di processo), e laminazione calda a tre supporti. Lo spessore della lastra rettangolare è 15-20 millimetri, e lo spessore del prodotto finito è 1-2 millimetri.

Il controllo della temperatura è fondamentale. Prendendo 8011 lega come esempio, la temperatura di colata è di 690-700°C, la temperatura della lastra è di 450-550°C, la temperatura iniziale di laminazione è di 400-500°C, e la temperatura finale di laminazione è 120-250°C. La temperatura di ricristallizzazione di 8011 la lega è generalmente 300-350°C. In queste condizioni di processo, la produzione di 8011 il nastro di alluminio ha un effetto simile a quello dei coil laminati a caldo.

In termini di qualità della superficie, rispetto alla laminazione a colata continua, la superficie della lastra presenta più vaiolature, e la segregazione della composizione chimica sulla superficie è causata da un raffreddamento non uniforme (la concentrazione di impurità all'interfaccia è molto più elevata di quella nel corpo).

I principali difetti si manifestano come scarsa brillantezza superficiale della bobina in alluminio, evidenti strisce chiare e scure, e nei casi più gravi, la presenza di linee di seta nera. Negli ultimi anni, attraverso l’ottimizzazione tecnologica, ad eccezione dei prodotti con requisiti superficiali estremamente severi come la base della piastra CTP, alluminio a specchio, e piastra di ossidazione, è possibile soddisfare la maggior parte degli altri requisiti relativi ai prodotti.

Le proprietà meccaniche si collocano tra la laminazione a colata continua e la laminazione a caldo. Poiché la temperatura della bramma rimane al di sopra della temperatura di ricristallizzazione quando si entra nella laminazione continua a caldo, appartiene alla categoria della laminazione a caldo, e le prestazioni sono vicine alla laminazione a caldo.

Hot rotoling vs. Laminazione a freddo

Laminazione a caldo

La laminazione a caldo è il processo di laminazione effettuato al di sopra della temperatura di ricristallizzazione. In poche parole, una billetta di alluminio viene riscaldata e poi laminata attraverso diversi passaggi, seguito dalla rifilatura e raddrizzatura dei bordi per formare una piastra di alluminio, che si chiama laminazione a caldo.

Durante la laminazione a caldo, il metallo ha elevata plasticità e bassa resistenza alla deformazione, riducendo significativamente il consumo energetico della deformazione del metallo. La laminazione a caldo può migliorare le prestazioni di lavorazione di metalli e leghe. Disgrega i grani grossolani allo stato colato, guarisce crepe significative, riduce o elimina i difetti di fusione, e trasforma la struttura fusa in una struttura deformata, migliorando così le prestazioni di lavorazione della lega.

Il flusso del processo è il seguente: lingotto di alluminio – lingotto piatto – fresatura – ricottura uniforme (riscaldamento) – laminazione grezza a caldo – laminazione con finitura a caldo – raffreddamento e avvolgimento.

Durante il processo di riscaldamento e trasporto al laminatoio grezzo, il lingotto piatto reagisce con l'ossigeno presente nell'aria, formando una scaglia di ossido sulla superficie. Se lo strato di ossido rimane sul materiale durante la laminazione, può essere arrotolato all'interno del materiale di alluminio, influenzando la qualità della superficie del prodotto finale. Perciò, la fresatura è necessaria prima della laminazione sgrossatrice.
La temperatura di riscaldamento del lingotto piatto prima della laminazione sgrossatrice a caldo è superiore a 400°C.

Da un punto di vista concettuale, il processo di laminazione a caldo non prevede la laminazione a freddo. Tuttavia, nella produzione effettiva, le fabbriche spesso aggiungono una fase di laminazione a freddo per ridurre al minimo il consumo di energia, garantire l'accuratezza dimensionale e la qualità della superficie del prodotto finito. Generalmente, lo spessore della lastra dopo la laminazione finale è controllato sopra 3.0/4.7 millimetri.

La dimensione del lingotto della piastra dipende dalle specifiche dell'ordine, ma la correlazione specifica è sconosciuta.

Laminazione a freddo

La laminazione a freddo si riferisce alla deformazione per laminazione del metallo al di sotto della temperatura di ricristallizzazione, generalmente ciò significa che le bobine di alluminio vengono laminate direttamente a temperatura ambiente senza riscaldamento.

Il flusso del processo è il seguente: lastra colata – raffreddamento e avvolgimento – laminazione con finitura a caldo – raffreddamento e avvolgimento – laminazione a freddo.

Sebbene la bobina di alluminio possa essere calda al tatto dopo la laminazione a freddo, è ancora chiamata laminazione a freddo.

Rispetto alla laminazione a caldo, la laminazione a freddo presenta i seguenti vantaggi:

1. Bassa temperatura di lavorazione, con conseguente dimensioni precise e spessore uniforme della piastra di alluminio laminata a freddo;
2. Capacità di produrre materiali in nastri estremamente sottili che non possono essere prodotti mediante laminazione a caldo;
3. Qualità superficiale superiore dei prodotti laminati a freddo, esente da difetti quali vaiolatura e inclusioni di scaglie di ossido di ferro comunemente presenti nei prodotti laminati a caldo, che è utile per la successiva elaborazione;
4. I coils di piastre laminate a freddo hanno eccellenti proprietà meccaniche e di processo, come ad esempio l'alta resistenza, limite di rendimento basso, e buone prestazioni di imbutitura profonda;
5. Elevata efficienza produttiva grazie alla capacità di ottenere una laminazione ad alta velocità e una laminazione completamente continua.

Estensione

Conosci la percentuale di rottami di alluminio nei diversi gradi di lega durante la fase di fusione?
La maggior parte dei gradi aggiunge rottami di alluminio!

• 1070 e soprattutto l'alluminio puro non può aggiungere rottami di alluminio e può essere prodotto solo con lingotti di alluminio puro. Anche il forno fusorio deve essere pulito, e in generale, le fabbriche non accettano ordini a meno che non siano grandi.
• Il rapporto di rottami di alluminio per 3104/3105 la lega può raggiungere 70%-80%;
• 1-la serie di alluminio puro può aggiungere solo scarti di alluminio della serie 1;
• Per 3/4/5/6/8 serie, il rapporto specifico di aggiunta dei rottami di alluminio è configurato in base agli standard di controllo del processo e degli elementi chimici della fabbrica, con un rapporto generale di rottami di alluminio pari a 40%.

Grazie per il tuo tempo e la tua attenzione.