在我國(guó)眾多的中小型鋁板帶生產(chǎn)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(zhǎng)不限、生產(chǎn)效率較高、操作方便以及設(shè)備與基建投資較小等優(yōu)點(diǎn)。然而,筆者在有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)深入考察發(fā)現(xiàn):這些廠在生產(chǎn)過(guò)程中熱軋坯料的表面“氣泡”與成品表面的“黑麻點(diǎn)”、“起皮”等缺陷都與水平連鑄方法有關(guān)。為此,圍繞“氣泡”、“黑麻點(diǎn)”形成原因進(jìn)行分析討論,并在預(yù)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(yù)防經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解,出現(xiàn)“氣泡”大體規(guī)律為:偶爾成批出現(xiàn)在熱軋后的坯料表面;“氣泡”呈“鼓包”形式;數(shù)量不多,大小不一;常出現(xiàn)在坯料的一個(gè)大面上。經(jīng)觀察分析確認(rèn):其根本原因是由于中間包上
所安裝的結(jié)晶器結(jié)構(gòu)不合理,它不利于鋁熔體結(jié)晶凝固時(shí)析出的氣體的排出,使之滯留于錠坯上側(cè)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(shí)的平衡吸氫量為2.9mL/100gAl,750℃為1.5mL/
100gAl,660℃熔點(diǎn)的液態(tài)鋁中平衡吸氫量為0.69mL/100gAl,而在此溫度結(jié)晶后的固態(tài)鋁則為0.036mL/100gAl,即二者相差近20倍[2]。由此說(shuō)明,連鑄時(shí)在結(jié)晶凝固界面附近的鋁熔體中會(huì)出現(xiàn)氫氣的“濃化”,其分壓增高,足以成核形成“氣泡”。而此時(shí),由于受石棉擋板限制,“氣泡”無(wú)法通過(guò)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(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中對(duì)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(yù)防措施
首先是加強(qiáng)精煉除氣效果,使鋁熔體在結(jié)晶器內(nèi)即使氫氣“濃化”也達(dá)不到形成“氣泡”的程度。這點(diǎn)對(duì)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(shí),嚴(yán)格操作規(guī)程也特別重要,在生產(chǎn)中時(shí)有時(shí)無(wú)成批出現(xiàn)此缺陷,應(yīng)該與此密切相關(guān);再是改進(jìn)結(jié)晶器結(jié)構(gòu)。前述傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不甚合理的中間包結(jié)晶器,有必要通過(guò)實(shí)踐探索加以改進(jìn)。如可否將石棉擋板鋁液入口
縫由中間縫改成上、下兩側(cè)縫,或者適當(dāng)增加結(jié)晶器長(zhǎng)度,干脆去除石棉擋板,讓結(jié)晶器內(nèi)熔體與中間包中熔體完全相通,這一點(diǎn)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(yīng)有其可行性。
2表面“黑麻點(diǎn)”成因及其預(yù)防措施
2.1“黑麻點(diǎn)”現(xiàn)象與規(guī)律現(xiàn)場(chǎng)觀察表明:所謂“黑麻點(diǎn)”系出現(xiàn)在板帶材
成品表面,在用戶經(jīng)進(jìn)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(diǎn);在板帶表面呈區(qū)域性(成塊)線跡點(diǎn)狀分布;在嚴(yán)重堿蝕后黑點(diǎn)可脫落去除;與熱軋乳液使用時(shí)間有關(guān),在熱軋乳液“老化”后出現(xiàn)情況較嚴(yán)重。
2.2“黑麻點(diǎn)”缺陷成因分析據(jù)“嵌在加工制品表面或近表面處夾雜一般來(lái)自加工過(guò)程”的原則,可以確定“黑麻點(diǎn)”是在水平鑄錠之后的軋制(主要熱軋)過(guò)程中異物壓入所致。作為本缺陷的成因可分為主導(dǎo)因素與促成因素兩個(gè)方面。
(1)主導(dǎo)因素———熱軋潤(rùn)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(shí)間過(guò)長(zhǎng),由于多方面原因而使乳液成分改變,潤(rùn)滑性能惡化、出現(xiàn)油水分層、乳液變黃以及制品表面污染加重等現(xiàn)象;“臟化”則指乳液中“臟物”增多,其中包括塵埃、砂粒、管道系統(tǒng)銹蝕物、脫落鋁顆粒及其與乳液形成的乳膏狀物質(zhì)等[3]。由于乳液“老化”與“臟化”都將為熱軋時(shí)板坯表面形成異物壓入創(chuàng)造了條件。然而就“黑麻點(diǎn)”形成而言,更應(yīng)考慮的是乳液“老化”,油水分層,燃油殘?zhí)吭斐傻挠绊�。�?duì)此,由文獻(xiàn)[4]所進(jìn)行的研究以及對(duì)“小黑點(diǎn)”成分分析結(jié)果得到證實(shí)。(2)促成因素———錠坯表面平整度不好所致。在水平連鑄過(guò)程中,特別是鑄造工藝控制不當(dāng)時(shí),在鑄錠表面易形成明顯的“冷隔紋路”;在結(jié)晶器磨損或損傷時(shí)則還會(huì)出現(xiàn)“溝紋”�！皽霞y”的存在有利于油或臟物滯留,而熱軋時(shí)拔坡貳蓖蠱鴆糠值母哺怯質(zhì)怪q緯善は錄性櫻R災(zāi)氯畢菰誄善繁礱娌恢苯勇懵丁*?
2.3減少“黑麻點(diǎn)”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(zhì)乳化液,以保證其工作條件下“老化”期長(zhǎng),不易出現(xiàn)油水分層;
(2)在溫度、細(xì)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(guò)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(duì)此可通過(guò)調(diào)節(jié)連鑄工藝參數(shù)加以控制,即適當(dāng)提高中間包中鋁液溫度,減少結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度以及降低拉錠速度等,使“冷隔紋”盡可能減輕;對(duì)于表面已損傷的,致使錠坯表面出現(xiàn)縱向“溝紋”的結(jié)晶器應(yīng)及時(shí)更換。
3結(jié)束語(yǔ)
鋁板帶生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的“氣泡”和“黑麻點(diǎn)”缺陷,直接影響最終產(chǎn)品質(zhì)量,企業(yè)應(yīng)予重視,并根據(jù)其產(chǎn)生的原因,從原料、工藝、設(shè)備與操作等方面采取相應(yīng)措施加以預(yù)防。在本文中所提及的一些看法,由于在生產(chǎn)中試驗(yàn)研究不夠,僅供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。 |
