Прокатка алюминия
Алюминиевые листы – обычные и толстые, а также фольгу изготавливают путем прокатки довольно толстой алюминиевой заготовки – слитка или промежуточного полуфабриката – подката – между прокатными роликами с тем, чтобы уменьшить толщину заготовки. Длина заготовки при этом увеличивается. Это где-то похоже на раскатку теста, когда раскатывают коржи для слоеного пирога. Но, конечно, прокатка алюминия намного сложнее.
Горячая и холодная прокатка алюминия
Процесс начинается прокатный стан получает алюминиевый сляб. В зависимости от того, какие механические свойства должне иметь готовый алюминиевый лист, технологи решают, надо ли нагревать слиток или нет.
Алюминиевые прокатные слитки [2]
Если слиток не нагревают перед прокаткой, то на выходе из прокатного стана будет холоднокатаный лист. Холодная прокатка делает алюминий тверже и прочнее за счет изменения его микроструктуры. Однако в результате холодной прокатки металл становится более хрупким.
Если перед прокаткой сляб нагревают, то этот процесс прокатки называют горячей прокаткой. Температура нагрева зависит от химического состава алюминиевого сплава. Горячая прокатка предотвращает неблагоприятный наклеп металла и дает возможность алюминию оставаться пластичным.
Прокатка на заданную толщину
Алюминиевый сляб проходит несколько прокатных клетей, пока не достигнет заданной толщины. Прокатные валки давят на сляб и промежуточный лист сверху и снизу. В зависимости от заданной толщины готовый прокатный лист попадает в одну из трех категорий:
- алюминиевая плита (толстый лист): толщина от 6,3 мм и более. Применяются в аэрокосмической промышленности. Например, крылья самолетов и другие конструкции.
- алюминиевый лист: толщина от 0,2 мм до 6,3 мм. Банки для напитков, дорожные знаки, автомобильные конструкции.
- фольга: толщина от 0,2 мм до 0,2 мм. Упаковка продуктов, теплоизоляция зданий и многое другое.
Реверсный прокатный стан
Прокатка алюминиевого листа [2]
Другие операции прокатного производства
Проход алюминия через прокатный стан является только одним шагом – хотя и самым главным – в последовательной цепочке технологических этапов производства алюминиевого проката. Люблой алюминиевый плоский прокат получает свои конечные свойства не только в ходе собственно прокатки, а в тесном взаимодействии с подготовительными технологическими этапами:
- приготовления алюминиевого расплава;
- разливки алюминия в слитки;
- скальпирования слитка;
- нагрев слитка под прокатку;
- промежуточный отжиг,
а также операции после прокатки, такие как:
- термическая обработка или окончательный отжиг;
- правка растяжением;
- правка роликами;
- обрезка кромок;
- старение.
Современные станы для прокатки алюминия проводят большинство или все эти операции для производства листового проката и фольги с заданными размерами, свойствами и другими характеристиками, которые задаются заказчиком.
Как развивалась прокатка алюминия
Алюминий – это еще совсем молодой металл. Его открыли в 1807 году, выделили в 1825 году, а произвели небольшое количество в качестве драгоценного металла – в 1845 году. Промышленное производство алюминия стало возможным только после открытия метода Холла-Эрув 1886 году. С тех пор применение алюминия стал стремительно развиваться, и он стал вторым после чугуна-стали промышленным металлом.
Ко времени появления алюминия на промышленной сцене, человечество уже имело тысячелетний опыт литья и ковки металлов, а также несколько сотен лет знакомства с прокаткой их в листы и даже в фольгу. Прокатка металлов была освоена в развитых странах еще в 16 веке. Все эти известные методы обработки металлов были адаптированы и опробованы на алюминии.
- Первая алюминиевая сковородка была отштампована 1890-х годах и до начала 20-го века практически весь алюминий шел на изготовление подобной кухонной утвари.
- Первые алюминиевые лодки с применением алюминиевого листа были построены 1890-х годах, в том числе гоночная яхта «Дефендер» в 1895 году.
- К 1903 году в мире уже ежегодно потреблялось около 3 тысяч тонн алюминия, из них около трети – в форме листа.
- В том же году во Франции была прокатана первая алюминиевая фольга. В США производство алюминиевой фольги начали в 1913 года – для оберток конфет и жевательной резинки.
- Тонкая алюминиевая обшивка самолетов появилась в 1917 году.
- Промышленный метод производства высокопрочных алюминиевых листов с покрытием из различных алюминиевых сплавов (Alclad) для повышения коррозионной стойкости возник в США в 1926 году.
Перспективы прокатки алюминия
Фундаментальные принципы и конструкции станов для прокатки металлов были установлены в конце 19-го столетия, но усовершенствования их технологии и металлургии продолжались в течение всего 20-го века.
Прокатка алюминия развивалась в направлении качества и эффективности с учетом как собственных особенностей, так и новшеств и достижений в целом в области прокатки металлов.
Станы горячей и холодной непрерывной прокатки были введены в эксплуатацию в США в 1926 году. Максимальная скорость прокатки первого такого прокатного стана составляла около 60 м в минуту. Современные прокатные станы катают алюминиевые листы в 35 раз быстрее.
Стандартные двухвалковые и четырех-валковые конфигурации прокатных станов были изобретены еще в начале прошлого века, но до сих пор остаются основой прокатной промышленности. В последние десятилетия появились различные «кластерные» конструкции станов, которые применяют поддержку рабочих роликов с помощью двух и более поддерживающих роликов.
Алюминиевый лист начинается с толстого – 600 мм – слитка и может путешествовать полтора километра через прокатные станы, печи, пилы и правильные машины, чтобы выйти в виде тонкого листа толщиной несколько десятых долей миллиметра. И это еще не говоря о том, сколько нужно пройти исходному слитку, прежде чем он войдет в первую клеть прокатного стана.
Источники:
