在我國眾多的中小型鋁板帶生產廠仍在廣泛地采用鋁熔化、精煉→水平連鑄、鋸切→加熱、熱軋→粗、中、精軋→退火的工藝。這是由于水平連鑄法具有連續(xù)作業(yè)、錠長不限、生產效率較高、操作方便以及設備與基建投資較小等優(yōu)點。然而,筆者在有關現場深入考察發(fā)現:這些廠在生產過程中熱軋坯料的表面“氣泡”與成品表面的“黑麻點”、“起皮”等缺陷都與水平連鑄方法有關。為此,圍繞“氣泡”、“黑麻點”形成原因進行分析討論,并在預防措施方面提出自己一些看法。
1熱軋坯料表面“氣泡”成因及其預防經現場了解,出現“氣泡”大體規(guī)律為:偶爾成批出現在熱軋后的坯料表面;“氣泡”呈“鼓包”形式;數量不多,大小不一;常出現在坯料的一個大面上。經觀察分析確認:其根本原因是由于中間包上
所安裝的結晶器結構不合理,它不利于鋁熔體結晶凝固時析出的氣體的排出,使之滯留于錠坯上側近表面處所致。
鋁熔體易于吸收氫氣,且隨溫度與狀態(tài)的變化,平衡吸氫量變化很大:高溫一次電解鋁液,在950℃時的平衡吸氫量為2.9mL/100gAl,750℃為1.5mL/
100gAl,660℃熔點的液態(tài)鋁中平衡吸氫量為0.69mL/100gAl,而在此溫度結晶后的固態(tài)鋁則為0.036mL/100gAl,即二者相差近20倍[2]。由此說明,連鑄時在結晶凝固界面附近的鋁熔體中會出現氫氣的“濃化”,其分壓增高,足以成核形成“氣泡”。而此時,由于受石棉擋板限制,“氣泡”無法通過中間包中熔體而逸出,只能滯留在錠坯上表面的次表層,使熱軋后在氣體膨脹壓力作用下形成“氣泡”。在現場生產中對此常采用小刀挑破方法試圖消除其后續(xù)影響,豈不知此舉可能形成制品表面的“起皮”、“黑斑”等缺陷。
1.3預防措施
首先是加強精煉除氣效果,使鋁熔體在結晶器內即使氫氣“濃化”也達不到形成“氣泡”的程度。這點對于直接使用高溫電解鋁液作原料的情況尤其重要。在采用有效精煉劑與除氣方法的同時,嚴格操作規(guī)程也特別重要,在生產中時有時無成批出現此缺陷,應該與此密切相關;再是改進結晶器結構。前述傳統的結構不甚合理的中間包結晶器,有必要通過實踐探索加以改進。如可否將石棉擋板鋁液入口
縫由中間縫改成上、下兩側縫,或者適當增加結晶器長度,干脆去除石棉擋板,讓結晶器內熔體與中間包中熔體完全相通,這一點參照熔體靜壓大得多、溫度高得多的銅及銅合金水平連鑄方法考慮,應有其可行性。
2表面“黑麻點”成因及其預防措施
2.1“黑麻點”現象與規(guī)律現場觀察表明:所謂“黑麻點”系出現在板帶材
成品表面,在用戶經進一步加工、蝕洗與拋光等處理后,表面暴露的微小、分散的黑色小麻點;在板帶表面呈區(qū)域性(成塊)線跡點狀分布;在嚴重堿蝕后黑點可脫落去除;與熱軋乳液使用時間有關,在熱軋乳液“老化”后出現情況較嚴重。
2.2“黑麻點”缺陷成因分析據“嵌在加工制品表面或近表面處夾雜一般來自加工過程”的原則,可以確定“黑麻點”是在水平鑄錠之后的軋制(主要熱軋)過程中異物壓入所致。作為本缺陷的成因可分為主導因素與促成因素兩個方面。
(1)主導因素———熱軋潤滑冷卻乳化液的“老化”與“臟化”所致。
所謂乳液“老化”系指隨使用時間過長,由于多方面原因而使乳液成分改變,潤滑性能惡化、出現油水分層、乳液變黃以及制品表面污染加重等現象;“臟化”則指乳液中“臟物”增多,其中包括塵埃、砂粒、管道系統銹蝕物、脫落鋁顆粒及其與乳液形成的乳膏狀物質等[3]。由于乳液“老化”與“臟化”都將為熱軋時板坯表面形成異物壓入創(chuàng)造了條件。然而就“黑麻點”形成而言,更應考慮的是乳液“老化”,油水分層,燃油殘?zhí)吭斐傻挠绊憽Υ?由文獻[4]所進行的研究以及對“小黑點”成分分析結果得到證實。(2)促成因素———錠坯表面平整度不好所致。在水平連鑄過程中,特別是鑄造工藝控制不當時,在鑄錠表面易形成明顯的“冷隔紋路”;在結晶器磨損或損傷時則還會出現“溝紋”。“溝紋”的存在有利于油或臟物滯留,而熱軋時拔坡貳蓖蠱鴆糠值母哺怯質怪q緯善は錄性櫻R災氯畢菰誄善繁礱娌恢苯勇懵丁*?
2.3減少“黑麻點”的措施
2.3.1減少或消除熱軋乳液的影響
(1)使用熱軋鋁用的優(yōu)質乳化液,以保證其工作條件下“老化”期長,不易出現油水分層;
(2)在溫度、細菌、金屬離子(特別是Al+3)等作用使乳液“老化”不可避免的情況下,可在保證熱軋所需乳液量條件下“適量多換”;
(3)乳液池宜為“多槽、暗流、過濾、靜置”,有利浮油、臟物分離,凈化乳液。
2.3.2減少或消除錠坯表面不平度影響對此可通過調節(jié)連鑄工藝參數加以控制,即適當提高中間包中鋁液溫度,減少結晶器冷卻強度以及降低拉錠速度等,使“冷隔紋”盡可能減輕;對于表面已損傷的,致使錠坯表面出現縱向“溝紋”的結晶器應及時更換。
3結束語
鋁板帶生產過程中出現的“氣泡”和“黑麻點”缺陷,直接影響最終產品質量,企業(yè)應予重視,并根據其產生的原因,從原料、工藝、設備與操作等方面采取相應措施加以預防。在本文中所提及的一些看法,由于在生產中試驗研究不夠,僅供有關工程技術人員參考。 |
