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摘要：文章介绍了5052合金带材表面油斑缺陷产生的机理，分析了引起油斑缺陷的主要因素，系统地总结了轧制、精整和热处理等工序防控铝板带材油斑缺陷的措施。
关键词：轧制油；油斑防控；氧化；负压退火
中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0029-02
1 退火油斑产生的原理
冷轧过程中，在轧制变形热及高压摩擦作用下，铝板材表面轧制油已发生催化反应，轧制油中烯烃、烃、芳烃和硫等易氧化物质，发生不同程度的氧化变质，残留在铝材表面并与炉内空气发生不完全的燃烧，形成退火油斑。
5052合金中间退火易形成退火油斑，因冷轧后板材表面带油过多，残留轧制油与炉内空气发生氧化反应，生成胶质状物质残留于板材表面，形成油斑。油斑随轧制油残存量及当中机械、液压杂油泄露程度，呈现浅黄色、黄色和黄褐色等颜色，逐级加深。
2 退火油斑产生的主要因素
产生油斑缺陷的原因主要有以下七方面：（1）轧制油、添加剂等油品选择不合适；（2）机械、液压油泄露进入轧制油中，提高油品黏度；（3）冷轧带材带油多，清洗不干净；（4）冷轧板肋部较松，板型不良；（5）裂边未切除干净；（6）卷取张力大，层间间隙过小；（7）除油温度段选取不当，油气未排出。
3 合金特性及退火温度点的掌控
3.1 合金特性及退火机理
由表1中，可看出5052属高镁含量的硬质合金，根据退火机理，退火时，随温度升高，合金化学元素在固溶体中开始溶解，因退火前冷作加工硬化程度不同，金属在发生再结晶和回复的激活能较高，再结晶的温度也越高。换言之，冷作加工硬化的程度直接决定了合金元素（Si、Fe、Mg、其他）在固溶体中的析出量。
在退火过程中，化学元素（Si、Fe、Mg、其他）在固溶体中开始溶解。随温度升高，化学元素会溶解至最大的贫瘠值，生成过饱和固溶体后，会在晶核的晶间处析出Si、Fe、Mg化合物。一方面发生再结晶和回复，另一方面析出的合金Si、Fe、Mg化合物会在晶间处形成新的晶核，退火结束后形成新的晶粒。
3.2 退火温度点的掌控
根据退火机理，做如下实验，规定来料厚度同为4.0mm的板材轧至三种厚度，进行退火，分别设定270℃、280℃、290℃三个温度点，同样加热时间，实验结果如表2、表3、表4所示。
实验结果表明，5052合金退火温度到达290℃时，合金相变发生至O态。再结晶过程中，铝材形核率将大大增加，从而生成细小的晶粒组织，强度及延伸率也得到增加。
3.3 油品的选择和维护
优良的轧制基础油应具备以下特性：低粘度、高闪点；低终馏点，窄馏分；良好的挥发稳定性能；优良的润滑性能；较大的承载能力；良好的清洗性能；溶解能力强；退火油斑倾向性小；对设备和铝材无腐蚀作用；良好的长期抗氧化安定性；容易过滤和净化。
经实验表明，选取同样的三块5052合金板材，分别涂抹：（1）机械重油；（2）机械油及轧制油混合油；（3）纯轧制油。同时放置退火炉中，进行退火加热，结果显示：（1）造成的油斑色泽发褐发黑，程度最重；（2）造成的油斑呈黄褐色，程度次之；（3）造成的油斑色泽浅黄色，程度最轻。因此，轧制油在使用中，应重点加强设备液压、润滑系统的维护，最大限度地减少由于液压油、机械油品的泄漏对轧制油造成的污染。最好基础油选取低碳链的饱和C10-C14脂肪醇和C12-C14酯为主。因为C12-C14醇的退火污染最轻，主要是由于碳链长度与基础油相近，互溶性强。
3.4 冷轧工序控制
3.4.1 轧机吹扫质量。冷轧后的铝板材表面残油是退火油斑产生的主要原因，必须加强轧制过程中吹扫质量，减少铝板带材表面残油量。理想的吹除效果应保证残油量小于0.5g/m2。根据轧机情况，通过辊缝调解、增设防溅导板、调整吹扫压力和角度、增加吹嘴的合理设置等措施获得良好的吹扫效果。
3.4.2 冷轧板形的控制。冷轧卷如肋部较松，形成边紧肋松，肋部存在残油，退火过程中该肋部的残油难以挥发，发生不完全的氧化燃烧而形成退火油斑。因此，冷轧要加强控制板型质量，避免产生边紧肋松的现象，减少肋部存油，降低退火油斑的产生。
3.4.3 裂边控制。5052及铸轧坯料，轧制过程中易出现裂边，开裂缝隙中会携带轧制油，静置过程中，轧制油逐步向肋部扩散，造成退火后两肋部形成油斑，并经实践证明，肋部200～250mm部位易出现黄褐色的通长性油斑痕，可在退火前加设精整清洗工序，选取水清洗或碱性清洗剂作为介质，但碱性介质必须清洗干净。
3.4.3 卷取张力的选择。板带材退火前，在切边道次时，如卷取张力过大，带材层间间隙过小，退火过程中油气难以逸出。因此，保证冷轧下道次开卷张力前提下，也可适当地降低卷取张力，提高板面粗糙度，提升除油
效果。
3.5 退火工艺制定
退火工艺的制定应尽可能避开轧制油的终馏点，因为超过终馏点后，板材表面残油中的长碳链物质与炉内氧气发生燃烧，已形成较重的油斑，无法达到排气除油
效果。
对于5052高Mg含量的合金产品，再结晶温度点较高，为保证力学性能指标，可在金属温度140℃～150℃范围内进行长时间的低温除油，并配合炉气的正压吹洗，使轧制油充分的扩散和挥发，然后再升温调整性能。但该工艺退火时间大幅度延长，效率降低。
如退火设备具有负压抽吸功能，则可采用在230℃进行保温2～3小时，进行负压除油，保温结束后再调整温度。该工艺除油效果较好。如热处理设备具有氮气保护装置，惰性气体的不反应性会大幅有效地减少油斑产生。
轧制油污染较重时，金属温度在400℃时高温退火也会产生严重油斑。这种情况下，可开启正压风机。向炉内压入新鲜空气，使得氧化燃烧后的碳链物质充分彻底地
排出。
总之，5052这种特殊合金不同于其他合金，在退火过程中与众多因素存在密不可分的联系性，要从设备、生产以及工艺控制方面进行综合防治，才能取得有效的成果，实践证明，O态退火再结晶点的合理选取以及轧制带油的控制，可以使板材退火后不附带油斑。
参考文献
[1] 孙建林，付祖铸，马继恩，等.工艺润滑剂对退火铝板表面质量的影响[J].轻金属，1991，（154）.
[2] 王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册（第三版）[M].长沙：中南大学出版社，2005.
[3] 陈淮东.铝轧制基础油的性能与特性[J].轻合金加工技术，2000，（3）：15-17.
[4] 尹平波，辛平.高精度铝带箔退火炉[A].铝加工高新技术文集[C].2001：254-256.
作者简介：周鑫（1986—），男，青海平安高精铝业有限公司生产技术部工艺工程师。
关键词：轧制油；油斑防控；氧化；负压退火
中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0029-02
1 退火油斑产生的原理
冷轧过程中，在轧制变形热及高压摩擦作用下，铝板材表面轧制油已发生催化反应，轧制油中烯烃、烃、芳烃和硫等易氧化物质，发生不同程度的氧化变质，残留在铝材表面并与炉内空气发生不完全的燃烧，形成退火油斑。
5052合金中间退火易形成退火油斑，因冷轧后板材表面带油过多，残留轧制油与炉内空气发生氧化反应，生成胶质状物质残留于板材表面，形成油斑。油斑随轧制油残存量及当中机械、液压杂油泄露程度，呈现浅黄色、黄色和黄褐色等颜色，逐级加深。
2 退火油斑产生的主要因素
产生油斑缺陷的原因主要有以下七方面：（1）轧制油、添加剂等油品选择不合适；（2）机械、液压油泄露进入轧制油中，提高油品黏度；（3）冷轧带材带油多，清洗不干净；（4）冷轧板肋部较松，板型不良；（5）裂边未切除干净；（6）卷取张力大，层间间隙过小；（7）除油温度段选取不当，油气未排出。
3 合金特性及退火温度点的掌控
3.1 合金特性及退火机理
由表1中，可看出5052属高镁含量的硬质合金，根据退火机理，退火时，随温度升高，合金化学元素在固溶体中开始溶解，因退火前冷作加工硬化程度不同，金属在发生再结晶和回复的激活能较高，再结晶的温度也越高。换言之，冷作加工硬化的程度直接决定了合金元素（Si、Fe、Mg、其他）在固溶体中的析出量。
在退火过程中，化学元素（Si、Fe、Mg、其他）在固溶体中开始溶解。随温度升高，化学元素会溶解至最大的贫瘠值，生成过饱和固溶体后，会在晶核的晶间处析出Si、Fe、Mg化合物。一方面发生再结晶和回复，另一方面析出的合金Si、Fe、Mg化合物会在晶间处形成新的晶核，退火结束后形成新的晶粒。
3.2 退火温度点的掌控
根据退火机理，做如下实验，规定来料厚度同为4.0mm的板材轧至三种厚度，进行退火，分别设定270℃、280℃、290℃三个温度点，同样加热时间，实验结果如表2、表3、表4所示。
实验结果表明，5052合金退火温度到达290℃时，合金相变发生至O态。再结晶过程中，铝材形核率将大大增加，从而生成细小的晶粒组织，强度及延伸率也得到增加。
3.3 油品的选择和维护
优良的轧制基础油应具备以下特性：低粘度、高闪点；低终馏点，窄馏分；良好的挥发稳定性能；优良的润滑性能；较大的承载能力；良好的清洗性能；溶解能力强；退火油斑倾向性小；对设备和铝材无腐蚀作用；良好的长期抗氧化安定性；容易过滤和净化。
经实验表明，选取同样的三块5052合金板材，分别涂抹：（1）机械重油；（2）机械油及轧制油混合油；（3）纯轧制油。同时放置退火炉中，进行退火加热，结果显示：（1）造成的油斑色泽发褐发黑，程度最重；（2）造成的油斑呈黄褐色，程度次之；（3）造成的油斑色泽浅黄色，程度最轻。因此，轧制油在使用中，应重点加强设备液压、润滑系统的维护，最大限度地减少由于液压油、机械油品的泄漏对轧制油造成的污染。最好基础油选取低碳链的饱和C10-C14脂肪醇和C12-C14酯为主。因为C12-C14醇的退火污染最轻，主要是由于碳链长度与基础油相近，互溶性强。
3.4 冷轧工序控制
3.4.1 轧机吹扫质量。冷轧后的铝板材表面残油是退火油斑产生的主要原因，必须加强轧制过程中吹扫质量，减少铝板带材表面残油量。理想的吹除效果应保证残油量小于0.5g/m2。根据轧机情况，通过辊缝调解、增设防溅导板、调整吹扫压力和角度、增加吹嘴的合理设置等措施获得良好的吹扫效果。
3.4.2 冷轧板形的控制。冷轧卷如肋部较松，形成边紧肋松，肋部存在残油，退火过程中该肋部的残油难以挥发，发生不完全的氧化燃烧而形成退火油斑。因此，冷轧要加强控制板型质量，避免产生边紧肋松的现象，减少肋部存油，降低退火油斑的产生。
3.4.3 裂边控制。5052及铸轧坯料，轧制过程中易出现裂边，开裂缝隙中会携带轧制油，静置过程中，轧制油逐步向肋部扩散，造成退火后两肋部形成油斑，并经实践证明，肋部200～250mm部位易出现黄褐色的通长性油斑痕，可在退火前加设精整清洗工序，选取水清洗或碱性清洗剂作为介质，但碱性介质必须清洗干净。
3.4.3 卷取张力的选择。板带材退火前，在切边道次时，如卷取张力过大，带材层间间隙过小，退火过程中油气难以逸出。因此，保证冷轧下道次开卷张力前提下，也可适当地降低卷取张力，提高板面粗糙度，提升除油
效果。
3.5 退火工艺制定
退火工艺的制定应尽可能避开轧制油的终馏点，因为超过终馏点后，板材表面残油中的长碳链物质与炉内氧气发生燃烧，已形成较重的油斑，无法达到排气除油
效果。
对于5052高Mg含量的合金产品，再结晶温度点较高，为保证力学性能指标，可在金属温度140℃～150℃范围内进行长时间的低温除油，并配合炉气的正压吹洗，使轧制油充分的扩散和挥发，然后再升温调整性能。但该工艺退火时间大幅度延长，效率降低。
如退火设备具有负压抽吸功能，则可采用在230℃进行保温2～3小时，进行负压除油，保温结束后再调整温度。该工艺除油效果较好。如热处理设备具有氮气保护装置，惰性气体的不反应性会大幅有效地减少油斑产生。
轧制油污染较重时，金属温度在400℃时高温退火也会产生严重油斑。这种情况下，可开启正压风机。向炉内压入新鲜空气，使得氧化燃烧后的碳链物质充分彻底地
排出。
总之，5052这种特殊合金不同于其他合金，在退火过程中与众多因素存在密不可分的联系性，要从设备、生产以及工艺控制方面进行综合防治，才能取得有效的成果，实践证明，O态退火再结晶点的合理选取以及轧制带油的控制，可以使板材退火后不附带油斑。
参考文献
[1] 孙建林，付祖铸，马继恩，等.工艺润滑剂对退火铝板表面质量的影响[J].轻金属，1991，（154）.
[2] 王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册（第三版）[M].长沙：中南大学出版社，2005.
[3] 陈淮东.铝轧制基础油的性能与特性[J].轻合金加工技术，2000，（3）：15-17.
[4] 尹平波，辛平.高精度铝带箔退火炉[A].铝加工高新技术文集[C].2001：254-256.
作者简介：周鑫（1986—），男，青海平安高精铝业有限公司生产技术部工艺工程师。